Forschungs- und Innovationsprojekt
Zuluftkühlung mittels Kühldecke bei Zuchtsauen
Wärmegedämmte Stallungen mit Zwangslüftung und Zusatzheizung sind im Allgemeinen gerüstet, um die Tiere vor Kälte zu bewahren. Erhebliche Probleme bereiten jedoch zu hohe Außen- und Stalltemperaturen. In der Zuchtsauenhaltung sind vor allem Abferkel-, Deck- und Eberbereich betroffen durch negative Wirkungen überhöhter Temperaturen auf Futteraufnahme, Säugeleistung, Fruchtbarkeit.
In der Praxis ist die Bedeutung einer Zuluftkühlung anerkannt. Trotzdem hat sich bisher keines der verfügbaren Verfahren (z. B. Erdwärmetauscher, Sprühkühlung) als Standardverfahhren durchgesetzt.
Nachfolgend werden Ergebnisse aus einem Praxisbetrieb vorgestellt, der eine - ursprünglich aus dem Bürobau stammende - Kühldecke installiert hat.
In der Praxis ist die Bedeutung einer Zuluftkühlung anerkannt. Trotzdem hat sich bisher keines der verfügbaren Verfahren (z. B. Erdwärmetauscher, Sprühkühlung) als Standardverfahhren durchgesetzt.
Nachfolgend werden Ergebnisse aus einem Praxisbetrieb vorgestellt, der eine - ursprünglich aus dem Bürobau stammende - Kühldecke installiert hat.
Aufbau der Kühldecke
Die Kühldecke befindet sich im Zentralgang des Stalles. Sie ist in einer Höhe von etwa 2,50 m über dem Stallboden installiert, wobei die Öffnungen vom Zentralgang in die Zuluftkanäle der einzelnen Abteile unterhalb der Kühldecke angeordnet sind. Die Luft, die nordseitig über dem Zentralgang in den Stall einströmt, streicht also vor ihrem Eintritt in die Abteile an den Kühlelementen entlang.
Die Kühldecke wurde in Anlehnung an Kühldecken für Büroräume konzipiert. Sie besteht aus 5 hintereinander angeordneten Registern mit je 13 parallel verlaufenden Alu-Wärmeleitprofilen (Twin-Rohre). Jedes Wärmeleitprofil ist 6 m lang und 12 cm breit, zwischen den parallel verlegten Wärmeleitprofilen verbleibt ein 2 cm breiter Schlitz. Die Kühldecke ist damit 1,80 m breit und 30 m lang. Insgesamt sind 390 m Profillänge und 46,8 m² Kühlfläche installiert.
Das Wasser zirkuliert in der Kühldecke in einem geschlossenen System, wobei das kalte Vor-laufwasser über eine Länge von 30 m Wärme aus der Luft aufnimmt. Die Abkühlung des so erwärmten Rücklaufwassers erfolgt in einem Wärmetauscher durch Grundwasser aus einem von zwei eigens für die Kühlung angelegten Brunnen. Im zweiten Brunnen wird das durchlaufende Grundwasser wieder ins Erdreich zurückgeführt. Um eine Schwitzwasserbildung auf den Wärmeleitprofilen zu vermeiden, kann die Wassertemperatur im Vorlauf erhöht werden. Dies geschieht derzeit noch von Hand gesteuert durch ein Zumischen von Wasser aus der Rücklaufleitung in den Vorlauf.
Die Kühldecke wurde in Anlehnung an Kühldecken für Büroräume konzipiert. Sie besteht aus 5 hintereinander angeordneten Registern mit je 13 parallel verlaufenden Alu-Wärmeleitprofilen (Twin-Rohre). Jedes Wärmeleitprofil ist 6 m lang und 12 cm breit, zwischen den parallel verlegten Wärmeleitprofilen verbleibt ein 2 cm breiter Schlitz. Die Kühldecke ist damit 1,80 m breit und 30 m lang. Insgesamt sind 390 m Profillänge und 46,8 m² Kühlfläche installiert.
Das Wasser zirkuliert in der Kühldecke in einem geschlossenen System, wobei das kalte Vor-laufwasser über eine Länge von 30 m Wärme aus der Luft aufnimmt. Die Abkühlung des so erwärmten Rücklaufwassers erfolgt in einem Wärmetauscher durch Grundwasser aus einem von zwei eigens für die Kühlung angelegten Brunnen. Im zweiten Brunnen wird das durchlaufende Grundwasser wieder ins Erdreich zurückgeführt. Um eine Schwitzwasserbildung auf den Wärmeleitprofilen zu vermeiden, kann die Wassertemperatur im Vorlauf erhöht werden. Dies geschieht derzeit noch von Hand gesteuert durch ein Zumischen von Wasser aus der Rücklaufleitung in den Vorlauf.
Messungen
Die Messungen erfolgten jeweils in den Sommermonaten 2003 und 2004. 2003 und 2004 wurden Lufttemperatur und relative Luftfeuchtigkeit mittels Datalogger im 15-Minuten-Intervall an vier Orten gemessen: unmittelbar beim Eintritt der Zuluft in den Stall, im Zentralgang unterhalb der Kühldecke, im Eingangsbereich eines Zuluftkanals eines Abteils und in einem mit Wartesauen belegten Abteil. Gleichzeitig erfasste ein Wärmemengenzähler im 1-Minuten-Intervall (2003) bzw. im 3-Minuten-Intervall (2004) die in der Kühldecke zirkulierende Wassermenge, die Vorlauftemperatur des Wassers, die Temperaturspreizung von Vorlauf- und Rücklaufwasser sowie die von der Kühldecke aufgenommene Wärmemenge.
Ergebnisse
Die Ergebnisse zu Lufttemperatur, relativer Luftfeuchtigkeit und Wärmeaufnahme der Kühlelemente lassen sich wie folgt zusammenfassen:
- An Tagen, an denen die Kühldecke nicht in Betrieb genommen wird, liegt die Lufttemperatur beim Eintritt in den Stall (= Außenluft), im Zentralgang unterhalb der Kühldecke (=nach Durchtritt durch die Kühldecke) und im Eingangsbereich des Zuluftkanals in das Wartesauenabteil auf gleichem Niveau. Die Temperatur im Stallabteil liegt im Vergleich dazu etwa 2 K höher.
- Wird die Kühldecke in Betrieb genommen, kann die Lufttemperatur im Zentralgang unterhalb (=nach) der Kühldecke und im Eingangsbereich des Zuluftkanals in das Wartesauenabteil um bis zu 4 K gegenüber der Außenluft abgesenkt werden. Dadurch hält sich die Lufttemperatur im Stallabteil auf dem Niveau der Außenluft. Mit dem Rückgang der Lufttemperaturen steigt auch die relative Luftfeuchtigkeit ausgehend von einem niedrigen Niveau um wenige %-Punkte an. Während der heißesten Tagesphase (i. d. R. nachmittags) nimmt die Kühldecke dabei bis zu 25 KWh je Stunde auf. Die Temperatur des Wasservorlaufs liegt mit bis zu 20 °C etwa 10 K unter der Zulufttemperatur.
Bewertung
Die erzielte Reduzierung der Lufttemperatur durch Einsatz der Wärmeleitprofile ist beachtlich und kann sich mit anderen Kühlsystemen messen. Erfreulich ist auch der sehr geringe Betreuungsaufwand für die Technik. Trotz der Kosten von etwa 12.000 € (9.500 € für die Kühldecke, 2.800 € für die beiden Brunnen) möchte der Landwirt die Kühldecke nicht mehr missen.
Projektinformation
Projektleitung: Dr. C. Jais
Projektbearbeitung: Dr. C. Jais, F. Freiberger
Laufzeit: 2003 - 2005
Finanzierung: Bayerisches Staatsministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten
Förderkennzeichen: A/03/11
Projektleitung: Dr. C. Jais
Projektbearbeitung: Dr. C. Jais, F. Freiberger
Laufzeit: 2003 - 2005
Finanzierung: Bayerisches Staatsministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten
Förderkennzeichen: A/03/11
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Übersicht: Schweine (Tierhaltung)
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