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Welche Lösung gegen Hitzestress?

Um die Hitzebelastung für Kühe so gering wie möglich zu halten, gibt es verschiedene Lösungsansätze. Welche baulichen und technischen Möglichkeiten Abhilfe leisten und worauf es dabei ankommt, lesen Sie hier.


Dieser Artikel erschien in der Ausgabe 4/2022 der Milchpraxis.


Eine Dämmung des Dachs aus Hartschaum oder ein Holzunterdach reduzieren das Eindringen der Sonnenwärme. Ein reines Blechdach würde so gut wie keinen Schutz vor Wärmeeintrag bieten. Foto: LfL, ILT4a

Jeden Sommer zeigt sich aufs Neue, wie sich anhaltende Hitze auf zahlreiche Leistungsparameter, aber auch auf das Tierwohl von Milchkühen auswirkt. Neben dem Rückgang der Futteraufnahme und der Liegezeiten sind bereits kurz nach Beginn einer Hitzeperiode erste Auswirkungen auf die Tiergesundheit feststellbar. Andere negative Folgen machen sich aber erst Monate später bemerkbar. Die Krankheitssymptome sind dabei vielschichtig. Neben Ketosen, Pansenazidosen und Fruchtbarkeitsstörungen lassen sich auch Klauenprobleme auf die Hitzeeinwirkung zurückführen. Allgemein entsteht bei den Tieren ein zunehmendes Unbehagen, was sich in Kombination mit den anderen Krankheitsbildern schlussendlich auf die Milchleistung und -inhaltsstoffe auswirkt. Deshalb ist es sicherlich auch im Sinne des Landwirts, geeignete Möglichkeiten zur Reduzierung des Hitzestresses für seine Tiere zu finden.

So hoch ist die Wärmebelastung der Kühe

Das Rind hat aufgrund seiner ruminalen Verdauung eine sehr hohe Wärmeproduktion. Zusätzlich wirkt im Sommer die Sonne auf den Milchviehstall ein, sodass sich im Stallinneren die Umgebungstemperatur durch die Wärmestrahlung erhöht. Bereits ab 16 °C können erste Anzeichen von Unwohlsein, wie eine Erhöhung der Atemfrequenz und ein Rückgang der Futteraufnahme, beobachtet werden. Die Kuh sucht aktiv „angenehmere“ Plätze auf und wirkt allgemein unruhiger. Ab einer Temperatur von ca. 20 °C können die Kühe die selbst produzierte und aufgenommene Wärme nicht mehr in ausreichendem Maße an die Umgebung abgeben. Wenn die Atemfrequenz über 70 Atemzüge pro Minute hinausgeht, ist dies ein sicheres Zeichen, dass die Tiere mit der Hitze zu kämpfen haben.

Neben der Lufttemperatur spielt die relative Luftfeuchtigkeit eine entscheidende Rolle, um den Grad der Wärmebelastung zu definieren. Je höher die Luftfeuchtigkeit ist, je schwüler es also ist, desto wärmer fühlt sich die Umgebung an, da die Möglichkeit der Wärmeabgabe an die Umgebung sinkt. Um das Zusammenwirken von Luftfeuchtigkeit und -temperatur besser einordnen zu können, wurde der sogenannte TH-Index entwickelt, der die beiden Parameter zu einem Maß für Hitzebelastung zusammenführt. Wie in der Tabelle dargestellt, lässt sich anhand dieses Indexes Hitzestress kategorisieren und die daraus resultierenden Reaktionen der Milchkuh beschreiben.

Tabelle: TH-Index und die erwarteten Auswirkungen auf die Milchkuh.

Um die Hitzebelastung für die Kuh so gering wie möglich zu halten, können verschiedene Lösungsansätze herangezogen werden, die im Folgenden näher erläutert werden.

Bauliche Maßnahmen

Bei bestehenden Stallanlagen wird durch die Öffnung der Seitenwände die natürliche Lüftung der Ställe verbessert, wodurch die relative Luftfeuchtigkeit gesenkt werden kann. Dadurch kann die Hitzebelastung und auch die Schadgaskonzentration gesenkt werden. Eingriffe in die bestehende Gebäudestatik müssen hier jedoch gut durchdacht werden. Tränkebecken und die Melktechnik sind dabei so zu gestalten, dass auch im Winter die Betriebssicherheit gewährleistet bleibt.

Bei einem Neubau sollte bereits während der Planungsphase die Optimierung des Gebäudes hinsichtlich eines möglichst geringen Wärmeeintrags beginnen. Durch die richtige Wahl des Dachaufbaus kann das Eindringen der Wärmeenergie in den Stall reduziert werden. Je mehr Speichermasse das Dach besitzt, desto geringer ist der Wärmeeintrag in das Stallgebäude. Nachdem die Dachhaut flächenmäßig die größte Angriffsfläche für den solaren Wärmeeintrag bietet, ist hier auch das größte Potenzial zu erwarten. Ein reines Blechdach bietet so gut wie keinen Schutz vor Wärmeeintrag, eine Dämmung aus Hartschaum oder ein Holzunterdach leisten hier hingegen bereits gute Dienste, um das Eindringen der Sonnenwärme zu verlangsamen und zu reduzieren. Eine weitere Erhöhung der Pufferkapazität verbessert die Situation deutlich.

Lichtplatten auf den sonnenzugewandten Dachflächen (Osten, Westen, Süden) führen, wie auch Lichtfirste, zwar zu viel Lichteintrag in den Stall, allerdings geht dies immer mit einem erhöhten Wärmeeintrag einher. Sonnenlicht, das indirekt über Lichtplatten auf der Nordseite oder über die geöffneten Seitenwände in den Stall fällt, ist in der Regel für das Wohlbefinden der Tiere vollkommen ausreichend.

Curtains und Hubfenster müssen im Sommer maximal geöffnet sein, um einen bestmöglichen Luftaustausch zu erreichen. Je mehr Wandfläche zu öffnen ist, desto größer sind auch der Luftaustausch und Wärmeabtransport. Dabei ist es wichtig, dass die Öffnungsflächen nicht durch davor gelagertes Material blockiert werden. Die Wahl des Standorts und der Ausrichtung des Gebäudes zur Hauptwindrichtung spielt ebenfalls eine wichtige Rolle. Nach Möglichkeit sollte eine freie Wind- Anströmung der Traufseiten gewährleistet sein, um eine optimierte Querlüftung zu erzielen. Die Angst vor Zugluft-Erscheinungen bei der Milchkuh ist in den meisten Fällen unbegründet. Eine alleinige Entlüftung über einen offenen First kann im Sommer nicht den nötigen Luftwechsel sicherstellen. Auch Einbauten im Stall, wie Kraftfuttersilos oder das Melkhaus, können die Querlüftung negativ beeinflussen. Damit die Wandöffnungen je nach aktueller Wetterlage zum richtigen Zeitpunkt geöffnet oder geschlossen werden, empfiehlt es sich, eine Steuerung einzubauen.

Auch bei optimierten Gebäudehüllen, bei denen der Eintrag von Strahlungswärme auf ein Minimum reduziert wurde und dadurch die Lufttemperatur innen nur geringfügig von der Außentemperatur abweicht, müssen trotzdem an heißen Tagen weitere Maßnahmen ergriffen werden, um den Kühen die Wärmeabgabe zu erleichtern.

Curtains müssen im Sommer maximal geöffnet sein, um einen bestmöglichen Luft- austausch zu erreichen. Je mehr Wandfläche zu öffnen ist, desto größer sind der Luft- austausch und Wärmeabtransport.. Foto: LfL, ILT4c

Lüftung durch Ventilatoren

Durch den Einsatz von Ventilatoren, die in den Außenwänden eingebaut werden, um „frische“ Außenluft in den Stall einzubringen, kann der Luftaustausch weiter erhöht werden. Dadurch werden zum einen der Wärmeabtransport und die Luftqualität verbessert, zum anderen kann die Luftfeuchtigkeit aus dem Stall transportiert werden, was sich zusätzlich positiv auf die gefühlte Temperatur auswirkt. Dabei ist neben der Luftzuführung auch die Abluftführung mit zu berücksichtigen.

Verbesserung der Wärmeabgabe durch Ventilatoren

Ventilatoren können auch eingesetzt werden, um die Tiere aktiv zu kühlen. Durch Luftbewegung auf den Tieren wird die Wärmeabgabe der Tiere unterstützt, wodurch sich die gefühlte Temperatur verringert. Dabei ist zu beachten, dass auf dem Tier eine Luftgeschwindigkeit vonmindestens 2 m/s erreicht werden muss, um überhaupt einen Abkühlungseffekt zu erhalten. Hier kann beispielsweise eine Lufttemperatur von rund 27 °C auf gefühlt ca. 20 °C abgesenkt werden. Bei weiterer Erhöhung der Luftgeschwindigkeit kann die gefühlte Temperatur weiter reduziert werden.

Um einen bestmöglichen Abkühlungseffekt zu erzielen, werden die Ventilatoren in Abhängigkeit des spezifischen Leistungsspektrums des jeweiligen Ventilators über den Liegeboxenreihen in einem Abstand von max. 15 m eingebaut. Sie werden dabei mit einem Winkel von 15–25° nach vorne geneigt, um die nötige Luftgeschwindigkeit in den Tierbereich zu leiten. Wenn die Möglichkeit besteht, die erste Ventilatorenreihe bereits in die Giebelwand einzubauen, kann zusätzlich von außen Frischluft in den Stall eingebracht werden. Bei der Auswahl des Ventilators sollten neben den Anschaffungskosten, dem tatsächlichen Stromverbrauch und der erreichbaren Luftgeschwindigkeit auch die Lautstärkeentwicklung berücksichtigt werden.

Nicht nur neu gebaute Ställe können mit Ventilationsanlagen zur Kühlung ausgestattet werden. Auch ältere Ställe können durch den gezielten Einsatz von Ventilatoren deutlich aufgewertet und dadurch den Ansprüchen der Tiere gerechter werden.

Wie bei den regulierbaren Wandöffnungen sollte auch bei Ventilationsanlagen eine automatische Steuerung vorgesehen werden, die die Ventilatoren nach den Temperaturansprüchen der Tiere steuert und den Landwirt von der täglichen Entscheidung entbindet. Auf dem Markt sind bereits mehrere Steuerungen verfügbar, die hierzu herangezogen werden können.

Kühlung durch Wasserverdunstung

Zur Kühlung durch Wasserverdunstung stehen zwei Möglichkeiten zur Verfügung, die nach dem gleichen physikalischen Prinzip funktionieren. Durch gezieltes Verdunsten von Wasser wird Kälte freigesetzt. Dies kann direkt auf dem Rücken der Kuh unter der Verwendung von Kuhduschen stattfinden oder durch Hochdruckvernebelungsanlagen, die die Luft im Stall herunterkühlen. Der begrenzende Faktor ist bei beiden Systemen die vorherrschende Luftfeuchtigkeit im Stall, die beim Einsatz von Verdunstungskühlungen weiter erhöht wird, was wiederum die Wärmeabgabe der Kühe einschränkt.

Beim Einsatz einer Kuhdusche ist deshalb ein Anbringen in einem Auslauf die beste Alternative. Dies hat auch den positiven Nebeneffekt, den Auslauf für die Tiere attraktiver zu gestalten. Falls keine Freiflächen zur Verfügung stehen, sollten Kuhduschen im Stall so positioniert werden, dass die Tiere sich seitlich in den Beregnungsbereich bewegen können, da es die Tiere vermeiden, dass ihre Ohren nass werden. Bei einer schlechten Standortwahl kann es durchaus vorkommen, dass z. B. Durchgänge komplett blockiert werden und dadurch der Tierverkehr eingeschränkt wird. Neben der richtigen Wahl des Standorts spielt auch die Wassertropfengröße und -geschwindigkeit einen wesentlichen Einfluss auf die Akzeptanz von Kuhduschen.

Bei Hochdruckvernebelungsanlagen wird über Düsen Wasser feinst vernebelt in den Stall eingeblasen, die Wassertröpfchen verdunsten dabei direkt in der Luft. Hier ist durch die sehr feinen Wasserdüsenund den hohen Wasserdruck ein höherer Wartungs- und Energieaufwand erforderlich, der Wasserverbrauch ist hingegen geringer als bei Kuhduschen. In der Literatur wird ein Einsatz von Verdunstungskühlungen ab einer Temperatur von 24 °C empfohlen. Ab einer relativen Luftfeuchtigkeit größer 70 % ist der Wirkungsgrad nur noch sehr gering, sodass die Anlagen abgeschaltet werden sollten. Grundsätzlich ist auf eine ausreichende Lüftung zu achten, um die Luftfeuchtigkeit möglichst gering zu halten, denn ein Anheben der Luftfeuchtigkeit kann durchaus ein Stallhygiene Problem nach sich ziehen. Eine weitere Empfehlung ist, die Anlagen im Intervallbetrieb einzusetzen. Das bedeutet, dass z. B. nach drei Minuten Wassereintrag eine 12-minütige Pause vorgesehen werden sollte, um dem Wasser entsprechend Zeit zum Verdunsten zu geben. Aus den genannten Gründen ist es auch hier sinnvoll, Verdunstungsanlagen über eine automatische Steuerung regeln zu lassen.

Bei Kuhduschen kommt es neben der Wahl des richtigen Standortes vor allem auf die Wassertropfengröße und -geschwindigkeit an. Foto:LfL, ILT4a

Fazit

Durch geeignete bauliche Maßnahmen und eine angepasste Wahl der Baumaterialien lässt sich der Eintrag von Wärmestrahlung in das Gebäude reduzieren. Eine offene Bauweise optimiert die Möglichkeiten der natürlichen Lüftung zur Senkung der Wärmebelastung und zur Verbesserung der Luftqualität. Ventilatoren können zum einen zur Unterstützungslüftung und zum anderen zur Kühlung der Tiere eingesetzt werden. Dabei ist auf einen fachlich richtigen Einbau zu achten, um das Leistungspotenzial der Ventilatorenanlage maximal auszuschöpfen. Durch gezieltes Verdunsten von Wasser kann der Grad des Hitzestresses reduziert werden, wobei die daraus resultierenden möglichen Risiken berücksichtigt werden müssen.

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