Abschlussbericht für das KTBL-Projekt zum BMELV Modellvorhaben landwirtschaftliches Bauen Kühlung von Schweineställen

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1 Abschlussbericht für das KTBL-Projekt zum BMELV Modellvorhaben landwirtschaftliches Bauen Kühlung von Schweineställen Teilprojekt Kühlung eines Sauenstalls auf dem Betrieb Finkenbrink, Freckenhorst, Flintrup 5 Betreuer: Dr. Horst Cielejewski Landwirtschaftkammer Nordrhein-Westfalen Referat 24 Energie, Bauen, Technik Nevinghoff Münster sowie für den Teilbereich Staubmessung: M. Pilz, Thüringer Landesanstalt für Umwelt und Geologie (TLUG), U. Ströker, M. Bohres, Landwirtschaftliche Berufsgenossenschaft NRW, sowie für den Teilbereich Videoanalyse Tierverhalten: Prof. Dr. Martin Ziron, Fachhochschule Südwestfalen Standort Soest Fachbereich Agrarwirtschaft, Landwirtschaftliche Tierhaltung und Nutztierethologie Mit finanzieller Förderung durch das Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz BMELV

2 Inhaltsverzeichnis Betriebsbeschreibung 3 - Lüftungsanlage Kühlungsanlage 5 - Beschreibung Kühlwand 9 - Beschreibung Messtechnik 11 Auswertung 12 Wasserverbrauch der Kühlwand 12 Temperaturverläufe 14 Energetische Betrachtung 17 Abkühlungswirkung 19 Ammoniak und Kohlendioxid 21 Staubmessungen 22 Tränkewasserbedarf der Sauen 22 Produktionstechnische Auswirkungen 25 Tierverhalten 27 Kosten - Nutzen 29 Zusammenfassung, Bewertung 31 Anlage Staubmessungen 33 - TAD Berufsgenossenschaft 33 - Thüringische Landesanstalt für Umwelt 41 Anlage Messtechnik 46 Logger für Temperatur und Luftfeuchte 46 Messventilator Luftmengen 47 Ringkolbenzähler Wasserverbrauch 48 Datalogger Impulszähler 49 Ammoniakmesstechnik 51 Kohlendioxidmesstechnik 54 Datalogger Messströme 56 Hard- und Software Datenregistrierung 58

3 - 3 - Abschlussbericht für das KTBL-Projekt Kühlung von Schweineställen auf dem Betrieb Finkenbrink, Freckenhorst, Flintrup 5 Betriebsbeschreibung Der Betrieb Finkenbrink liegt im Münsterland, in der Nähe der Kreisstadt Warendorf. Er wird als Familienbetrieb geführt und von Matthias Finkenbrink geleitet. Sein Vater August Finkenbrink ist mithelfende Familienarbeitskraft, 1 Auszubildender vervollständigt den Arbeitskräftebesatz. Die Betriebsfläche beträgt ca. 53 ha. Auf dem Betrieb Finkenbrink wird eine Sauenhaltung, die sich in einen Wartestall, 3 Abteile für das Deckzentrum und 5 Abteile mit Abferkelbuchten untergliedert, mit ca. 280 Sauenplätzen auf dem Hofgelände betrieben, die abgesetzten Ferkel werden zur weiteren Ferkelaufzucht auf einen nahegelegenen angepachteten Betrieb transportiert. Die Sauenhaltung erfolgt in den einzelnen Haltungsabschnitten strohlos auf perforierten Böden mit den notwendigen Festflächenanteilen. Die Fütterung der Sauen erfolgt in den Abferkelabteilen von Hand, in den Deckabteilen und im Wartestall wird über eine Trockenfutterkette mit einstellbaren Volumendosieren zur Zeit zweimal am Tag (7 und 16 Uhr) automatisch gefüttert. In den Abferkelabteilen wird mit einer Messschaufel zur Zeit dreimal täglich (7,12 und 16 Uhr) das Futter aus einem Futterwagen in den Trog gefüllt. Auf dem Betrieb werden 2 Futtersorten verfüttert, für säugende Sauen (S) und für trächtige Sauen (T). Die Futtermittel unterscheiden sich im Energieinhalt und den Inhaltsstoffen (Tabelle 1). Tabelle 1 Futter tragende Sauen 12,3 MJ ME / kg 15,0 % Rohprotein 3,3 % Rohfett 7,0 % Rohfaser 5,5 % Rohasche 0,70 % Calcium 0,50 % Phosphor 0,25 % Natrium 0,2 % Magnesium Zusatzstoffe Lysin Vitamine, Phytase, Säuren Futter säugende Sauen 13,5 MJ ME /kg 17,0 % Rohprotein 4,3 % Rohfett 4,4 % Rohfaser 5,4 % Rohasche 0,85 % Calcium 0,55 % Phosphor 0,25 % Natrium Zusatzstoffe Lysin Vitamine, Phytase, Säuren

4 - 4 - Die Futtermengen in den Haltungsabschnitten orientieren sich an der folgenden Futtertabelle (Tabelle 2). Für die genaue Anpassung der Futtermenge an den Futterbedarf im Abferkelstall gilt als Maßstab die Fresszeit, der Futtertrog soll nach 20 bis 30 Minuten leer gefressen sein. Die hier angegebenen Futtermengen werden in der Regel in diesem Zeitraum aufgefressen. Tabelle 2 Futterplan für säugende Sauen im 1. und 2. Wurf Tage MJ / Tag kg / Tag Futterart ,5 T ,0 T ,0 T ,0 T 4 26,40 2,2 T 5 28,80 2,4 T 6 34,84 2,6 S 7 37,52 2,8 S 8 40,20 3,0 S 9 42,88 3,2 S 10 45,56 3,4 S 11 48,24 3,6 S 12 50,92 3,8 S 13 53,60 4,0 S 14 60,30 4,5 S 15 - ad libitum nach Bedarf S

5 - 5 - Futterplan für trächtige Sauen in guter Kondition Tage MJ / Tag kg / Tag Futterart Deckzentrum ,46 S Deckzentrum ,46 S Wartestall ,64 T Wartestall ,24 T Wartestall ,64 T Futterplan für trächtige Altsauen in schwacher Kondition Tage MJ / Tag kg / Tag Futterart Deckzentrum ,46 S Deckzentrum ,69 S Deckzentrum ,21 S Wartestall ,20 T Wartestall ,64 T Wartestall ,64 T Lüftungsanlage - Kühlungsanlage Die untersuchte Anlage zur Kühlung der Zuluft beruht auf dem Prinzip der Wasserverdunstung. Dazu wird die Zuluft durch eine mit Wasser benetzte, perforierte Wand in den Stall ge-

6 - 6 - führt. An die Anlage zur Kühlung der Zuluft sind die 3 Abteile des Deckzentrums und 4 Abteile mit jeweils 10 Abferkelbuchten angeschlossen. Sie sind in der Zeichnung blau markiert. Stallplan für die Sauenhaltung auf dem Betrieb Finkenbrink Der, auf diesem Grundriss, linke Gebäudeteil ist ein Neubau. Der Güllekeller besteht aus Stahlbeton, der Oberbau aus zweischaligem Mauerwerk aus Kalksandstein, Luftschicht und Klinker. Das Dach besteht aus Holzfachträgern und Wellfaserzementplatten. Dieser Gebäudeteil enthält Deckstall, Wartestall, Sauendusche, ein Stallbüro und die Hygieneschleuse, durch die der Stallkomplex betreten werden kann. Außenansicht des Neubaus für die Deckabteile

7 - 7 - Die Lüftung wird als Zentralabsaugung im Unterdrucksystem betrieben, wobei Wartestall und Deckzentrum an einem gemeinsamen Abluftkanal im Dachraum angeschlossen sind. Für die Messungen zur Stallluftkühlung ist der Abluftkanal durch eine Zwischenwand für die beiden Produktionsabschnitte getrennt worden. In dieser Zwischenwand sind 3 Messventilatoren eingebaut, so dass der Abluftvolumenstrom aus den Deckabteilen separat erfasst werden kann. Die Luftmengenregulierung für die einzelnen Abteile geschieht über Stellklappen, die den freien Querschnitt für den Luftdurchtritt aus dem Stall in den Abluftkanal anpassen. Als Regelgröße dient die Stalllufttemperatur. Das Abluftsystem wird als Kombination aus Unterflur- und Oberflurentlüftung betrieben, d.h. Abluftkanäle sind bis auf den Spaltenboden herunter gezogen und die Abluft wird unterhalb der Spalten abgesaugt. Somit gelangen wenig belastende Gase aus dem Güllelager in den Stallraum und damit in den Bereich der Tiere. Das ist die übliche Lösung für die Luftabsaugung. Für heiße Ausnahmesituationen haben diese Abluftkanäle vom Spaltenboden kurz unterhalb der Decke noch zusätzliche Klappen, die dann geöffnet werden können. Damit werden einerseits die Druckverluste im Lüftungssystem vermindert, so dass sich der Luftwechsel erhöhen kann, andererseits wird die warme Luft unter der Decke abgesaugt und damit ein zusätzlicher Beitrag zur Minderung der Wärmebelastung der Tiere geleistet. Blick in ein Deckabteil mit Deckständen für die Sauen, heruntergezogenem Abluftschacht mit Schiebetüren für Sommerlüftung (im Hintergrund), Rieselkanal für die Zuluft (oben rechts) und Fütterungsanlage mit Volumendosierern. Die Zuluft gelangt über den Dachraum auf den Zentralgang, wird von dort in die Stallabteile gesaugt und über Rieselkanäle im Stall verteilt. Für die Kühlung im Sommer werden die Luft-

8 - 8 - durchlassöffnungen vom Dachraum zum Zentralgang verschlossen und die Zuluft wird dann über die Kühlwand angesaugt Im rechten Teil des obigen Stallplans sind die Abferkelabteile zu sehen. Bei diesem Gebäudeteil handelt sich um ein Altgebäude (alter Kuhstall), das teilweise umgebaut wurde für moderne, strohlose Abferkelabteile. Die Gebäudehülle besteht aus zweischaligem Mauerwerk mit Hohlschicht. Auch dieser Gebäudeteil wird mit einer Zentralabsaugung entlüftet. Im Dachraum ist der zentrale Abluftkanal für die 4 Abferkelabteile im Messprogramm (in der Abbildung blau hinterlegt) verlegt. Über jeweils einen kurzen Abluftkanal wird die Stallluft aus jedem Abferkelabteil etwa 1m unterhalb der Decke abgesaugt. Die Luftmengenregulierung für das einzelne Abteil wird über automatische Stellklappen vorgenommen, als Regelgröße dient die Stalltemperatur. Die Zuluft strömt über Rieselkanäle vom Zentralgang in die Abteile und wird über Lochplatten verteilt in den Raum eingespeist. Die Zuluft gelangt normalerweise in die Zentralgänge über Öffnungen in Wand und Decke. Für die heiße Jahreszeit wird die Zuluft auch für die 4 Abferkelabteile von diesem normalen System abgekoppelt, um sie bei Bedarf mit gekühlter Luft von der wasserberieselten Kühlwand zu kühlen. Ein 5. Abferkelabteil ist nicht im Versuch und verfügt über einen eigenen Abluftkamin. Blick in ein Abferkelabteil mit Kastenständen in den Abferkelbuchten, Abluftschacht (Vordergrund, Bildmitte) und Rieselkanälen für die Zuluft (links und rechts oben)

9 - 9 - Die folgende Abbildung verdeutlicht die Anordnung der wichtigen Lüftungselemente (braun = Abluftkanäle, gelb = Zuluft-Rieselkanäle) und den Weg der gekühlten Luft von der Kühlwand über die Zentralgänge in die Stallabteile. Diese Aufteilung der Abteile mit Anschluss an gekühlte Zuluft ergibt sich einerseits aus der baulich vorgegebenen Anordnung der Abteile an den Zentralgängen, andererseits auch aus der vermuteten Kapazität an Luftdurchsatz und Abkühlungspotenzial der Kühleinrichtung. Kühlwand Beschreibung Kühlwand Die Kühleinrichtung besteht aus einer Lochsteinwand (über Eck) von ca. 3,9 m x 2,4 m und ca. 2,2 m x 1,9 m. Die Steine sind quergestellt vermauert worden, so dass die Zuluft durch die Lochkammern in den Ziegeln in den Stall gelangt. Die Oberfläche des Steines wird dabei enorm vergrößert. Die wirksame Oberfläche beträgt rund 2,3 m² je Stein. Insgesamt sind auf der Fläche 188 Steine vermauert, mit einer Gesamtoberfläche von 432 m². Die Zuluft wird normalerweise in der warmen Sommerphase durch die Lochsteinwand angesaugt und gelangt in die Zentralgänge. Die Rieselwand hat eine Gesamtfläche von 13,5 m². Bei der geplanten Sommerluftrate für die angeschlossenen Abteile von m³/h durchströmt die

10 Zuluft die Lochwand mit einer Geschwindigkeit von 0,45 m/s. Eine nennenswerte Erhöhung des Luftwiderstandes ist dadurch nicht gegeben. Ansicht der Kühlwand, bestehend aus 2 Lochsteinwänden über Eck Detailansicht der Lochsteinwand

11 Erst wenn die Lufttemperatur im Zentralgang Deckzentrum 24 C überschreitet, wird die eigentliche Kühlung aktiviert, d. h. Wasser wird mit einer Umwälzpumpe und ein Rohrsystem über diese Lochsteinwand verrieselt. Das Wasser rinnt die Steine herunter und benetzt die Steine und die Zwischenräume. Überschüssiges Wasser wird unten in einer Rinne aufgefangen und wieder dem Umwälzkreislauf zugeführt. Das Wasser wird in einer unterirdischen Zisterne gelagert. Der Wasservorrat beträgt ca. 3 m³, gelegentlich muss Frischwasser (zu einem kleinen Teil aus Regenwasser/Dachflächenwasser und überwiegend aus Leitungswasser) ergänzt werden. Die Außenluft wird weiterhin durch die Lochsteinwand angesaugt, nimmt beim Durchströmen Wasser von der großen Oberfläche auf, das dabei verdunstet. Die notwendige Verdunstungswärme wird der Zuluft entnommen, die sich dabei abkühlt, gleichzeitig nimmt die Luftfeuchtigkeit zu. Die abgekühlte Zuluft gelangt in die Zentralgänge und wird dann in die Stallabteile gesaugt. Beschreibung Messtechnik Wartesrtall Wartesrtall Deckstall Deckstall Deckstall Abferkeln Abferkeln Schematische Anordnung der Stallabteile und der installierten Messtechnik

12 Für die messtechnische Begleitung des Projektes werden verschiedene Messgeräte eingesetzt, die Ziffern im Text definieren die Standorte in der obigen Schemazeichnung: - Datalogger für Temperatur und Luftfeuchtigkeit, im Hof für das Außenklima (0), nach der Lochsteinwand für die abgekühlte Luft (1), vorn und hinten im Zentralgang Deckzentrum (2,3), in einem Abteil Deckzentrum (10), vorn und hinten im Zentralgang Abferkelbereich (4,5), in einem Abferkelabteil (7). - In einem Abteil Deckzentrum wird die Ammoniakkonzentration kontinuierlich erfasst (9), seit 2010 wird hier auch die Kohlendioxidkonzentration erfasst. Im Abferkelabteil (7) werden seit 2010 ebenfalls Ammoniak- und Kohlendioxidkonzentrationen kontinuierlich erfasst. - In den Abluftschächten sind Messventilatoren (6,8) mit Messumformern zur Datenerfassung eingebaut. Für den Bereich Deckzentrum/Wartestall (8) wurde im Abluftkanal eine Trennwand eingebaut, um die Abluftmenge für das Deckzentrum (nur das ist an die Kühlung angeschlossen) separat erfassen zu können. - In die Wasserleitungen für Deck- und Abferkelabteile sind in 2010 Ringkolbenzähler- Wasseruhren mit Impulsgebern zur automatischen elektronischen Registrierung der Wasserverbräuche in den Abteilen eingesetzt worden. Die detaillierte Beschreibung der Messgeräte, der Messprinzipien und der Gerätegenauigkeit sind im Anhang Messtechnik beschrieben. Das Messintervall für alle Sensoren beträgt 5 Minuten. Alle Datenlogger sind an eine elektrische Leitung angeschlossen, über die die Datensicherung auf einen PC manuell in unregelmäßigen Intervallen erfolgt. Ab April 2009 erfolgt die Datenaufzeichnung. Auswertung Wasserverbrauch der Kühlwand Von Ende Mai bis Ende September 2009 und 2010 war die Kühleinrichtung aktiviert und in diesem Zeitraum wurde an den heißen Tagen bei mehr als 24 C im Zentralgang Deckzentrum die Wasserverrieselung eingeschaltet. Ein großer Anteil des Riesel-Wassers wird an der Kühlwand verdunstet, ein geringer (nicht bemessbarer) Teil des Wassers entweicht durch Leckagen und Undichtigkeit im Verteilsystem und trägt nicht zur Kühlung bei. Die Wasser-

13 menge, die ergänzt werden muss, wird mit einer Wasseruhr gemessen. Laufzeit und Stromverbrauch der Umwälzpumpe werden durch einen handelsüblichen Energiemonitor erfasst. Für die Auswertung ist es schwierig, die tägliche Einsatzzeit der Kühlwand exakt zu bemessen. Sie wird bei mehr als 24 C im Zentralgang Deckzentrum eingeschaltet und bei weniger als 24 C ausgeschaltet, gemessen und geschaltet durch den Stallklimacomputer. Unsere begleitenden Messungen haben davon unabhängige Sensoren und messen die Temperatur etwas anders, so dass die Werte nicht voll vergleichbar sind. Wasserverbrauch für die Kühlwand Datum Gesamt Wasserzufluss [m³] 2,786 2,071 2,364 3,153 1,815 3,120 2,006 2,313 2,776 2,621 1,706 26,731 Umwälzpumpe Anschlusswert nach Typenschild Laufzeit Stromverbrauch Anschlusswert gemessen 250 W 375,8 Std. 98,45 kwh 262 W Für 2010 haben sich folgende Werte ergeben: Wasserverbrauch der Kühlwand in 2010 Datum Wasserzufluss [m³] , , , , , , , , , , , , , ,857 Gesamt 40,253 Daten Umwälzpumpe in 2010 Laufzeit 638 Std Stromverbrauch 168 kwh

14 Es wurde in 2010 deutlich mehr Wasser über die Kühlwand verdunstet (ca. 50 % mehr) und die Laufzeit der Umwälzpumpe, und damit auch die Einsatzzeit der Kühlwand, steigerte sich sogar um 69 % auf 638 Stunden. Der spezifische Wasserverbrauch je Laufzeitstunde lang in 2009 bei 71 l/h, in 2010 bei 63 l/h, war also in 2010 um ca. 10 % niedriger. Temperaturverläufe Einen guten Eindruck vom Stallklima vermitteln die Temperaturverläufe einiger Messstellen bei Außentemperaturen größer 24 C, das ist nicht die Regeltemperatur für die Kühleinrichtung 40 T für >24 Ta T außen T abgekühlt T Deckvorn T Deck innen T diff Verschiedene Temperaturverläufe bei Außentemperaturen über 24 C in Die Außentemperatur (gelb) ist (meistens) deutlich höher als die Temperaturen im Gebäude. Die Luft nach der Kühlwand (hellblau) ist deutlich abgekühlt, im Mittel ca. 4 geringer (lila). Auf dem weiteren Weg der Luft über die Zentralgänge erfolgt eine weitere Abkühlung (dunkelblau Deckgang vorn). Einerseits ist das Gebäude kühler als die Luft, die Wände/Bauteile nehmen Wärme auf, auf dem Weg verdunsten auch noch mitgerissene Wassertröpfchen, zudem wird Wasser von den feuchten, abgespritzten Gängen aufgenommen und führt zu weiterer Abkühlung durch den Entzug von Verdunstungswärme. Erst im Stallinnenraum erfolgt erstmalig ein Temperaturanstieg durch die Wärmeabgabe der Sauen (hellgrün). Aber gerade die Temperaturspitzen des Außenklimas werden deutlich abgepuffert und tauchen in der Stalltemperatur nicht auf.

15 Den ausgleichenden Effekt von wärmeaufnehmenden und wärmeabgebenden Bauteilen illustrieren die nachfolgenden Thermografie-Bilder eines festgelegten Wandabschnittes an Hand der sich nur langsam ändernden Wandtemperatur. Über einen Zeitraum von ca. 2 Stunden ist ein bestimmter Wandabschnitt im Deckgang mit einer Thermografiekamera aufgenommen worden. Die Außentemperatur betrug in dieser Zeit etwa 26 C, die Temperatur im Gang nach Abkühlung durch die Kühlwand und durch den Baukörper lag bei etwa 21 C. Wandabschnitt mit Tür Wandabschnitt mit Tür, Thermobild um Uhr Wandabschnitt, Thermobild um Uhr Wandabschnitt, Thermobild um Uhr Die mittlere Temperatur im Wandabschnitt lag um Uhr bei 16,8 C, stieg auf 17,6 C um Uhr und war auf 17,9 C um Uhr angestiegen. Sie war also im Zeitraum der Mittagshitze immer noch kühler als die einströmende Luft, hat also zu einer Abkühlung der Luft beigetragen und damit auch zu der zeitlichen Phasenverschiebung der maximalen Temperatur innen/außen und Dämpfung der maximalen Stalltemperaturen. Das wird auch sehr deutlich, wenn man die Verläufe einer heißen Phase am Stück, hier vom Uhr bis Uhr betrachtet.

16 T C (9:00) bis Werteanzahl T diff C T Deck v T außen T abgekühlt T Deck innen T diff kühlung Temperaturverläufe vom :00 Uhr bis :00 Uhr Im Tagesverlauf schwankt die Außentemperatur zwischen 16 C und 36 C (gelb). Die Abkühlung (Tdiff = lila, rechte Y-Achse) an der Lochsteinwand folgt im Verlauf sehr stark der Außentemperatur, liegt bei sehr hohen Temperaturen zwischen 5 und 7 C, fällt aber auch stark ab, wenn die Außentemperatur fällt. Bei Außentemperaturen unter 20 C wird die Abkühlung sogar negativ, die Zuluft wird beim Durchströmen der Lochwand also leicht angewärmt. Auch hier ist zu beobachten, dass sich die Zuluft auf dem weiteren Weg über die Zentralgänge weiter abkühlt, solange hohe Außentemperaturen herrschen. Erst ab den Nachmittagsstunden, bei sinkenden Temperaturen und wenn sich das Gebäude aufgeheizt hat, kehrt sich das Bild um. Die Wände/Bauteile geben Wärme ab, das Gebäude wird kühler, die Zuluft wird auf dem Weg durch das Gebäude erwärmt. In Bezug auf die Mittagshitze kann man deutlich erkennen, dass die Stallinnentemperatur (grün) ihr Maximum etwa 2 bis 3 Stunden später erreicht als die Außentemperatur. Die Aufladung durch die Wärmeabgabe der Tiere beträgt dann gut 3 C. Die Stallinnentemperatur liegt im Maximum bei ca. 29 C, bei 34 bis 36 C Außentemperatur. Luftkühlung und Wärmespeicherung des Gebäudes führen zu diesem timelag und dem geringen Anstieg bei der Stalltemperatur. Interessant für die Hitzebelastung bei den Tieren ist auch der Verlauf der relativen Luftfeuchtigkeit. Zwar gibt es Phasen mit hoher Luftfeuchtigkeit von über 90 % für Außenluft und abgekühlte Luft, dabei handelt es sich aber um Zeiten zwischen 3 Uhr und 8 Uhr bei geringen Außentemperaturen. Die Kühlung ist hier nicht notwendig, die Zuluft erwärmt sich sogar auf den Zentralgängen, so dass die relative Luftfeuchtigkeit abnimmt auf ca. 70 %. Die weitere Erwärmung im Stallinnenraum führt dazu, dass ein sehr moderates Stallklima entsteht. Über Tag, in den heißen Tageszeiten, ist die Außenfeuchte dagegen stark abgesenkt auf ca. 40 %. Die Befeuchtung zur Luftkühlung führt hier dazu, dass wiederum ein moderates Stallklima entsteht.

17 % rf 1.7. (9:00) rf a rf abgekühlt rf Deck v rf Deck innen Verlauf der relativen Luftfeuchtigkeit vom :00 Uhr bis zum :00 Uhr Energetische Betrachtung Ein anderes Bild ergibt sich, wenn man die Energiegehalte der Luft auf dem Weg durch das Gebäude betrachtet. Dafür wird aus den Messgrößen Temperatur und Luftfeuchtigkeit der Energiegehalt (Enthalpie) der Luft errechnet. Multipliziert man den Energiegehalt mit dem dazugehörigen Luftmengen, errechnet man den Momentanwert für den Energiefluss. Vergleicht man den Energiefluss an zwei Orten, z.b. vor dem Stall und nach dem Stall, dann hat man ein Maß für die Heizleistung, wenn die Energie zugenommen hat, bzw. für die Kühlleistung, wenn die Energie abgenommen hat. Im nachfolgenden Schaubild wird auf diese Weise der Weg der Luft von der Kühlwand bis zum Deckstall bzw. bis zu den Abferkelabteilen betrachtet. [W] Heizleistung im Gebäude abgekühlt - Abferkel abgekühlt - Deckstall Abferkel Gang - Innen Deck hi Gang - Innen Die dunkelblaue Linie zeigt die Differenz im Energiefluss von der Kühlwand bis vor die Abferkelabteile. Diese Linie ist für lange Phasen im Tagesablauf im positiven Bereich, d.h. vor den Abferkelabteilen hat die Luft weniger Energie als nach der Kühlwand, sie verliert Energie auf

18 diesem Weg an das umgebende Mauerwerk des Altgebäudes (bis zu W). Erst in den Nachtstunden pendelt die Energiedifferenz um die Nulllinie oder leicht im negativen Bereich, das warme Mauerwerk gibt wieder Wärme ab an die Zuluft. Die gelbe Linie zeigt die Energiedifferenz zwischen Zentralgang vor den Abferkelabteilen und der Stallluft im Abferkelabteil. Diese Linie pendelt stark im negativen Bereich, weil es im Abferkelabteil immer deutlich wärmer ist als auf dem Gang, weil hier die Wärmeabgabe der Sauen, vor allem aber auch die Energie der Ferkelnestheizung und Rotlichtlampen den Energiegehalt der Stallluft vergrößern, die Differenz also negativ machen. Aktivphasen, wie Füttern am Vormittag verursachen nochmals deutlich Peaks nach unten. Die Heizleistung der Tiere und Wärmequellen liegt hier zwischen 20 und 30 kw. Die lila Linie zeigt die Differenz zwischen Kühlwand und Zentralgang im Deckstall. Diese Linie pendelt häufig im leicht negativen Bereich zwischen und W, die Luft ist also im Gang energiereicher als nach der Kühlwand. Als Ursache kommen in Betracht, dass das aufgewärmte Gebäude Wärme an die noch sehr kühle Luft abgibt und das die Luft noch zusätzlich Wasser von den Gängen (das hier verspritzt wird) aufnimmt und damit energiereicher wird. Erst im Lauf des Nachmittags wird eine positive Differenz erreicht, die Luft im Gang ist energieärmer als nach der Kühlung. Jetzt kommt die maximal aufgeheizte Nachmittagsluft in den Stall und gibt dann auf dem Weg durch den Stall noch Wärme ab. Die hellblaue Linie zeigt die Differenz zwischen Gangluft und Stallluft im Deckstall. Als Besonderheit ist hier zu sehen, dass die Luft im Abteil kurzzeitig energieärmer ist als im Zentralgang (positive Differenz). Dabei handelt es sich vermutlich um die Einschaltphase der Wasserkühlung am Vormittag, was den Energiezustand der Zuluft stärker verändert als die Luft im Abteil reagieren kann. Das Außenklima in 2009 war gekennzeichnet durch einen trockenen Sommer. Hohe Temperaturen bei gleichzeitig hoher Luftfeuchtigkeit konnten an dem Standort nicht beobachtet werden. Die Abkühlung der Zuluft für Stalllüftung durch Zugabe von Wasser und damit verbundener Erhöhung der relativen und absoluten Luftfeuchtigkeit könnte die Luftfeuchtigkeit im Stall auf ein Maß erhöhen, dass den Tieren nicht zuträglich ist. Das ist aber bislang nicht vorgekommen. Ein feucht, schwüles Außenklima, wie es in unseren Sommermonaten aber durchaus vorkommen kann, könnte dann mit zusätzlicher Befeuchtungskühlung aber problematische Stallklimazustände begünstigen. Auch in 2010 konnten solch problematische Außenluftzustände kaum beobachtet werden. Hohe Luftfeuchtigkeit bei gleichzeitig hoher Temperatur ist nur kurzfristig aufgetreten, meistens in den Nachtstunden, wenn die Luftabkühlung zu einem Anstieg der relativen Luftfeuchtigkeit führt. Das hat aber nicht ausgereicht, um bei den Tieren auffällige Verhaltensweisen auszulösen.

19 Abkühlungswirkung Die Abkühlungswirkung der Lochsteinwand wird deutlich, wenn man die Temperaturdifferenz zwischen der Außenluft und der abgekühlten Luft nach der Lochsteinwand auflistet in Abhängigkeit von der Temperatur im Zentralgang Deckzentrum (vergleichbar Regeltemperatur der Kühleinrichtung) und diese Temperaturwerte sortiert nach der Größe T diff bei T Deck vorn >23 C T deck vorn > 23 T diff Trend T diff (linear) Abkühlung der Zuluft bei bestimmten Temperaturen im Deckgang (sortierte Werte, 2009) Die Temperaturdifferenz hat starke Schwankungen, weil sie der Außentemperatur folgt (siehe oben), liegt aber im Mittel bei etwa 4 C. Die Trendlinie hat eine ganz leicht fallende Tendenz, mit steigender Außentemperatur lässt die Abkühlungswirkung nach. Die fallende Tendenz lässt darauf schließen, dass eventuell nicht genug Wasser zur Abkühlung bereit steht. Die kurze Strecke der Durchströmung der Lochsteine, die zudem nicht vollständig mit Wasser benetzt wird bei der einfachen Verrieselungstechnik, reicht nicht aus, um das Potenzial der Wasseraufnahme und damit der Abkühlung auszuschöpfen. In 2010 wurde daher gezielt versucht, mit einer besseren Benetzung durch das Rieselsystem (alle Riesellöcher wurden kontrolliert und ggfs. aufgebohrt) und zusätzliche Wassergabe mit einem Wasserschlauch von Hand eine bessere umfassendere Befeuchtung der Lochsteine zu realisieren. In 2010 hat die Kühlwirkung der Rieselwand daher einen etwas anderen Verlauf. Auch hier wird bei den geringeren Lufttemperaturen eine Abkühlung von 4 C erreicht, sie steigt aber an auf ca. 7 C mit den höheren Lufttemperaturen von ca. 30 C.

20 C 34 Luftabkühlung durch die Kühlwand t deck t diff Trend t diff (linear) Werte aufsteigend sortiert nach Temperatur im Deckgang (blaue Linie) Den Effekt einer zusätzlichen, kurzzeitigen Bewässerung mit dem Gartenschlauch von Hand in Abständen von 45 bis 60 Minuten an mehreren Tagen mit unterschiedlichen Außentemperaturen zeigt die nachfolgende Abbildung. Obwohl die Außentemperaturen nur bis zu ca. 26 C reichen, wird eine Abkühlung von etwa 7,5 C erreicht. C 34 Luftabkühlung mit mehr Wasser t Deck t diff Linear (t diff) Werte aufsteigend sortiert nach der Temperatur im Deckgang (blaue Linie) Die Ergebnisse können dahingehend interpretiert werden, dass bei normaler, praxisüblicher Betriebsweise nicht genügend Wasser verrieselt wird, um das Abkühlungspotenzial der Kühlwand auszunutzen. Eine regelmäßige Kontrolle der Riesellöcher und Offenhalten der Löcher (gegen die Verkalkung) erhöht den Wasserfluss und verbessert die Abkühlwirkung. Eine üppige Anflutung der Lochsteine, hier mit dem Gartenschlauch, verbessert die Kühlwir-

21 kung weiter, aber nur noch geringfügig. Die technische Lösung einer Anflutung ist derzeit nicht vorhanden, erscheint aber auch zu aufwendig für die zusätzlich erzielbare Wirkung. Ammoniak und Kohlendioxid Die Ammoniakkonzentrationen werden mit Dräger-Polytron-Messsensoren NH 3, die Kohlendioxidkonzentrationen mit Dräger Infrarot CO 2 -Sensoren kontinuierlich aufgezeichnet. ppm CO 2 CO 2 und NH 3 Konzentrationen ppm NH Deckstall CO2 Abferkel CO2 Deck NH3 Abferkel NH3 Die Ammoniak-Messwerte im Deckabteil zeigen einen Verlauf auf sehr geringem Niveau zwischen 2 und 4 ppm. Im Abferkelabteilabteil schwanken die Messwerte zwischen 5 und 10 ppm und bewegen sich damit auch noch in einem mittleren Niveau. Es fällt auf, dass die Messwerte im Abferkelabteil stark schwanken. Die Tieraktivität ist dort offensichtlich viel größer als im Deckstall, wo es eigentlich nur den morgendlichen Peak gibt zur Fütterung. Hier aber sind die Ferkel aktiv, haben ihre eigenen häufigen Saugphasen, spielen und nutzen die ganze Bucht (mit höherem Verschmutzungspotenzial als eine ruhende Sau). Das macht sich in der Ammoniakfreisetzung bemerkbar. Das insgesamt geringe Konzentrationsniveau für Ammoniak wird auch in den punktuellen Messungen bei den Staubmessungen der Berufsgenossenschaft bestätigt. Die Kohlendioxidkonzentrationen liegen in beiden Abteilungen zwischen 750 und 1500 ppm und damit auch in einem mittleren Bereich. Höhere Spitzenwerte treten regelmäßig auf zu den Zeiten von Tieraktivität, wie z.b. zur Futterzeit oder bei Kontrollbesuchen durch das Stallpersonal.

22 Staubmessungen Da für Staubmessungen weder eigene Messtechnik noch know-how vorhanden ist, wurden durch die Thüringische Landesanstalt für Umwelt aus Jena Staub-Emissionsmessungen an den Abluftschächten durchgeführt, bei denen die Gesamt- und Feinstaubkonzentration sowie die Ammoniakkonzentration bestimmt wurde und parallel dazu wurden arbeitsplatzbezogenen Messungen an mehreren Messpunkten vom TAD der Landwirtschaftlichen Berufsqenossenschaft NRW durchgeführt. Dabei wurden die einatembare Staubfraktion (E-Staub), die alveolengängige Staubfraktion (A-Staub), Endotoxine, Bakterien und die Gaskonzentrationen von Ammoniak, Schwefelwasserstoff, Kohlendioxid, Methan und Sauerstoff bestimmt. Alle Probenahmen erfolgten stationär, da während des Probenahmezeitraumes nur wenige Arbeiten durchzuführen waren und diese nicht auf die einzelnen Stallbereiche beschränkt waren. Die vollständigen Berichte sind im Anhang Staubmessungen zu finden. Beide Untersuchungen wurden zeitgleich am 19. Und 20. August 2009 durchgeführt. Die emissionsrelevante Staubfreisetzung liegt zwischen 4 und 14 g/h Gesamtstaub im Deckstall bei einem Anteil von 57 % PM 10 am Feinstaub bzw 5 bis 10 g/h Gesamtstaub im Abferkelstall bei einem Anteil von 7 % PM 10 am Feinstaub. Sie liegen damit im Bereich von Untersuchungen an anderen vergleichbaren Anlagen mit Sauenhaltung. Die Messergebnisse für die einatembare und die alveolengängige Staubfraktion liegen um den Faktor 10 bis 100 unter den allgemeinen Grenzwerten für diese Staubfraktionen. Für Endotoxine gibt es keinen Grenzwert, doch auch hier liegen die Messergebnisse sehr deutlich unter den Ergebnissen vergleichbarer schweinehaltender Betriebe. Die Messergebnisse für den Bakterienbesatz bewegen sich in der Größenordnung vergleichbarer Betriebe. Allerdings wurde bei der Analyse des Wassers, das die Kühlwand benetzt, eine hohe Kontamination mit Legionellen (19 KBE/ml) festgestellt. Im Sommer 2010 wurden dem Wasser Chlortabletten zugegeben, um die Kontamination zu vermindern. Ergebnisse zum Erfolg dieser Maßnahme liegen nicht vor. Tränkewasserbedarf der Sauen In der Literatur wird der Wasserbedarf von Sauen differenziert für einzelne Abschnitte angegeben, die Angaben streuen aber in den unterschiedlichen Literaturquellen. Haltungsabschnitt Wasserbedarf [l je Tier und Tag] niedertragende Sauen 8 12; hochtragende Sauen 12 15; säugende Sauen ,5 je Ferkel; 25-50

23 Der Wasserbedarf wird unter anderem von der Tränketechnik, der Futterart (trocken/flüssig), der Futterzusammensetzung (salzig?), aber auch von der Umgebungstemperatur und der Luftfeuchtigkeit beeinflusst. Schweine steuern einen Teil ihrer Thermoregulation über den Wasserdampfgehalt der Ausatemluft, so dass die Wasseraufnahme auch von der Umgebungstemperatur abhängig sein kann. Es werden in der Literatur aber keine konkreten Zuoder Abschläge aufgeführt für die einzelnen Einflussparameter. Im Betrieb Finkenbrink ist die Wasserversorgung in 2 Kreisläufen installiert, einmal Deckabteile und Abteile für tragende Sauen, zum anderen Abferkelabteile. In jedem Kreislauf sind auch Abteile am jeweiligen Kreislauf angeschlossen, die nicht an unserem Versuch Kühlung beteiligt sind. Es wurden deshalb je 2 Wasserzähler (Ringkolbenzähler) in die Kreisläufe eingebaut, um mit einer Differenzmessung nur die Versuchsabteile messen zu können. Da die Wasseranschlüsse für den Hochdruckreiniger sich in den Abteilen befinden, geht das Reinigungswasser mit in die Messung ein (gut zu erkennen an hohen absoluten Verbrauchswerten von über 1000 l/h, in der Abbildung aber herausgerechnet). l/h 550 Wasserverbrauch Deckstall Abferkelstall Dieser gesamte Wasserverbrauch ergibt mit dem durchschnittlichen Tierbesatz einen durchschnittlichen Wasserbedarf von 30,6 l je Tier und Tag für säugende Sauen und von 22,4 l je Tier und Tag für die Sauen in den Deckabteilen.

24 C 30 Temperaturverläufe Außentemperatur Deckstall Abferkelabteil 15 l/h Wasserverbrauch je Tier Abferkelabteil Deckstall Um den Wasserverbrauch zu differenzieren für den Einfluss von unterschiedlichen Außenund Stalltemperaturen, sind hier 2 Zeiträume nebeneinander gestellt: - eine Phase im September 2010 mit gemäßigten Außentemperaturen und Stalltemperaturen, die über viele Stunden des Tages dem Sollbereich (immer geringer als 24 C) zuzuordnen sind, - und eine Phase im Juli 2010, in der bei hohen Außentemperaturen auch die Stallinnentemperaturen immer über 25 C liegen. Im Wasserverbrauch, hier als Stundenwerte je Tier dargestellt, machen sich die unterschiedlichen Temperaturen kaum bemerkbar. In den Abferkelabteilen ist immer die typische ausgeprägte Verbrauchskurve mit 2 Gipfeln zu erkennen, was durch die zweimalige Fütterung bedingt ist. Der Spitzenverbrauch für ferkelführende Sauen liegt in der heißen Phase bei 9 l/h, ein paar Mal werden 5 bis 7 l/h erreicht, in der gemäßigten Phase werden aber auch über 6 l/h konsumiert. Tendenziell ist der Durst aber in der heißen Phase etwas größer. Im Deckstall liegen die Spitzenwerte durchgängig bei 4 bis 5 l/h, unabhängig von den jeweiligen Außentemperaturen. Auch im Deckstall ist ein kleiner Verbrauchsgipfel am Nachmittag, neben der morgendlichen Tränkephase, zu beobachten.

25 C 40 Temperaturverläufe Außentemperatur Deckstall Abferkelabteil 15 l/h Wasserverbrauch je Tier Abferkelabteil Deckstall Produktionstechnische Auswirkung Die physikalischen Messgrößen zur Beschreibung und Bewertung des Stallklimas und einer Anlage zur Luftkühlung für ein angenehmeres, kühleres Stallklima in heißen Sommerphasen sind zwar wichtig, um die Effizienz der Technik zu ermitteln. Sie sagen aber kaum etwas darüber aus, wie sich Sommerhitze oder technisch abgekühlte Luft auf die Tiere, ihr Wohlbefinden oder ihre Leistungsbereitschaft auswirkt. Für belastbare Aussagen zu dieser Thematik müssten vergleichende Untersuchungen in parallel betriebenen, identischen Ställen vorgenommen werden, die sich nur in der Art der Kühlung unterscheiden würden. Das ist auf dem Betrieb Finkenbrink nicht möglich, da alle Abteile der untersuchten Haltungsabschnitte an der Luftkühlung angeschlossen sind. Hier wäre nur ein Vorher/Nachher-Vergleich möglich, also kühle Monate im Jahresablauf mit heißen Monaten zu vergleichen. In der nachfolgenden Übersicht sind wichtige produktionstechnische Kenndaten der Sauenhaltung/Ferkelproduktion für die einzelnen Monate der Jahre 2009 und 2010 aufgeführt.

26 Bei der Betrachtung der Werte ist zu beachten, dass im Winter 2008/2009 ein Krankheitseinbruch die Produktionszahlen langfristig beeinträchtig hat. Das ganze Frühjahr diente daher ganz überwiegend dazu, den Bestand zu kurieren und zu stabilisieren. Monat Produktionstechnische Kenndaten der Sauenhaltung in 2009 und 2010 Anzahl Belegungen Umrauscher % Abgesetzte Ferkel je Wurf Ferkelverluste % Januar ,6 9,6 17,0 Februar ,5 9,7 17,3 März ,4 11,0 15,0 April ,7 10,9 12,8 Mai ,3 10,7 14,1 Juni ,6 9,9 18,8 Juli ,3 10,8 14,1 August ,9 10,8 12,0 September ,9 10,9 11,2 Oktober ,2 10,9 14,2 November ,2 11,6 13,8 Dezember ,5 11,4 13,2 Januar ,1 10,5 12,1 Februar ,6 11,6 10,6 März ,4 11,3 14,1 April ,7 11,5 14,0 Mai ,1 11,8 11,7 Juni ,5 11,0 12,1 Juli ,7 11,9 8,6 August ,4 11,8 12,5 September ,9 11,8 10,6 Oktober ,5 12,0 12,6 November 73 4,1 11,3 16,2 Dezember ,9 11,4 12,4 Im Sommer 2009 gab es dennoch einen kurzfristigen Rückschlag mit herben Ferkelverlusten und hohen Umrauscherquoten. Insgesamt wurde auf dem Betrieb sogar erwogen, den ganzen Sauenbestand auszutauschen und mit einer neuen Genetik neu zu beginnen. Zusammenfassend ist also festzuhalten, dass die produktionstechnischen Kennzahlen in 2009 von

27 Krankheitseinbrüchen dominiert werden und daher nicht geeignet sind für einen Vorher/Nachher-Vergleich für den Einfluss der Luftkühlung. In 2010 sind die produktionstechnischen Leistungen gleichmäßiger und besser, nicht von langfristigen Krankheitseinbrüchen dominiert. In 2010 sind durchschnittlich 11,5 Ferkel abgesetzt worden (10,7 Ferkel in 2009), die Ferkelverluste liegen bei 12,1% (14,3 % in 2009) und die Umrauscherquote liegt bei 5,0 % (5,4% in 2009). Eine augenfällige negative Entwicklung für den Sommer ist nicht zu entdecken, positive wie negative Abweichungen vom Mittelwert kommen vor, wie in anderen Jahreszeiten aber auch Schwankungen von Monat zu Monat vorkommen. Daraus kann man ableiten, dass in diesem Sommer keine besonderen Stresssituationen vorgelegen haben und die häufig von Praktikern berichteten Probleme mit Fruchtbarkeit und Tiergesundheit bei Sommerhitze in dem Betrieb Finkenbrink auf Grund der Luftkonditionierung nicht eingetreten sind. Tierverhalten Besonders auffälliges Tierverhalten konnte im Rahmen der üblichen Tierkontrolle bzw. bei den Stallbesuchen nicht beobachtet werden. In den heißen Phasen haben insbesondere die ferkelführenden Sauen Probleme, das ihnen zugedachte Futter aufzufressen. Sie brauchen länger, es bleibt auch manchmal Futter im Trog liegen. Und die Sauen machen am späten Nachmittag einen passiveren, etwas apathischen Eindruck im Vergleich zu kühleren Phasen. Nachhaltige Probleme sind aber augenscheinlich daraus nicht entstanden. Um einen umfassenderen, empirisch belegbaren Eindruck vom Tierverhalten zu bekommen, wurde Prof. Ziron von der Fachhochschule Südwestfalen, Fachbereich Agrarwirtschaft, Fachgebiet Tierproduktion gebeten, im Rahmen einer Projektarbeit (Dora Schulze Weddeling, ) in einem Abferkelabteil mehrwöchige Videoaufnahme stichprobenartig für typische Temperaturbereiche zu analysieren hinsichtlich Liegedauer und Aufstehvorgänge der Sauen, sowie Säugehäufigkeit und Säugedauer der Ferkel. Dafür wurden in einem Abferkelabteil in 2 Durchgängen bis zu 3 Buchten mit Sauen und Ferkeln analysiert und ausgewertet. Die eingesetzte Software ergibt einmal eine graphische Übersicht, aber auch Zahlenmaterial. Graphische Videoauswertung für Gruppe 1 für den 27./28. Juni 2010

28 Graphische Videoauswertung für Gruppe 2 für den 24./25. Juli 2010 Diese Auswertungen wurden für Beobachtungszeiträume im Abstand von etwa einer Woche durchgeführt. In den nachfolgenden Tabellen sind die entsprechenden Zahlenwerte aufgelistet. Es fällt auf, dass die Sauen einen großen Teil der Zeit im Liegen verbringen, um zu ruhen und um säugen zu lassen. Mit zunehmendem Alter der Ferkel nimmt die Liegedauer aber tendenziell ab, bei den meisten Sauen nimmt die Anzahl der Aufstehvorgänge zu. Das könnte damit zu tun haben, dass die Sauen sich etwas Ruhe vor dem drängenden Saugbedürfnis ihrer Ferkel verschaffen wollen. Gesamtliegedauer [Std:min] Bucht 1 Bucht 2 Bucht 3 Datum Gruppe Temperatur max. C 18:02 18:10 18: ,3 18:14 18:26 17: ,1 19:14 18:36 18: ,9 18:14 16:59 16: ,1 20:27 19:50 20: ,8 19:45 18:19 20: ,5 15:27 16:20 16: ,2 Anzahl Aufstehvorgänge Bucht 1 Bucht 2 Bucht 3 Datum Gruppe Temperatur max. C , , , , , , ,2 Andererseits fällt auf, dass zwischen den Tieren große individuelle Unterschiede bestehen und sich auch nicht konsequent einem Gruppenzwang unterziehen. So steht die Sau in Bucht 2 aus der ersten Gruppe viel seltener auf als ihre Nachbarinnen. In Durchgang 2 ist

29 dieses Verhalten bei der Sau in Bucht 3 zu beobachten. Aufstehverhalten ist also vermutlich ein Merkmal, das unabhängig von der jeweiligen Stalltemperatur sehr tierindividuell gehandhabt wird. Anzahl Saugakte Zwischen- Säugezeit [min:sec] Ø Saugakt- Dauer [min:sec] Datum Gruppe Temperatur max. C 38 30:00 7: , :00 5: , :00 5: , :30 6: , :00 9: , :00 6: , :00 4: ,2 Bei den Ferkeln wurde das Saugverhalten mit verschiedenen Parametern ausgewertet, aber in jedem Durchgang nur in einer Bucht. Die Werte zeigen Unterschiede, die tägliche Gesamtsäugezeit ist in beiden Durchgängen wiederum recht ähnlich. Da es sich nur um sehr wenige Beobachtungen handelt, kann ein statistischer und fachlicher Zusammenhang zur Stalltemperatur nicht hergeleitet werden. Kosten Nutzen Für die ökonomische Betrachtung werden zunächst die Kosten für die gemessen Verbrauchswerte in 2009 und 2010 für Wasser und Elektrizität aufgelistet und die kalkulatorischen Kosten für das Gebäude, die eingesetzte Technik und die Betreuungsarbeiten errechnet. Kostenübersicht Elektrizität ,45 kwh 20 Wasser ,73 m³ 26 Elektrizität ,00 kwh 35 Wasser ,25 m³ 40 Arbeit (reinigen, Wasser nachfüllen) 2 h 50 Gebäude, anteilig % 200 Tauchpumpe Jahre 50 Durchschnittliche Jahreskosten 375

30 Für die Elektrizität wird ein Preis von 0,2 /kwh, für das Wasser ein Preis von 1 /m³ angenommen. Der Aufwand für Arbeiten wird mit 2 Stunden im Jahr angenommen für Kontroll-, Wartungs- und Reinigungsarbeiten. Im Bereich Technik gibt es nur die Umwälzpumpe für das Umwälzen des Verrieselungswassers, die einer Abnutzung unterliegt. Die Kühlungswände haben keine Reparaturen, hier ergeben sich nur die Kosten aus der Investition. Im Durchschnitt ergeben sich damit geschätzte Jahreskosten von 375. Der Einfluss auf die Lüftungsanlage durch die Kühlwand wird als gering eingeschätzt. Die zusätzlichen Druckverluste sind durch die großen Querschnitte und die geringe Luftgeschwindigkeit als so gering einzustufen, wie sie auch beim Einströmen durch Zuluftöffnungen eines zentralen Zuluftschachts entstehen würden. Durch die Einstellungen an den Lüftungscomputern wird die Lüftungsanlage so betrieben, dass sie in einer heißen Phase auf Volllast läuft, also auch ohne die installierte Wasserwand-Kühlung wäre ein gesteigerter Luftdurchsatz durch erhöhte Lüfterintensität (zur erhöhten Abführung der Wärmelasten) mit höheren Stromkosten nicht möglich. Eventuell wird in einigen kühlen nächtlichen Phasen die Lüftung mit Kühlung etwas eher reduziert als es ohne Kühlung möglich wäre. Ein gravierender Einfluss auf die Kosten der Lüftung ist dadurch nicht zu erwarten. Somit sind den oben genannten Kosten keine Einsparungen gegenzurechnen. Der Nutzen der Kühlung besteht also überwiegend im Vermeiden von Problemen bei den Tieren im Vergleich zu anderen Betrieben ohne Kühlung: weniger Gesundheitsprobleme, weniger Fruchtbarkeitsprobleme, weniger Ferkelverluste. Die produktionstechnischen Daten des Betriebes Finkenbrink zeigen, dass zumindest im Sommer 2010 keine gravierenden Probleme aufgetreten sind. Eine präzise monetäre Bewertung des Nutzens ist derzeit aber nicht möglich. Auf dem Leistungsniveau des Betriebes Finkenbrink bedeutet - die Vermeidung von 1% Ferkelverluste monetär etwa 14,75 je Sau und Jahr, - die Absenkung der Anzahl der lebend geborenen Ferkel um 0,1 Ferkel je Sau und Jahr einen Wert von 9,80 je Sau und Jahr oder - die Verlängerung der Zwischenwurfzeit um 1 Tag einen monetären Wert von 8,70 je Sau und Jahr. J. Cadd (pig progress 23 (2007) 4) sieht z.b.als Folge der sommerlichen Temperaturen eine Reduzierung der durchschnittlichen Wurfgröße um bis zu 0,6 Ferkel bei den betroffenen Sauen und eine Verringerung der Abferkelrate um bis zu 10 % (in DGS 22/2010, S. 46 ff). Wenn also auf dem Betrieb Finkenbrink bei 70 Sauen (=25 % des Bestandes), die vom Sommerquartal betroffen sind, 0,6 Ferkel weniger abgesetzt werden könnten, dann würde auf dem Betrieb die Anzahl der durchschnittlich abgesetzten Ferkel um 0,07 Ferkel je Sau und Jahr sinken, was nach obiger Auflistung einen Verlust von 6,86 je Sau und Jahr oder von 1920 für den Bestand im Jahr bedeuten würde. Das Rechenbeispiel macht deutlich, dass bei einem Bestand von etwa 280 Sauen nur sehr wenige produktionstechnische Vorteile realisiert werden müssen, um die Kosten der Kühlung von 375 /Jahr zu kompensieren.

31 Zusammenfassung, Bewertung Durch die Kühlung der Zuluft mit einer Lochsteinwand, über die Wasser im Umlaufverfahren verrieselt wird, gelingt es, in sommerlichen Hitzeperioden die Zuluft um mindestens 4 C abzukühlen. Die Messungen haben darüber hinaus gezeigt, dass die massiven Gebäudeteile aus Stein und Beton hier ebenfalls einen nennenswerten Beitrag zur Vermeidung von Hitzestress leisten. Sie entschärfen in diesen Phasen die Temperaturunterschiede zwischen Tag und Nacht, in dem sie über den Tag Wärmeenergie aus der wärmeren Zuluft aufnehmen und nachts wieder Wärmeenergie an die kühlere Zuluft abgeben. Durch diesen zyklischen Prozess wird noch am frühen Nachmittag, zu den Zeiten der höchsten Außentemperaturen, Wärmeenergie von den Bauteilen aufgenommen und damit die Temperaturspitze weiter gekappt. Die Temperaturspitze im Stall fällt dann zusammen mit bereits abnehmenden Außentemperaturen. In dieser Hinsicht leisten also auch Massivbaukörper ihren Beitrag. Beide Effekte zusammen führen dazu, dass die Stallinnentemperatur um bis zu 6 C unter der maximalen Außentemperatur bleiben kann. Hohe, für die Tiere belastende Luftfeuchtigkeiten konnten nicht beobachtet werden, da das Wetter kaum schwül, heiße Phasen aufzuweisen hatte. Die Lüftung arbeitet im Sommer mit maximaler Kapazität. Dabei wird eine gute Raumspülung erzielt. Die Luftbewegung im Tierbereich liegt über den empfohlenen Werten (für den Winter), aber mit der höheren Luftgeschwindigkeit wird die Wärme von den Tierkörpern auch besser abgeführt. Die Ammoniakkonzentrationen sind in diesem Betrieb auf einem sehr niedrigen Niveau, was auch auf die Sauberkeit in den Abteilen zurückzuführen ist. Da die Ammoniakfreisetzung prinzipiell mit steigender Temperatur zunimmt, kann auch hier durch die Luftabkühlung ein Minderungseffekt angenommen werden. Messtechnisch ist dieser Effekt bei den geringen Konzentrationswerten mit der vorhandenen Messtechnik aber nicht zu belegen Die Beobachtungen vor Ort, die Auswertung der Videoaufzeichnungen, der Tränkewasserbedarf und auch die ermittelten Leistungen geben keinen Hinweis darauf, dass die Tiere durch die beobachteten hohen Temperaturen überlastet werden. Sicher gibt es eine Belastung bei hohen Temperaturen, die sich in Fressunlust und Passivität äußert, aber Hecheln und erhöhte Atemfrequenz konnte nicht beobachtet werden. Das kann eventuell in normalen Ställen ohne Kühlung beobachtet werden, da dort die Stallinnentemperatur bis zu 3 C über die Außentemperatur ansteigen kann, also dann etwa 8 bis 10 C höher ist als auf diesem Betrieb. Die Kosten und der Betreuungsaufwand für die Kühlungsanlage sind mit 375 /Jahr gering. Der Nutzen besteht darin, für die Sauen keinen Hitzestress aufkommen zu lassen, Störungen der Tiergesundheit und des Wohlbefindens zu vermindern. Daraus können produktionstech-

32 nische Vorteile (weniger Umrauschen, gleichbleibende Ferkelzahlen, weniger Tierverluste) entstehen. Eine monetäre Bewertung dieser Vorteile ist hier nur möglich durch den Vergleich mit Betrieben mit ähnlichen Produktionsverhältnissen, aber ohne Kühleinrichtung. Diese Vergleichszahlen liegen nicht vor. Allerdings ist der Betriebsleiter überzeugt, dass seine problemlosere Tierhaltung unter sommerlichen Verhältnissen die Kosten bei weitem kompensiert, was auch eine Beispielsrechnung belegt. Mit 13,5 m² hat die Rieselwand eine Ausdehnung, in der der Lochanteil ausreicht, um genügend Luft durchzulassen für die Sommerlüftung (Plangröße hier ca m³/h), ohne den Luftwiderstand zu vergrößern. Die Tür- und Gangquerschnitte sind für dieses Kriterium begrenzend. Die Dimensionierung ist also passend gewählt. Allerdings könnte eine größere Wandfläche dazu beitragen, mehr Wasser zu verrieseln und die Strömungsgeschwindigkeit in den Löchern zu vermindern. Ob dadurch die Wasseraufnahme und damit die Luftabkühlung gesteigert werden kann, ist an dieser Anlage ohne bauliche Veränderung nicht nachzuvollziehen. Ergebnisse von anderen Anlagen, die mit anderen Verhältnissen von Luftvolumenstrom und Wandfläche arbeiten, sind nicht bekannt. Falls eine stärkere Luftabkühlung gewünscht wird, könnte der Weg über mehr Wandfläche je Luftmengeneinheit aber eine einfache und preiswerte Lösung sein. Durch größere Öffnungen in den Verrieselungsrohren für das Wasser wird einer Verringerung der Querschnitte durch Verkalkung und andere Anlagerungen entgegengewirkt und damit eine konstante und umfassende Bewässerung der Lochsteine erreicht. Damit kann die Kühlwirkung gesteigert werden. Damit bleibt diese Lösung im baulichen und technischen Aufwand sowie in den Kosten auf einem sehr niedrigen Niveau. Ein aufwändiges Sprühsystem würde die Benetzung der Lochsteine auch verbessern, aber die Kosten erhöhen und die Funktionssicherheit durch Verstopfungsgefahr vermindern. Der zusätzliche Kühleffekt rechtfertigt diesen Aufwand nicht. Die Steuerung der Anlage ist einfach, bei Überschreiten von 24 C im Erschließungsgang wird die Umwälzpumpe eingeschaltet, bei Unterschreiten wieder ausgeschaltet. Eine Überwachung der Luftfeuchtigkeit erfolgt nicht, ist nach den Erfahrungen der letzten Sommer auch nicht notwendig.