Forschungs- und Innovationsprojekt
Auch Mastschweine im Außenklimastall brauchen Wärme

Wer einen Außenklimastall für seine Mastschweine baut, der schätzt den „offenen“ Stall und die gute Durchlüftung im Sommer. Selbstverständlich sollen aber auch im Außenklimastall höchste Mastleistungen bei bester Futterverwertung und Schlachtleistung erzielt werden. Hierfür ist im Winter ein ausreichendes Wärmeangebot für die Tiere in den Liegekisten nötig. In der Praxis sind die Liegekisten leider nicht selten zu kalt. Nachfolgend werden anhand von Messergebnissen aus Praxisbetrieben Fehlerquellen aufgezeigt und Anforderungen an die Gestaltung der Ställe formuliert.

Zwei Stallungen mit unterschiedlicher Bauausführung

Im einreihigen Außenklimastall mit Pultdach ohne Auslauf der Bauart eines Pig – Port Typ I befinden sich 12 Mastbuchten für je 12-13 Tiere in einem Abteil. Die Abteile sind 30 m lang und einschließlich Kontrollgang 6,70 m breit. Der Stall hat südseitig eine Höhe von 3,75 m und fällt auf 0,80 m Höhe an der Nordseite (Rückwand der Liegekiste) ab. Daraus ergibt sich ein Luftraum im Stallabteil von ca. 457 m³ (3,20 m³/Mastplatz). Das Stalldach ist wärmegedämmt und besteht aus Sandwichpaneelen mit einem 12 cm starken PU-Schaum-Kern. Es hat eine Neigung von 10°.
Die Mastbuchten sind 14,25 m2 (Breite: 2,50 m, Tiefe: 5,70 m) groß und etwa zu gleichen Teilen in einen Spaltenbereich und eine planbefestigten Liegefläche aufgeteilt (Bild 2). Der Boden des planbefestigten Liegebereichs ist wärmegedämmt und zusätzlich mit einer Fußbodenheizung ausgestattet. Die Seitenwände der Liegekisten bestehen aus 3-4 cm starken Kunststoff-Hohlkammerprofilen (wie Buchtentrennwände). An der höhenverstellbaren Abdeckung der Liegekisten ist zum Aktivitätsbereich hin ein Vorhang aus Förderbandmaterial befestigt, der auch bei geschlossener Abdeckung noch gut 30 cm Abstand zum Boden aufweist. Sowohl im Sommer als auch im Winter werden zu Beginn der Mast 18-20 Tiere je Bucht eingestallt und diese Belegungsdichte bei einem Gewicht von ca. 60 kg (ca. 5. Mastwoche) auf 12-13 Tiere reduziert. Somit wird eine Belegungsdichte von 0,70 m2/Tier während der Vormast und 1,10 m2/Tier während der Endmast erreicht.
Die Belüftung der Stallabteile erfolgt über lichtdurchlässige Doppelstegplatten an der Abteilsüdseite, die zur Regulierung der Innentemperatur sowie bei starker Windbewegung verschlossen werden können (Bild 3 und Bild 4).
Stall von außen

Stall 1 Außenansicht

Schweine im Stall

Mastbuchten

Stall von außen

Bild 3

Blick in einen Stall

Bild 4

Beim Stall von Betrieb 2 handelt es sich ebenfalls um einen einreihigen Außenklimastall mit Pultdach ohne Auslauf der Bauart eines Pig – Port Stalles Typ I. Die Mastabteile sind 40 m lang und 6,50 m breit. Die 16 Buchten eines jeden Abteils weisen jeweils eine Fläche von 13,75 m2 (Breite: 2,50 m, Tiefe: 5,50 m) auf und sind zu etwa gleichen Teilen in einen Spaltenbereich und eine planbefestigten Fläche aufgeteilt, wodurch eine Trennung in Aktivitäts- und Liegebereich erreicht wird.
Die Abdeckung der Liegekiste besteht aus einer Holzplatte. Diese ist mit Scharnieren bündig am Stalldach befestigt und kann stufenlos geöffnet oder geschlossen werden. An der Holzplatte ist durchgehend ein 5 mm starkes Förderband als Vorhang befestigt, das bei geschlossenem Deckel bis auf 30 cm zum Boden hinunter reicht. Der Liegekistenabdeckung schließt sehr dicht mit den Seitenwänden der Liegekiste (= Buchtentrennwand) ab.
Die Seitenwände der Liegekisten bestehen aus Beton, die Rückwand (= Stallaußenwand) ist zusätzlich mit einem Styroporkern gedämmt. Eine Heizung im planbefestigten Liegekistenboden erwärmt diesen am Tag des Einstallens auf ca. 20 °C. Sowohl im Sommer als auch im Winter werden zu Beginn der Mast 28 Tiere eingestallt und diese Belegungsdichte bei einem Gewicht von ca. 60 kg (ca. 5. Mastwoche) auf 14 Tiere reduziert. Somit wird eine Belegungsdichte von 0,98 m2/Tier während der Endmast erreicht.
Zur Regulierung der Innentemperatur sowie bei starker Windbewegung wird die südseitig gelegene Zuluftöffnung mit einem Folienrollo verschlossen (Bild 5, Bild 6, Bild 7).
Stall von außen

Bild 5

Stall von innen

Bild 6

Blick in einen STall

Bild 7

Winter: Liegekisten müssen „dicht“ schließen

Undichte Stellen in der Abdeckung der Liegekisten wirken sich im Winter negativ auf das Kleinklima in der Liegekiste aus. Temperaturen unter 20 °C sind gerade für Vormastschweine nicht akzeptabel. Liegekisten müssen deswegen „rundherum dicht“ gestaltet und nur zur gezielten Belüftung geöffnet werden. Undichtigkeiten entstehen häufig rund um das Auflager der Liegekistenabdeckung und am Vorhang hin zum Aktivitätsbereich. Die Seitenwände der Liegekiste und die Abdeckung müssen wärmedämmend ausgeführt werden, der Liegekistendeckel z. B. als Sandwichplatte mit PU-Schaum-Kern. Eine Wärmedämmung im Kistenboden ist ebenfalls wichtig. Findet in der kalten Winterperiode eine Neubelegung der Mastbucht statt, sinken durch Leerstand sowie durch Reinigung und Desinfektion bedingt, die Lufttemperatur der Liegekiste aber auch die Oberflächentemperaturen der Liegefläche und der Kistenseitenwände dramatisch, auch auf unter 10 °C, ab. Hier ist der Einsatz einer Zusatzheizung zur Erwärmung der Lufttemperatur unvermeidlich (z. B. Gaskanone im Abteil). Betriebe mit Biogasanlage sollten deren Abwärme nutzen und in der Liegefläche eine Fußbodenheizung installieren. Dichtigkeit der Liegekiste und Zusatzheizung sind selbstverständlich umso wichtiger je kälter der Stallraum gehalten wird.

Versuch im Detail

In einem Mastabteil in Stall 1 wurden zwei verschiedene Befestigungsweisen der Liegekistenabdeckung realisiert. In sechs Mastbuchten wurde die Liegekistenabdeckung direkt an einer am Stalldach befestigten Leiste angebracht. Die Abdeckung schließt in diesen Buchten in geschlossenem und offenem Zustand bündig mit der Stalldecke. Diese Liegekistendeckel haben ihren Drehpunkt am hinteren Ende der Abdeckung an der Dachseite (Bild 8, Bild 9).
Schweine liegen nebeneinander

Bild 8

Schweine

Bild 9

In den anderen sechs Mastbuchten wurde die Liegekistenabdeckung beweglich an einer durch alle Buchten laufenden Stange befestigt, die etwa 20 cm Abstand zum Stalldach aufweist und an der die Abdeckungen ihren Drehpunkt haben. Dadurch entsteht beim Öffnen (=Anheben) der Abdeckung, je nach Öffnungsgrad, einen mehr oder weniger großen Lüftungsschlitz zwischen Stalldecke und Liegekistenabdeckung, aber auch im geschlossenen Zustand bleibt ein „kleiner“ ca. 3 cm großer Spalt zwischen Liegekistendeckel und Stalldach bestehen (Bild 10, Bild 11).
Schweine

Bild 10

keine Ahnung

Bild 11

Kontinuierliche Messungen der Lufttemperatur in den Liegekisten über eine gesamte Winterperiode zeigten, dass der durch die Aufhängung auch bei geschlossener Abdeckung entstandene ca. 3 cm große Schlitz zwischen Liegekistenabdeckung und Stalldach (=Liegekistenrückwand) einen deutlich negativen Effekt auf die Liegekisteninnentemperatur ausübte. Die Lufttemperatur lag in den Liegekisten ohne Schlitz in der Abdeckung stets höher als in den Liegekisten mit Schlitz, im Mittel um 2,7 K bei einer Schwankungsbreite von 0,4 K bis 5,3 K.
In der Vormast wurden in allen Liegekisten nicht immer ausreichende Temperaturen erreicht. Vor allem die Liegekisten mit Schlitz lagen deutlich unter der gewünschten Temperatur in der Anfangsmast von mindestens 20 °C (besser 23 °C). Tab. 1 zeigt die Häufigkeitsverteilung der in den Liegekisten gemessenen Lufttemperaturen. Die deutlich ungünstigere Temperaturverteilung in den Liegekisten mit Schlitz in der Liegekistenabdeckung geht daraus klar hervor. Während in den Liegekisten ohne Schlitz zwei Drittel der Messwerte über 23°C lagen und Temperaturen unter 20 °C kaum vorkamen, erreichten die Liegekisten mit Schlitz kaum die 23 °-Grenze, aber 30 % der Messwerte lagen unter 20 °C.
Tab. 1: Temperaturverteilung in den Liegekisten mit und ohne Schlitz in der Abdeckung, Häufigkeit in %
Temperatur, °CLiegekisten mit SchlitzLiegekisten ohne Schlitz
>250%6,1%
24-250%28,1%
23-241,7%28,9%
22-2317,6%15,4%
21-2229,0%9,6%
20-2121,0%6,1%
19-2012,4%3,4%
18-197,3%1,6%
17-185,5%0,6%
16-173,4%0,1%
15-162,0%0%
 1,4%0%

40 Kelvin Temperaturunterschied zwischen Liegekiste und Außenluft müssen möglich sein

Im Außenklimastall von Betrieb 2 ist die Gestaltung der Liegekisten offenbar sehr gut gelungen, da trotz zum Teil unerwünscht niedriger Temperaturen im Stallraum fast immer für Mastschweine vorteilhafte, da ausreichend hohe Temperaturen in den Liegekisten gemessen werden konnten. Die Dichtigkeit der Liegekistenabdeckung und der Betrieb einer Fußbodenheizung sind dabei die entscheidenden Faktoren.
Insbesondere der Verschluss der Zuluftöffnung nur durch ein Folienrollo mit gleichzeitig großen Lücken zwischen Rollo und Stallwand führte dagegen zu unerwünscht hohen Luftaustauschraten und zu einem hohen Wärmeabfluss aus dem Stall (Bild 12). Die Temperaturen im Stallraum lagen durchweg niedriger als am Betrieb 1 und fielen vor allem in Phasen mit starker Windbewegung auch mal unter die Frostgrenze. Hier wurden vom Betriebsleiter inzwischen zusätzliche Abdichtungen vorgenommen (Bild 13).

Versuch im Detail

Werden im Winter neue Mastferkel eingestallt, muss die Bauweise von Stall und Liegekiste einen Temperaturunterschied zwischen Außenluft und Liegekisteninnerem von mindestens 40 K ermöglichen, da die Ferkel Temperaturen von 25 °C vorfinden sollten und Außentemperaturen von –15 °C an allen Standorten auftreten. Hier wird klar, dass Stallhülle und Liegekiste zusammenwirken und die Gestaltung der Liegekiste auf die Stallhülle abgestimmt werden muss. Je kälter der Stall, desto massiver muss die Liegekiste sein.
Am Standort von Betrieb 1 traten im Winter vor allem nachts Außenlufttemperaturen bis zu –15 °C auf. Bei geschlossenen Doppelstegplatten waren hier beachtliche Temperaturunterschiede zwischen Stallraum und Außenluft möglich, häufig bis zu 15 K, mehrmals sogar bis zu knapp 20 K. Die Temperaturdifferenz zwischen Stall und Außentemperatur lag insgesamt zwischen 22 K und 0,5 K.
Die Temperatur im Stall von Betrieb 2 pendelte trotz starker Schwankungen und Minusgraden bis -21°C der Außentemperatur meist zwischen 5° und 10 °C. Sie lag damit niedriger als in Betrieb 1, was vom Betreiber zum Teil so beabsichtigt gewesen sein kann. In einer Woche mit anhaltend und extrem tiefen Außentemperaturen fiel die Stalltemperatur unter den Gefrierpunkt. Die im Vergleich zu Betrieb 1 geringere Temperaturdifferenz zwischen Außenluft und Stallraum von maximal 15 K dürfte Folge des weniger dichten Verschlusses der Zuluftfläche durch das Folienrollo sein.
Zwischen der Außenluft und den Liegekisten traten in Stall 2 mitunter Temperaturunterschiede bis zu 43 K Unterschied auf, auch bei –20 °C Außentemperatur herrschte in den Liegekisten eine nahezu konstante Temperatur von 23-26 °C. Vermutlich resultierten diese hohen Temperaturen in den Liegekisten aus deren guter Wärmedämmung (stabiler Kistendeckel, dichtes Aufliegen seitlich und an der Kistenrückwand, betonierte Seitenwände) sowie aus einem stärkeren Einsatz der Fußbodenheizung. Die für Mastschweine geforderten Temperaturen von 23-20 °C wurden in den Liegekisten fast immer erreicht. Zwischen Stalltemperatur und Liegekistentemperatur traten Differenzen von über 25 K auf.
Boden

Bild 12

Boden

Bild 13

Verlauf der Stalllufttemperatur in Abhängigkeit von der Außenluft

Solange die Temperatur der Außenluft unter der vom Betriebsleiter vorgegebenen Solltemperatur des Stallraums liegt, können Temperaturschwankungen der Außenluft im Regelfall durch die Lüftungssteuerung gut abgefedert und ausgeglichen werden. Bei stärkerem Wind schließen die verwendeten Folienrollos bzw. Doppelstegplatten jedoch nicht ausreichend dicht, sodass unerwünscht hohe Luftaustauschraten zu vermehrtem Wärmeabfluss aus dem Stallraum führten. Die Solltemperatur kann in diesen Phasen nicht gehalten werden.
Bei Temperaturen über der Solltemperatur öffnen sich die Lüftungsrollos / Doppelstegplatten und die Lufttemperaturen des Stallraums gleichen sich der Außenlufttemperatur an.

Versuch im Detail

Die Stalltemperatur im Außenklimastall wird stark von der Außenlufttemperatur beeinflusst. Anhand von Messungen in Betrieb 1 im Frühjahr lassen sich die Abhängigkeiten der Temperaturverläufe von Außenluft, Stallraum und Liegekisten gut darstellen.
Bild 14 zeigt die Temperatur der Außenluft und des Stallraums für die Woche 21.-27.03.2005. Bei wechselnden Außentemperaturen zwischen 0 °C und 15 °C pendelt die Stallinnentemperatur relativ eng um eine von der Lüftungssteuerung vorgegebene Solltemperatur von etwa 15 °C.
Bild 15 zeigt die Temperatur von Außenluft und Stallraum in der Woche unmittelbar nach dem Einstallen der Tiere vom 7.-13.3.05. In dieser Woche pendelt die Stalltemperatur meist um etwa 5 °C, mit zwei deutlichen Ausschlägen am 10. und 13.3. nach oben in Richtung 15 °C-Solllinie. Die niedrige Stalltemperatur von etwa 5 °C geht nicht auf Einstellungen des Betriebsleiters oder auf die Außentemperatur zurück, da aus früheren Messungen bekannt ist, dass in diesem Stall zwischen Außenluft und Stallraum Temperaturdifferenzen bis zu 20 K möglich sind. Die unerwünscht niedrigen Temperaturen im Stallraum von nur 5 °C waren tatsächlich die Folge starken Windes. Bei Windbewegungen führen Undichtigkeiten an den großen nur mit Stegplatten verschlossenen Zuluftflächen an der Stallsüdseite zu einem ungewollt hohen Luftaustausch im Stallraum und damit zu einem ungewollten Wärmeabfluss. Die Temperaturausschläge nach oben am 10. und 13.3. dürften auf geringere Windbewegungen an diesen Tagen zurückzuführen sein.
Liniendiagramm

Temperatur der Außenluft und des Stallraums für die Woche 21.-27.03.2005

Liniendiagramm

Temperatur von Außenluft und Stallraum vom 7.-13.3.05

In der späteren Mastperiode stieg die Außentemperatur deutlich, bei starken Tag- und Nachtschwankungen von bis zu 20 K, an. In dieser Phase konnte die Lüftungssteuerung die extremen Schwankungen der Außenlufttemperatur „nach unten“ gut abzufangen: Die Stalltemperatur lag relativ konstant um die „Solltemperatur“ von 15 °C, solange die Außentemperatur niedriger als die Solltemperatur war, wie z. B. vom 9.-12.5.05 (Bild 16).
Die Regulierung der Temperatur im Außenklimastall erfolgt ausschließlich über die Öffnung der Lüftungsrollos bzw. Doppelstegplatten. Bei kühlen Temperaturen unterhalb der Solltemperatur werden sie seltener und weniger weit geöffnet. Wird die „Solltemperatur“ überschritten, öffnen die Lüftungsrollos bzw. Doppelstegplatten häufiger und weiter. Dadurch ergibt sich bei hohen Außenlufttemperaturen eine zunehmende bis starke Parallelität der Temperaturkurven von Stallraum und Außenluft, wie sie z. B. in Bild 16 ab dem 13.5. und in Bild 17 ab dem 24.5. zu erkennen ist. Ab dem 24./25.05. bis zum 29.05. scheint die Lüftungsjalousie vollständig geöffnet gewesen zu sein, da die Stalltemperaturen nahezu identisch mit der Außenlufttemperatur sind (Bild 17). Die etwas niedrigeren Spitzentemperaturen der Stallluft z.B. am 26.05. bis 29.05. könnten durch eine Schattenwirkung des Gebäudes bedingt sein, die höheren Temperaturen nachts (vor Sonnenaufgang) auf einem geringeren Luftaustausch im Stall oder auf einer Wärmeabstrahlung der Bauteile beruhen.
Liniendiagramm

Temperatur von Außenluft und Stallraum vom 9.-12.5.05

Liniendiagramm

Temperatur von Außenluft und Stallraum vom 24.- 29.05.05

Ergebnis

Mastschweine müssen im Liegebereich von Außenklimastallungen die gleichen Temperaturen vorfinden wie sie für Warmställe empfohlen werden: Bei der Einstallung der 30kg-Ferkel müssen 25-26 °C möglich sein, unter 20 °C sind auch in der späteren Mast nicht empfehlenswert. Neben der Lufttemperatur ist dabei die Oberflächentemperatur der Liegefläche und der Seitenwände in der Liegekiste für das Wohlbefinden und die Gesundheit der Tiere entscheidend. Bei der Einstallung sind unter 15 °C Bodentemperatur schädlich, 20°C sind anzustreben.
Die Bauweise von Liegekiste und Stallhülle müssen demnach eine Temperaturdifferenz zur Außenluft von mindestens 40 Kelvin ermöglichen.

Die Liegekiste muss

  • über eine Wärmedämmung im Boden, in der Rückwand, in den Seitenwänden und in der Abdeckung verfügen.
  • zum Aktivitätsbereich durch einen idealerweise bodenlangen dichten Vorhang (etwa aus Förderbandgewebe) abgegrenzt sein.
  • im Bereich der Seitenwände und vor allem der Abdeckung dicht schließen.
Kleinste Lücken führen zu hohen Wärmeverlusten. Die Stallhülle muss ebenfalls möglichst dicht verschlossen werden können. Bei zu niedrigen Temperaturen muss die fehlende Wärme notfalls zugeheizt werden. Zur Erwärmung der Stallluft kommen Gaskanonen in Frage. Zumindest Betriebe mit Biogasanlage sollten im Boden der Liegekiste eine Fußbodenheizung installieren.

Nachfolgend noch zwei Beispiele für häufige Fehler in der Gestaltung der Liegekisten: Lücken in der Liegekistenabdeckung durch Verwendung zahlreicher Einzelbretter sowie Kälte an den Kistenaußenwänden durch ungedämmte Betonmauern (Bild 18), sowie Lücken in den Kistenseitenwänden durch Verwendung einfacher Holzbretter (Bild 19)
Blick in einen Stall

Bild 18

Blick auf Holz

Bild 19

Projektinformation
Projektleitung: Dr. C. Jais
Projektbearbeitung: U. Schopfer, E. Schuster
Laufzeit: 2003 - 2005
Finanzierung: Bayerisches Staatsministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten
Förderkennzeichen: A/03/11