In collaborazione con:
Strutture e impianti
per la difesa dal caldo
negli allevamenti
di bovini da latte
Gabriele Mattachini, Giorgio Provolo
Dipartimento di Scienze Agrarie
e Ambientali (DISAA)
Università degli Studi di Milano
Clima, benessere della vacca da latte e reddito dell’allevatore
28 ottobre 2015
Strutture e impianti per la difesa
dal caldo negli allevamenti di
bovini da latte
Gabriele Mattachini, Giorgio Provolo
Dipartimento di Scienze Agrarie e Ambientali (DiSAA)
Università degli Studi di Milano
[email protected]
Come le strutture influenzano
il benessere delle bovine e la
produzione ?
Quali sono gli elementi e gli
aspetti progettuali da
considerare per la difesa dal
caldo ?
Benessere della bovina
Lo stress da caldo si verifica quando la temperatura esterna aumenta e
l’animale ha maggiori difficoltà a eliminare il calore derivante dal
metabolismo
Dissipazione del calore
Ingestione dell’acqua
Frequenza respiratoria
•
•
•
Ingestione alimenti
Attività metabolica
Efficienza produttiva (riduzione della produzione di latte, altera la
composizione del latte)
Performance riproduttiva (ipofertilità, interparto, mortalità embrionale)
Benessere e stato di salute (comportamento)
Orientamento
Criteri progettuali
Sistemi di tipo
passivo
Materiali
costruttivi
Esposizione
Coibentazione
Pannelli e reti
Ombreggiamento
Barriere vegetali
Tecniche di
difesa dal caldo
Ventilazione
artificiale
Sistemi di tipo
attivo
Raffrescamento
evaporativo
Irrorazione degli
animali
Pressione
depressione
Destratificatori
Pad&Fan
Fogging system
Doccette
Nebulizzatori
bassa pressione
Orientamento ed esposizione
• Orientamento, esposizione, forma dell’edificio e
scelta dei materiali influenzano l’illuminazione e la
temperatura all’interno della struttura.
• L’orientamento migliore dell’asse longitudinale per le
stalle di bovine da latte è est-ovest, questa
collocazione infatti permette di favorire la ventilazione
naturale dell’edificio che si instaura grazie alla
differenza di temperatura delle due pareti lunghe.
Orientamento est-ovest
• E’ necessario garantire che gli animali siano protetti
dall’insolazione diretta nel periodo estivo, effetto che
può essere facilmente ottenuto con sporti di gronda.
• E’ consigliato utilizzare il lato sud della stalla per gli
animali meno produttivi e, quindi, meno sensibili allo
stress da caldo.
Coibentazione
• La coibentazione delle coperture riduce il
trasferimento di calore attraverso il manto di
copertura, mantenendo una condizione termica più
favorevole sia d’estate, sia d’inverno
• In periodi estivi, una copertura non coibentata e con
altezza ridotta causa un aumento della temperatura
all’interno della struttura.
Progetto Stabula (finanziato dal Piano della
ricerca e sviluppo della Regione Lombardia)
La temperatura esterna e quella interna in una struttura
bassa e non coibentata espressa come media orarie del
periodo di rilievo
una copertura ben coibentata è necessaria in strutture con
altezze al colmo ridotte (inferiore a 5 metri).
Andamento della temperatura interna ed esterna registrata
in una struttura bassa con copertura coibentata espressa
come media oraria per periodo
Progetto Stabula (finanziato dal Piano della
ricerca e sviluppo della Regione Lombardia)
Inerzia termica
E’ molto importante per il mantenimento
di buone condizioni ambientali e consente
di mitigare le variazioni di temperatura
esterna senza ricorrere alla ventilazione
meccanica
Progetto Stabula (finanziato dal Piano della
ricerca e sviluppo della Regione Lombardia)
Andamento delle temperature interne in una struttura
“pesante” e “leggera” in una giornata estiva. Si evidenzia
l’effetto di attenuazione delle temperature massime da
parte dell’edificio
Altezza della stalla e pendenza del tetto
• Solo un notevole dislivello tra l’altezza di ingresso e
di uscita dell’aria è in grado di assicurare un buon
funzionamento dell’effetto camino e quindi una
sufficiente ventilazione anche nei periodi critici.
• Per questo è utile la realizzazione del tetto con una
sensibile pendenza, almeno del 25-30%;
• Pendenza molto elevate (40-50%), oltre a porre
problemi costruttivi, non sempre garantiscono buoni
risultati in quanto possono causare una fuoriuscita
troppo veloce dell’aria che non riesce a miscelarsi con
l’aria interna
Alcune considerazioni
• Strutture alte e con buona pendenza delle falde non necessitano
della coibentazione (buona circolazione dell’aria)
• la distanza della copertura dagli animali riduce l’effetto
dell’irraggiamento del lato interno del manto di copertura
• Aperture laterali (almeno 3 m ma non > 4.5 m) e fessura al colmo (5
cm x ogni 3 m di larghezza)
PENDENZA DEL TETTO
10%
Coperture
non
coibentate
20%
30%
0%
7m
10%
3m
30%
7m
Coperture
coibentate
5m
4m
20%
ALTEZZA COPERTURE
0%
5m
4m
3m
PRESENZA DI
OSTACOLI ALLA
VENTILAZIONE
est - ovest
ne-so / no-se
nord - sud
APERTURE DI USCITA
(cupolino)
SCADENTE
SUFFICIENTE
OTTIMO
Valutazione qualitativa della rispondenza della struttura ai
criteri per assicurare una buona ventilazione naturale
ORIENTAMENTO
Progetto Stabula (finanziato dal
Piano della ricerca e sviluppo della
Regione Lombardia)
Soluzioni tecnico-costruttive di tipo attivo
Il controllo delle alte temperature all’interno della
struttura nel periodo estivo dovrebbe essere ottenuto
soprattutto con una protezione passiva (coibentazione
della struttura, orientamento, ventilazione naturale,
ombreggiamento), poiché i metodi attivi hanno costi alti
di mantenimento.
Aumento della velocità dell’aria
• L’aumento della velocità dell’aria è il metodo di difesa
dal caldo maggiormente utilizzato nei ricoveri
zootecnici della pianura lombarda.
• Consiste nell’installazione di ventilatori all’interno
della stalla, che vengono messi in funzione nelle ore più
calde della giornata, aumentando la velocità dell’aria
fino a 4÷5 m/s. Questo aiuta gli animali a smaltire il
calore corporeo.
• Questo sistema di raffrescamento è indicato per
strutture sia chiuse sia aperte e in condizioni climatiche
caratterizzate da alta temperatura e assenza di vento.
• La posizione dei ventilatori deve coincidere con le
zone che si vogliono far utilizzare maggiormente alle
bovine: è quindi consigliabile l’installazione in zona di
foraggiamento e in quella di riposo.
• Il dimensionamento dell’impianto di ventilazione è un
aspetto molto spesso sottovalutato: non di rado infatti
si trovano stalle con sistema di raffrescamento
sottodimensionato o male installato e per questo poco
efficace nel migliorare le condizioni ambientali pur con
notevoli oneri per l’allevatore.
Impianto in funzione
Periodo estivo
Confronto dell'andamento della temperatura interna e esterna alla
struttura con impianto di ventilazione (spento o in funzione)
35
T esterna
T interna
Temperatura in (°C)
30
25
20
22.00
20.00
18.00
16.00
14.00
12.00
10.00
8.00
6.00
4.00
2.00
0.00
22.00
20.00
18.00
16.00
14.00
12.00
10.00
8.00
6.00
4.00
2.00
Impianto spento
10
Periodo
primaverile
0.00
15
ora
Un sistema di raffrescamento ben funzionante, in cui sono riportati due
andamenti medi orari rilevati nella stessa struttura in due periodi
diversi
Raffrescamento evaporativo
Il raffrescamento evaporativo consiste nella
nebulizzazione di acqua ad alta pressione in corrente
d’aria, in modo che l’aria fornisca il calore sensibile
necessario a far evaporare l’acqua, riducendo la sua
temperatura. La diminuzione della temperatura, quindi
l’efficacia del sistema di raffrescamento, è maggiore
quanto minore è l’umidità relativa dell’aria.
Gli ugelli sono installati in corrispondenza di ogni
ventilatore e un termostato fa entrare in funzione
l’impianto quando la temperatura interna supera la soglia
stabilita; il funzionamento è a cicli, solitamente di 15 min.
con tempi di nebulizzazione intorno a 0.5-1.5 min.
Controindicazioni del Raffrescamento
evaporativo
• Le condizioni climatiche nei periodi estivi in pianura
padana rendono spesso questo sistema di limitata
efficacia, in quanto l’umidità dell’aria è già molto
elevata e raggiunge facilmente la saturazione.
• Ciò comporta anche la elevata presenza di acqua in
ampie zone della stalla con possibili conseguenze sotto
l’aspetto igienico-sanitario.
Irrorazione degli animali con acqua
• L’evaporazione dell’acqua irrorata sugli animali e sulla
superficie della zona di alimentazione provoca un
abbassamento della temperatura, sia della cute delle
bovine, sia della pavimentazione.
• Gli ugelli, o doccette, sono disposti a una distanza
reciproca di 2-3 metri ed entrano in funzione alla
temperatura prestabilita grazie termostato.
• Le doccette vengono installate preferibilmente lungo la
zona di alimentazione.
• possono essere montate in zona di riposo solo quando non
è presente materiale di lettiera che assorbe acqua e in
ogni caso aumentano i rischi di mastopatie a causa
dell’irrorazione delle cuccette
Le bovine si trattengono nella zona di foraggiamento, anche
dopo essersi alimentate
Controindicazioni del raffrescamento con
aspersione di acqua
• accumulo di acqua sulla pavimentazione, soprattutto
quando il sistema non è ben regolato;
• aumento della scivolosità del pavimento;
• aumento delle bovine che si sdraiano a terra in zona di
foraggiamento, con conseguente insudiciamento della
mammella.
• le doccette influenzano molto il comportamento delle
bovine: con THI superiori a 75 si ha un aumento delle
bovine in mangiatoia, dovuto alla maggior permanenza
degli animali in zona di alimentazione quando le doccette
sono in funzione.
Sistemi di raffrescamento
sistema di raffrescamento evaporativo (Cooling by air) tipo Fogging System con
nebulizzatori, ventilatori orizzontali ad elevata portata e ricircolo dell’aria naturale
Ventilatore assiale
Sistema di raffrescamento
evaporativo all’interno della zona di
riposo
Particolare del sistema mobile
di apertura e chiusura delle
pareti della stalla.
Il sistema, dotato di motori elettrici e cavi,
permette di alzare e/o abbassare le pareti
secondo le condizioni ambientali esterne
Andamento giornaliero della temperatura interna ed esterna alla struttura. Il Fogging
System (nebulizzazione ad alta pressione e ventilazione forzata con ventilatori ad elevata
portata) evidenzia una significativa riduzione della temperatura (mediamente 8-10 °C).
• Per garantire il benessere degli animali è importante
tenere in considerazione le strutture di stabulazione
• I criteri progettuali devono essere applicati alla realtà
locale tenendo conto delle indicazioni disponibili sia
per le nuove costruzioni sia per la ristrutturazioni di
quelle esistenti.
• La struttura è un elemento importante, ma
sicuramente non è esaustivo per la progettazione delle
stalle.
• l’impianto di raffrescamento sia progettato e regolato
tenendo conto delle caratteristiche tecniche e
costruttive specifiche della struttura stabulativa e della
gestione dell’allevamento
• La migliore tecnica di difesa dal caldo rimane comunque
quella della buona progettazione
Un edificio ben coibentato, con una buona inerzia termica
e con un sistema adeguato di ventilazione naturale
garantisce una situazione di comfort per la maggior parte
dell’anno, limitando le condizioni di stress a brevi periodi
in cui può essere utile intervenire con sistemi attivi di
raffrescamento.