Tränkewassererwärmung - Frostschutz im Kaltstall

Tränkewasser muss in jedem Falle Trinkwasserqualität haben.

Das Tränkewasser für die Tierhaltung wird im Allgemeinen aus dem öffentlichen Wasserversorgungsnetz oder auch der haus- oder hofeigenen Wasserversorgungs-(Brunnen-)anlage gewonnen. Die Temperatur dieses Leitungswassers beträgt im Jahresdurchschnitt 10°C, in Ausnahmefällen dürften Schwankungen bis zu ± 2 Kelvin (K) eintreten, je nach Trogposition. Mit niedrigeren Temperaturen des Tränkewassers muss im Winter bei Trogtränken in Offenställen gerechnet werden.

Eine Temperierung von Tränkewasser bedeutet, dass dessen Temperatur wesentlich über dem genannten Durchschnittswert des Wassers aus dem Netz liegt. Ob dies auf 15°, 17°, 20°, 24°C oder mehr erfolgen soll, muss nach Tierart, Alter, physiologischen Einflussfaktoren, Fütterungskomponenten und -verfahren entschieden werden.

Energiebedarf

Die Errechnung des Energiebedarfes (Energiemenge) zur Erwärmung einer bestimmten Wassermenge erfolgt nach der Formel:

Q = m * c * dT

Q ist die Energiemenge in Wattstunden (Wh) (Q = P * t)
P ist die Leistung in Watt (W)
t ist die Zeit in Stunden (h)
m ist die Wassermenge in Litern (l)
c ist die spezifische Wärme von Wasser (1,16 Wh/l * K)
dT ist die Temperaturdifferenz in Kelvin (K)

Rechenbeispiele,

Basisdaten:
10 Sauen mit 100 Aufzuchtferkeln
10 °C IST Leitungswassertemperatur
17 °C SOLL Tränkwassertemperatur
dT = 7 K

Rechenweg Aufzuchtferkel:
1,5 l/d * 100 Ferkel * 1,16 Wh/l * K * 7 K
= 1.218 Wh/d oder 1,22 kWh/d

Rechenweg Sauen:
15 l/d * 10 Sauen * 1,16 Wh/l * 7 K
= 1.218 Wh/d oder 1,22 kWh/d

Gesamtverbrauch für 10 Sauen und 100 Aufzuchtferkel:
2.436 Wh/d (oder 2,44 kWh/d)

Wärmeenergie gezielt zuführen

Bei der Temperierung von Tränkewasser sind infolge der geforderten relativ niedrigen Temperaturbereiche und des über einen Tag weit verteilten Bedarfes andere Maßstäbe und Verfahren anzuwenden als bei einer Warmwasserversorgung im Wohnhaus. Gebräuchlich sind einerseits die direkte Beheizung mit Strom, sowie andererseits die Nutzung der Abwärme aus der Milchkühlung mittels Plattenwärmetauscher.

Strom bietet sich vor allem wegen der geringen Jahresauslastung (Wintermonate), der einfachen Installation und Bauweise, aber auch aus Gründen der exakten energetischen Dimensionierung und der Steuer- und Regelbarkeit für die Tränkewassertemperierung an. Generell bestehen zwei Möglichkeiten, die erforderliche Wärmeenergie zuzuführen:

mittelbar, indem Heizwiderstände Tränkewasserzuführungsrohre und/oder Tränkebecken/ Trinkschalen äußerlich erwärmen. Ein Wärmeübergang auf das Tränkewasser muss dabei möglich sein
unmittelbar, indem Heizwiderstände das Tränkewasser erwärmen - direkt in der Trinkwasserleitung oder in kleinen Warmwasserbereitern, die dem Tränkewasserversorgungssystem zugeschaltet werden.

Aus der Milchkühlung

In großen Milchviehbetrieben gehört die Tränkwarmwasservorwärmung mittels Plattenwärmetauscher zum Standard. Dabei wird der kuhwarmen Milch im Gegenstromverfahren Wärme entzogen. Diese technik spar zweimal Energie:

Die Milch kommt vorgekühlt in den Milchtank und braucht weniger elektrische Energie und Leistung in der Milchkühlung und das Tränkwasser wird ohne zusätzliche Energiezufuhr temperiert.

Mit Hilfe der o.g. Formel zum Energiebedarf für die Wassererwärmung lässt sich in diesem Fall in Verbindung mit der täglichen Milchmenge auch der Speicherbedarf für das Kühl- bzw. vorgewärmte Tränkewasser bestimmen.

Tränkebeckenbeheizung

Die Anwendung von Heizwiderständen zum Frostschutz von konventionellen Tränkebecken, z. B. beim Einbau in nicht frostsichere Laufställe, ist bekannt. Am Wasserzulauf befindet sich ein isoliert abgedichteter Heizwiderstand. Beim Betrieb temperiert er bei der Trinkschale nicht nur die Wasserzuleitung, sondern auch das Becken. Das während des Trinkvorganges nachströmende Wasser wird kaum, oder bei größeren Verbrauchsmengen in kurzer Zeitspanne gar nicht erwärmt, die Trinkschale aber trotzdem frostfrei gehalten.

In Trogtränken kommen neben Frostschutzwächtern auch Zusatzheizungen zum Einsatz. Diese sind nachrüstbar. Zum Betrieb der Tränkebecken- und Trogheizung ist ein Transformator erforderlich, dessen Betriebsspannung maximal 25 V betragen darf. Er ist außerhalb der Reichweite der Tiere zu installieren. Heizleistungen von 80, 120 und 180 Watt gewährleisten den Frostschutz, können jedoch zur Tränkewassererwärmung nur unwesentlich beitragen.

Frostschutz durch Zirkulationssysteme

Für eine direkte Tränkewasser-Erwärmung werden Umlaufsysteme mit Heizgerät (230 V, 3 kW) angeboten. Die Funktion entspricht dem Prinzip des Durchlauferhitzers. Über ein Rückschlagventil gelangt das Leitungswasser (max. 3 bar) zum Heizgerät. Am Thermostat ist die Wassertemperatur zwischen 18 und 30 °C wählbar. Bei Anwendung in Außenklimaställen kann zur fortlaufenden und gleichmäßigen Wassererwärmung - je nach Temperatur, aber unabhängig vom Umfang und der Zeit der Tränkewasserabnahme - das Tränkewasser durch eine Pumpe (230 V, 20 W) umgewälzt werden

Heizband als Rohrbegleitheizung

Zwischen zwei parallelen Kupferleitern befindet sich ein halbleitendes Heizelement aus vernetztem Kunststoff. Es reagiert auf die Temperatur. Bei steigender Rohrtemperatur sinkt die Heizleistung, sie steigt bei sinkender Rohrtemperatur (Selbstregelung). Zwischen den Kupferleitern – über Anschlusskästen an 230 V angeschlossen - fließt der Strom quer durch das halbleitende Heizelement an jeder Stelle des Heizbandes. Infolge der Selbstregelung wird an jeder Stelle des Rohres die jeweils richtige Heizleistung zur Verfügung gestellt, d. h. sicherer Heizbandbetrieb und Energieeinsparung durch stets angepasste Leistung.

Das Heizband - von der Rolle - ist beliebig abzulängen; Verzweigungen sind möglich. Es ist flach, flexibel, jedem Rohr-verlauf sowie Ventilen und Armaturen anpassbar und kann gestreckt oder gewickelt gelegt werden.

Für die Auslegung der Heizleistung (W/m) des Heizbandes ist der Wärmeverlust des Rohres, basierend auf der minimalen Umgebungstemperatur und der Rohrnennweite, maßgebend. Die Heizleistung wird für die niedrigste Umgebungstemperatur ausge-legt. Der Frostschutz wird bei < 5 °C aktiviert. Um auch bei höheren Temperaturen die Anlage mit dem geringsten Energieaufwand zu betreiben, kann eine thermostatische Steuerung (Rohrthermostat und/ oder Umgebungsthermostat) zweckmäßig sein.

Weitere Informationen zum Thema finden sich im AEL-Merkblatt 24, das im Download-Bereich zur Verfügung steht.