Frostsichere Technik in Außenklimaställen (Fachbeitrag).

Frostsichere Technik in Außenklimaställen
Uwe Eilers, Landwirtschaftliches Zentrum Baden-Württemberg, Rinderhaltung Aulendorf
Moderne Außenklimaställe sind tiergerecht, kostengünstig und haben sich zu Recht als
gängige Unterbringung für Rinder durchgesetzt. Die Vorteile eines günstigen Stallklimas
haben jedoch den Nachteil einer vor allem im Winter störungsanfälligen Technik. Die
Tränkwasserversorgung, Entmistung, Tränkautomaten für Kälber und automatische
Melksysteme sind mehr oder weniger frostempfindlich und können im Winter für viel Ärger
und Arbeit sorgen. Im folgenden Beitrag werden Möglichkeiten zur Vermeidung von
technischen Störungen in diesen Bereichen aufgezeigt.
Tränkwasser
Damit die Rinder ihren Wasserbedarf problemlos decken können, muss qualitativ
hochwertiges Wasser in ausreichender Menge und ständig zur Verfügung stehen. Gerade
die kalte Jahreszeit kann diesbezüglich Schwierigkeiten machen. Im Winter sollten ebenso
wie im Sommer die Tränken täglich kontrolliert und gereinigt werden. In Frostperioden muss
dieses Intervall auf zweimal täglich erhöht und möglichst in die Routinen rund ums Melken
einbezogen werden, denn Verschmutzungen machen die Technik noch störungsanfälliger.
Kipp- oder Schnellablauf-Tränken lassen sich zum Reinigen zügig entleeren, allerdings
müssen die Wassermengen schnell ablaufen können, sonst kann es zur Bildung von
gefährlichen Eisflächen im Laufbereich der Kühe kommen. Andere Tränken wie zum Beispiel
Ventil-Trogtränken sind weitgehend selbstreinigend und haben diesbezüglich Vorteile.
Für die funktionssichere Bereitstellung von Tränkwasser unter Frostbedingungen gibt es
grundsätzlich zwei Möglichkeiten:
1. Frostsichere Zuleitung im Boden
2. Ringleitung zur Zirkulation von vorgewärmten Wasser.
In Außenklimaställen wird in der Regel das Wasser durch im Boden verlegte Leitungen
zugeführt. Die frostsichere Tiefe beträgt je nach Bodenbeschaffenheit und Region 80 bis 200
cm. Von dieser Zuleitung führen Stichleitungen zum Beispiel in einem Betonrohr mit 30 cm
Durchmesser zu den einzelnen Tränkbecken. Wenn das Betonrohr nach unten offen bleibt,
kann die darin aufsteigende Erdwärme gegen Frost schützen. Bei anderen Lösungen
müssen die Stichleitungen entweder anderweitig isoliert oder elektrisch beheizt werden. Die
Tränkbecken werden bei dieser Variante in der Regel mit Heizung ausgestattet (Variante 1).
Die Beheizung von Leitungen, die sich außerhalb des sicher frostfreien Bereiches befinden,
wird zunehmend wichtiger, da erfahrungsgemäß die einfache Isolierung bei starkem und
dauerhaftem Frost nicht ausreicht (Bild 1). Somit kann auch bei einem Zirkulationssystem
(Variante 2) zusätzlich die Beheizung von Stichleitungen oder/und sogar des Tränkbeckens
sinnvoll sein. Bei einem Zirkulationssystem wird das Wasser in einer Ringleitung zu den
Tränkbecken geführt. In einem frostfreien Raum befinden sich der Wasserzulauf, eine
Umwälzpumpe, ein Heizgerät zur Erwärmung des zirkulierenden Wassers sowie eine
Steuerungseinheit (Bild 2). In größeren Stalleinheiten bietet sich die Einrichtung von zwei
oder mehr Wasserkreisläufen an, damit bei Störungen an einem Kreislauf die Tiere über den
anderen Kreislauf weiter einfach versorgt werden können. Wichtig ist die rechtzeitige
Inbetriebnahme vor Frosteinbruch, d.h. etwa ab Anfang November. Tränktröge mit einem
Durchlaufrohr für das angewärmte, zirkulierende Wasser lassen sich gut eisfrei halten, denn
sie vermeiden die Stichleitungsproblematik.
Rohrbegleit- und Tränkbeckenheizungen
Mit Rohrbegleitheizungen können sowohl unter- als auch überirdisch verlegte Leitungen
ausgestattet werden (Bild 3). Mit Hilfe eines Thermostaten regeln sie sich automatisch. Zum
Beispiel erfolgt die Einschaltung bei einem Unterschreiten von 6 °C am Fühler. Werden
mehr als 13 °C gemessen, schaltet sich die Heizung ab. Das Heizkabel wird auf der
Wasserleitung innerhalb der Isolierung verlegt. Der Fühler befindet sich am Ende der
Heizleitung. Bei der Beheizung von Tränkbecken wird je nach Bauart das Ventil oder das
Becken direkt beheizt. Außerdem gibt es Tränken die weniger frostempfindlich sind.
Moderne Thermotränkwannen aus Kunststoff mit isolierten Wandungen sind ohne
Zusatzheizung bis zu einer Temperatur von -10°C frostsicher. In Kombination mit
zusätzlichen Frostschutzeinrichtungen machen sie bis -30°C keine Probleme. Bei Neu- und
Umbau- sowie Nachrüstmaßnahmen beraten Fachfirmen für Tränktechnik hinsichtlich der
am besten geeigneten Lösung.
Umrüstung von Altgebäuden
In Warmställen sind die Wasserleitungen und Tränkbecken nicht gesondert gegen Einfrieren
geschützt, da die Stalltemperatur normalerweise nicht unter 0 °C fällt. Probleme können
entstehen, wenn im Zuge der Verbesserung des Stallklimas oder baulichen Veränderung die
isolierte Gebäudehülle geöffnet wird und zu einem Kalt- oder Außenklimaprinzip gewechselt
werden soll. Überflurverlegte Leitungen oder Leitungsteile können relativ einfach mit
Rohrbegleitheizung nachgerüstet werden. Während in geringer Bodentiefe, Wänden oder der
Trogwand verlegte Leitungen größeren Aufwand bedeuten. Gegebenenfalls ist eine
Stilllegung dieser Leitungen und eine Neugestaltung der Wasserversorgung sinnvoller.
Zusätzlich müssen die Tränkbecken beheizt werden.
Auftauen von eingefrorenen Leitungen/Becken
Wenn leicht zugängliche Leitungsteile eingefroren sind, sollten diese nie direkt mit einer
offenen Flamme aufgetaut werden. Durch das unkontrollierte Erhitzen kann es zu Schäden
an den Leitungen kommen. Außerdem besteht die Gefahr, dass brennbare Materialien in der
Umgebung wie Holz, Stroh oder Staub in Brand geraten. Zu empfehlen ist das Auftauen mit
warmen Wasser bzw. mit warmem Wasser getränkte Lappen, mit Fön oder Heizlüfter.
Größere Probleme entstehen, wenn schwer oder nicht zugängliche Leitungsteile wie zum
Beispiel Stichleitungen innerhalb von Trogwänden oder Zuführungen in Wänden (die z.B.
ehemals Bestandteil eines Warmstalles waren) einfrieren. Außerdem macht die häufig
schwierige Lokalisierung der betreffenden Stelle Schwierigkeiten. Gegebenenfalls ist man
gezwungen, auf wärmere Außentemperaturen zu warten und sich mit manueller
Wasserversorgung der Tiere zu behelfen. Deshalb ist es bei entsprechender Frostgefahr
wichtig, das Leitungssystem lückenlos mit Begleitheizung oder Isolierung auszustatten.
Dieser Aspekt wird umso wichtiger, je geringer der Tierbesatz hinsichtlich der
Wasserabnahme über die betreffenden Leitungen und der Wärmeentwicklung im Gebäude
ist. Eine Umwandlung zum Beispiel eines Anbindestalles für 40 Kühe in einen geöffneten
Abkalbestall mit 15 Plätzen, die nicht mal permanent belegt sind, kann im Winter zu großen
Problemen führen, die entsprechende Maßnahmen erforderlich machen.
Entmistung
Die Kanäle von Flüssigmistsystemen unterscheiden sich von den bekannten Ausführungen
für isolierte Stallgebäude in einigen Punkten, um die Betriebssicherheit unter
Frostbedingungen zu gewährleisten (Tabelle 1). Insbesondere müssen die Staunasen höher
und die Kanäle tiefer geplant werden. Die Abwurföffnungen sollten frei von Einbauten, das
heißt ohne Roste oder Streben, sein. Ansonsten steigt die Gefahr, dass angefrorene
Mistbrocken den Abwurf verstopfen. Mit dem Einsatz von Rührtechnik und einem Ringkanal
(Zirkulationssystem) kann die Anfälligkeit für Störungen des Gülleabflusses deutlich reduziert
werden. Allerdings kosten solche Lösungen schnell € 20.000,- mehr im Vergleich zu einem
konventionellen Querkanal. Deutlich kostengünstiger sind Querkanalschieber, die es
erlauben, den Querkanal in seiner Dimensionierung stark zu reduzieren. Er muss lediglich
Platz für die Räumwerkzeuge (z.B. hydraulisch angetriebene Schubstange, Seil- oder
Kettenschieber) bieten. Allerdings fehlen zu diesen Anlagen bisher fundierte Erfahrungen
bezüglich der langfristigen Betriebssicherheit und Haltbarkeit der Technik. Unbedingt
vermieden werden muss die Reduzierung des Leitungsquerschnittes von Leitungen für den
Gülleabfluss. Das in Bild 4 abgebildete Rohrelement mit seiner Halbierung des
Querschnittes sollte Staunasenfunktion haben. Es hat in der Praxis jedoch im Winter für
massive Verstopfungen gesorgt. Größere Strohanteile in der Gülle verschärfen das Problem.
Um bei Eisbildung Verletzungen von Rindern zu vermeiden, müssen Spalten- und
planbefestigte Böden bei Glatteisbildung mit Salz, Sägespänen oder Stroh abgestreut
werden. Damit Entmistungsschieber nicht blockieren oder es zu einem Aufbau von
angefrorenen Mistschichten kommt (Bild 5), gibt es entsprechende Betriebsmodi für
Frostbedingungen. Diese sorgen temperaturabhängig für eine häufigere Laufzeit des
Schiebers bis hin zum Dauerbetrieb. Vorteilhaft ist es, wenn Schieber und Umlenkrollen
trocken untergebracht sind. Bei einer Platzierung außerhalb der Gebäudehülle sorgt eine
entsprechende Einhausung, nach Möglichkeit sogar wärmegedämmt, gegen Anfrieren vor
(Bild 6). Die Abwurföffnungen sollten möglichst von Mist frei gehalten und müssen
regelmäßig kontrolliert und bei Bedarf von Hand nachgereinigt werden.
Tränkautomaten
Der Frostschutz für Kälber-Tränkautomaten ist heutzutage kein Problem mehr. Sie müssen
in einem frostsicheren Raum aufgestellt oder mit Frostschutzeinrichtungen ausgestattet sein.
Der Raum kann entweder der Warmstall, oder heutzutage in der Regel ein isolierter und
beheizbarer Technikraum, sein. Wenn nicht der Raum beheizt wird, gibt es auch die
Möglichkeit den Automaten selbst mit Frostschutzeinrichtungen, zum Beispiel einer
Heizmatte zu versehen. Die Restflüssigkeit muss aus dem Mischbehälter schnell entfernt
werden. Für die Schläuche ist eine Drainage für den gleichen Zweck sinnvoll. Die
Zuleitungen zum Nuckel sollen möglichst kurz sein und nicht durchhängen. Begleitheizungen
sind hier ebenso verfügbar, wie für Tränkwasserleitungen.
Automatische Melksysteme
Die Technik von automatischen Melksystemen vor Frost zu schützen ist ebenfalls eine
besondere Herausforderung, weil der Standplatz zum Stall hin offen ist, da mindestens ein
Zugang und Auslass für die Kühe vorhanden sein muss. Darüber hinaus soll die Melkstation
generell für die Kühe möglichst gut einsehbar sein.
Eine wichtige Voraussetzung für die Funktionssicherheit eines automatischen Melksystems
während der störungsanfälligen Zeit im Winter ist die gewissenhafte Einhaltung der
Wartungsintervalle und eine Grundreinigung im Herbst. Letztere muss auch die Futterschale
und die futterzuführenden Teile der Station beinhalten. Denn gerade dieser Bereich befindet
sich eher außerhalb eines Heizeinflusses.
An die Melkstation muss sich ein dreiseitig geschlossener und heizbarer Raum anschließen,
in dem Warmwasser zur Verfügung steht. Die Heizung kann mit konventionellen Heizkörpern
oder Heizstrahlern (z.B. Infrarot) erfolgen. Als effektiv hat sich die Kombination von
Heizstrahler und Ventilator erwiesen, um die Wärme gleichmäßig im Raum zu verteilen. Um
sie möglichst gut innerhalb des Raumes zu halten, ist eine Verschlussmöglichkeit zum Stall
hin wichtig. Dazu dient ein Deckenvorsprung oberhalb der Melkstation an dessen
Vorderseite ein Vorhang angebracht werden kann (Bild 7). Der Deckenvorsprung kann auch
mobil konstruiert sein, um außerhalb der Frostperiode bessere Luft- und Lichtverhältnisse
rund um die Station zu bekommen.
Fazit
Die Frostperiode stellt in unseren immer stärker technisierten Aussenklimaställen für Rinder
eine Herausforderung dar, weil es schnell zu Störungen durch die Kälte kommen kann.
Lösungen für die Betriebssicherheit stehen in allen Bereichen zur Verfügung. Dennoch sind
Ärgernisse durch Einfrieren selbst bei allen denkbaren Vorkehrungen nicht ausgeschlossen.
Eine wichtige Voraussetzung, um Probleme zu vermeiden ist die einwandfreie
Funktionsfähigkeit und regelmäßige Kontrolle sowie Wartung der gefährdeten Einrichtungen
– und zwar schon bevor der Winter einbricht!
Tabelle 1: Bauliche Kennzeichen für Flüssigmistsysteme in Rinderställen.
Bilder:
Bild 1: Offenliegende, nicht isolierte Wasserleitungen sind selbst bei beheiztem Tränkbecken
stark gegen Einfrieren gefährdet. Eine Isolierung muss gegen Verbiss geschützt werden.
Bild 2: Eine Umwälzpumpe und ein Heizgerät sorgen für eine hohe Betriebssicherheit bei der
Wasserzuführung in den Stall.
Bild 3: Thermostatgesteuerte Rohrbegleitheizungen sorgen für Frostsicherheit bei über- und
unterirdisch verlegten Wasserleitungen. Der Fühler befindet sich am Ende der Leitung.
Bild 4: So nicht ! Gülleableitende Leitungen sollen nicht im Querschnitt reduziert werden. Das
Element im Bild sollte Staunasenfunktion haben, hat jedoch im Winter für massive
Verstopfungen gesorgt.
Bild 5: Auf planbefestigten Böden kommt es bei starkem Frost leicht zu Schichtbildung. Bis
zu einem bestimmten Grad ist diese nicht problematisch. Deshalb muss der Schieber
gegebenenfalls im Dauerbetrieb laufen.
Bild 6: Ein innenliegender oder außen eingehauster Gülleabwurf beugt frostbedingten
Störungen am Schieber und im Querkanal vor.
Bild 7: An einem Deckenvorsprung über der Melkstation kann gut ein Vorhang zum Schutz
vor Kälte installiert werden.
November 2013
Autor:
Uwe Eilers
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