Nicht alle Belüftungsschläuche sind gleich

Die Planung und die Installation einer effizienten Belüftungsanlage sollten von einem ausgewiesenen Fachmann ausgeführt werden.

Von Ken Nordlund D.V.M., Becky Brotzman, D.V.M. und Arturo Gomez, D.V.M.

In den letzten fünf Jahren wurden zahlreiche Überdruck-Belüftungsschläuche eingebaut. Es ist einfach, einen Ventilator an einen mit Löchern versehenen Schlauch zu montieren. Aber es ist ausgesprochen schwierig, eine gleichmäßige Frischluft-Verteilung für jedes Kalb im Stall ohne Zugluft zu erreichen.

Als wir die Ursachen der Kälbererkrankungen in verschiedenen Betrieben untersuchten, fanden wir unter anderem schlecht geplante Schlauch-Belüftungssysteme, die zu diesen Gesundheitsproblemen beitragen. Dieser Artikel soll die grundlegenden Merkmale eines erfolgreichen Schlauchsystems in Kälberställen aufzeigen.

Angemessenes Volumen von frischer, sauberer Luft

Der erste Schritt besteht darin festzulegen, wie viel Luft durch das Schlauchsystem geliefert und welcher Ventilator in der entsprechende Größe gewählt werden soll. Die herkömmlichen Empfehlungen für die minimale Luftaustauschrate in den Kälberställen reichen von 25 m³/h pro Kalb und bis zu viermaligem Luftaustausch des Gebäudevolumens pro Stunde. Mit etwas mehr Erfahrung empfehlen wir heute, die Größe eines Ventilators so zu wählen, dass ein viermaliger Luftaustausch pro Stunde erreicht wird.

Im Allgemeinen kann ein Schlauchsystem eine Stallbreite von 7,5 bis 9,0 Meter belüften. Falls der Kälberstall breiter ist, sollte man zwei oder mehrere Systeme einbauen, wobei die gesamte Ventilator-Kapazität dem viermaligen Luftaustausch pro Stunde entspricht. Das Grundsystem muss bei gemäßigtem bis heißem Wetter durch zusätzliche Ventilation aus natürlichen oder mechanischen Systemen ergänzt werden.

Es ist wichtig, dass nur saubere Luft von außen durch den Schlauch geliefert wird. Die Ventilatoren können an die Außenwände des Stalles montiert oder in einen Anbau eingeschlossen werden, wo sie nur Luft von außen erhalten. Die Ventilatoren dürfen auf keinen Fall innerhalb des Kälberbereichs platziert werden, wo sie nur verschmutzte Innenluft umwälzen würden.

Die Ventilatoren müssen ebenso im Laufe der Zeit gewartet werden. Wenn Ventilatoren älter werden, verlieren sie häufig an Leistung. Bei Riemen getriebenen Ventilatoren muss auch der Riemen gewartet, ausgetauscht und gestrafft werden.

Gelegentlich wird das Gitter vor dem Ventilator mit Stroh, Staub oder gar gefrorenem Schnee verstopft. Dies führt naturgemäß zu einer nicht gerade optimalen Belüftungsrate.

Gleichmäßige Luftverteilung aus dem Schlauch

Der zweite Schritt ist, den Ventilator an einen Schlauch so anzupassen, dass er eine gleichmäßige Luftverteilung über die gesamte Schlauchlänge gewährleistet. Es versteht sich von selbst, dass der Schlauch normalerweise einen größeren Durchmesser haben muss als der Ventilator.

Ein ungleichmäßiger Luftaustritt über die ganze Länge des Schlauchs ist kein unbedeutendes Problem. Viele Schläuche wurden von gut meinenden Leuten eingebaut, die sich des Problems leider nicht bewusst sind. In einem extremen Fall, den wir untersuchten, trat die Luft mit einer Geschwindigkeit von 0,5 m/s aus den Löchern in der Nähe des Ventilators aus und mit 10 m/s am Ende des Schlauchs. Kälber, die in der Nähe des Ventilators untergebracht waren, erhielten nahezu keine Frischluft. Dagegen waren Kälber, die sich weit weg vom Ventilator befanden, ununterbrochen einem kühlen Luftzug ausgesetzt.

Die häufigste Ursache für eine ungleichmäßige Verteilung der Luft ist ein zu enger Schlauch. Um es deutlicher zu sagen – der Schlauch stimmt dann nicht mit dem Ventilator überein. Er besitzt keine ausreichende Querschnittsfläche, um das Luftvolumen bei mäßigen Geschwindigkeiten zu befördern. Eine allgemeine Daumenregel empfiehlt, dass der Schlauch groß genug sein sollte, um die Luft vom Ventilator mit Geschwindigkeiten von weniger als 6,0 m/s zu befördern. Die Geschwindigkeit wird geschätzt, indem man die Kapazität des Ventilators (in m³/h) durch die Querschnittsfläche (in Quadratmeter) des runden Schlauchs teilt.

Beispielsweise liefert ein Ventilator mit einem Durchmesser von 45 cm 4757 m³/h. Falls er mit einem Schlauch von 45 cm Durchmesser verbunden wird, beträgt die Luftgeschwindigkeit in der Nähe des Ventilators erwartungsgemäß mehr als 8m/s. Falls der gleiche Ventilator an einen Schlauch mit 53 cm Durchmesser montiert wird, würde die Geschwindigkeit entsprechend auf 5,9 m/s fallen.

Eine vollständige Erklärung für das Problem der ungleichmäßigen Verteilung der Luft erfordert eine Auseinandersetzung mit der Strömungsmechanik, die den Umfang dieses Artikels sprengen würde. Aber eine einfache Beschreibung mag hilfreich sein.

Wenn Luft den Schlauch entlang strömt, kommt etwas Luft aus jedem Loch. Das führt dazu, dass sich weniger Luft mit immer geringerer Geschwindigkeit fortbewegt. Wenn die Geschwindigkeit im Inneren des Schlauchs geringer ist, nimmt der statische Druck zu, der die Luft aus dem Schlauch drückt. Bei Schläuchen mit einem großen Durchmesser werden die Geschwindigkeit im Inneren und der statische Druck von einem Ende zum anderen gleichmäßiger.

DREI BIS VIER REIHEN VON AUSTRITTS-LÖCHERN werden bevorzugt. Große Löcher sollten am Rand des Schlauchs positioniert werden, um die Luft weiter zu „werfen“. Kleine Löcher sollten mehr in der Mitte des Schlauchs angeordnet sein.

Luftverteilung ohne Zugluft

Der dritte Schritt ist, die Größe und die Anordnung der Schlauchlöcher so zu bestimmen, dass die frische Luft jedes Kalb erreicht, aber ohne Zugluft zu erzeugen. Zugluft wird definiert als Luft, die sich mit einer Geschwindigkeit von über 0,3 m/s bewegt. Während Luft, die sich mit einer niedrigeren und nicht wahrnehmbaren Geschwindigkeit bewegt, als Windstille wahrgenommen wird. Der statische Druck innerhalb des Schlauchs drängt die Luft durch die Löcher. Es bildet sich ein Luftstrom, der sich allmählich weitet und sich in Form eines Kegels verlangsamt.

Ingenieure haben Gleichungen aufgestellt, mit denen man die Wurfdistanz voraussagen kann. Die Wurfdistanz ist die Entfernung vom Austrittsloch im Schlauch bis zu dem Punkt, an dem der Luftstrom bis zur Windstille abgenommen hat. Unsere aktuellen Richtlinien für die Planung versuchen, Windstille an einem Punkt von etwa 1,3 Meter über der Ruhefläche der Kälber zu erreichen.

Die Wurfdistanz wird weitgehend von dem statischen Druck innerhalb des Schlauchs und dem Durchmesser der Austrittslöcher bestimmt. Je größer der statische Druck innerhalb des Schlauchs ist, umso höher ist die Austrittsgeschwindigkeit und umso weiter geht der Luftstrom, bis er sich auf 0,3 m/s verlangsamt. Zusätzlich hat der Durchmesser des Austrittslochs einen entscheidenden Einfluss auf die Wurfweite.

Ein Beispiel wäre ein Schlauch mit einer Reihe von Löchern, die einen Durchmesser von 2,5 cm haben und einer weiteren Reihe mit einem Durchmesser von 7,6 cm. Wenn der statische Druck innerhalb des Schlauchs dafür sorgt, dass die Luft mit einer Geschwindigkeit von 6,0 m/s den Schlauch verlässt, dann würde die Luft ungefähr 2,1 Meter weit aus den 2,5 cm-Löchern strömen und 6,9 Meter weit aus den 7,6 cm-Löchern, bevor sie sich bis zur Windstille verlangsamt.

Die Löcher sind an genau definierten Positionen an den Seiten des Schlauchs angebracht, um die Luft an den gewünschten Ort zu bringen. Die Positionen werden als Zifferblatt beschrieben, wenn man den Schlauch von der Ventilatorseite aus betrachtet. Eine Reihe von Löchern bei 3 Uhr würde direkt auf der rechten Seite erscheinen, während eine weitere Reihe bei 6 Uhr direkt nach unten zeigt.

Die herkömmlichen Schläuche hatten zwei Lochreihen von sehr geringer Größe. Aber jetzt bieten einige Hersteller eine große Palette von Möglichkeiten an. Wir haben eine Vorliebe für drei oder vier Reihen von Austrittslöchern entwickelt, wobei Löcher mit einem größeren Durchmesser die Frischluft weit zur Seite werfen, während kleinere Löcher so angeordnet sind, dass sie die Wurfweite unter dem Schlauch verringern.

Ein Beispiel ist auf dem Foto dargestellt. Die Höhe des Schlauchs bestimmt die gewünschte Wurfweite. Somit kann die genaue Größe nicht bestimmt werden, bis man die Höhe des Schlauchs festgelegt hat. Abschließend ist der Abstand zwischen den Löchern von der Kapazität des Ventilators, der Größe der Löcher und der Länge des Schlauchs abhängig.

Ein gut funktionierendes Schlauch-Belüftungssystem erfolgt nicht durch Zufall, sondern ist eher das Ergebnis eines relativ komplizierten Gestaltungsprozesses. Es ist es lohnenswert, das Schlauchsystem von qualifizierten Fachleuten planen zu lassen. Ausgebildete Berater vor Ort finden Sie auf der Webseite der Dairyland Initiative Website at http://on.hoards.com/Wis-tube-design.

Die Autoren gehören zur School of Veterinary Medicine, University of Madison – Wisconsin.

In den USA und auch in Deutschland wird dichte faserverstärkte Folie für den Schlauch verwendet. Das Material ist nicht luftdurchlässig und erzeugt durch die kühlere Außenluft eine kalte Oberfläche. An dieser schlägt sich die wärmere Stallluft nieder und kondensiert. Das Kondenswasser bildet Tropfen und läuft ab. Mit der Zeit bildet sich ein Algenfilm auf dem Schlauch.

Wir sind einen Schritt weiter: Beim Material für den Belüftungsschlauch haben wir uns aus diesem Grund für ein bedingt luftdurchlässiges Gewebe entschieden. Durch die permanente Durchdringung des Gewebes mit Frischluft kann sich keine kalte Oberfläche bilden und es kommt zu keiner Kondenswasserbildung am Schlauch. Die Schlauchbelüftung CAT 3000 bietet damit einem entscheidenden Vorteil gegenüber dichten Schlauchbelüftungssystemen.

2017-03-07T18:32:16+00:00
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