Mikroklíma a vetranie v maštaliach pre dobytok
Klíma v maštali je jedným z rozhodujúcich faktorov ovplyvňujúcich realizáciu úžitkovosti zvierat. Rozhoduje nielen o produkcii, ale aj o čistote a zdravotnom stave zvierat. Primeranú klímu v maštali zabezpečuje vetranie. V maštaliach pre dobytok sa využíva hlavne prirodzené vetranie, pri ktorom v dôsledku tlakového rozdielu a pôsobením vetra preniká vzduch do budovy otvormi na budove a inými otvormi uniká opotrebovaný vzduch z maštali.
Telesná teplota hovädzieho dobytka je 38,8±0,5 °C. Zvieratá si túto teplotu udržujú pri rôznych klimatických podmienkach. Majú dobre prispôsobenú kožu a srsť na prekonávanie nízkych teplôt, ale nedostatočné mechanizmy pre odvod tepla pri vysokých teplotách. Pri nízkych teplotách dokáže dobytok zúžiť cievy v pokožke a tým znížiť odvod tepla z vnútra organizmu do pokožky. Pri vysokých teplotách, okrem priameho odvodu tepla z povrchu tela cez pokožku rozširovaním ciev, sa potí a zvyšuje frekvenciu dychu.
Zvieratá produkujú teplo, ktoré odvádzajú z organizmu, aby sa neprehriali a nezvyšovala sa im telesná teplota. Napríklad, krava s hmotnosťou 650 kg a dojivosťou 20 l denne vyprodukuje v lete 1150 a v zime 1250 W. Časť tepla sa spotrebuje na odparenie potu z tela a vody v maštali a to viac v lete ako v zime. Preto je citeľná produkcia tepla v lete nižšia ako v zime.
Zviera vylučuje do ovzdušia vodnú paru. Krava pri spomínanej úžitkovosti vyprodukuje v teplote pri 25 °C 1,25 litra vody za hodinu a v zime pri teplote 0 °C 0,36 l.h-1, pri teplote 10 °C vyprodukuje krava pri dýchaní 0,56 litra vody za hodinu. Do maštaľného ovzdušia sa dostáva vodná para aj z exkrementov na podlahe. Ďalej krava s hmotnosťou 650 kg pri dýchaní vylúči za hodinu 0,23 kg CO2. Pri trávení produkujú zvieratá metán, ktorý vylučujú z tráviaceho traktu do ovzdušia maštale. Z exkrementov vylúčených zvieratami sa do maštaľného ovzdušia uvoľňujú ďalšie škodlivé plyny. Je to hlavne amoniak, ktorý je silne prchavý a nachádza sa hlavne v moči. Škodlivé plyny pri vyšších koncentráciách vo vzduchu dráždia sliznice a pri dlhodobom pôsobení spôsobujú choroby respiračného systému zvierat i ľudí pracujúcich v maštali.
Vážnym znečisťovateľom maštaľného ovzdušia je prach. Zväčša pochádza z podstielky, suchých krmív, ale aj zo srsti a kože zvierat. Drobné, pevné častice, pohybujúce sa vo vzduchu, sú dobrým médiom pre roznášanie mikroorganizmov. Pri vyššej koncentrácii poškodzujú dýchací systém zvierat.
Dobytok pri vysokých teplotách znižuje príjem energie z krmív, vzniká deficit v organizme a znižuje sa úžitkovosť. Zóna tepelnej neutrality u kravy s dojivosťou 40 l mlieka je od – 6 do 20 °C. V rozmedzí týchto teplôt nemusí aktivovať obrannú reakciu na stres z tepla alebo chladu. Obranná reakcia na nižšie teploty je menšia ako na vyššie. Pri aktivovaní obranných mechanizmov dokáže krava tolerovať teploty od –30 do +26 °C.
Teplota vzduchu priamo ovplyvňuje výmenu tepla vyžarovaním medzi zvieraťom a prostredím. Pre tepelnú pohodu zvierat je dôležité aj prúdenie vzduchu. Čím je väčšia výmena vzduchu v maštali, tým je prúdenie väčšie. Nesmie mať však charakter prievanu, viac ako 3 m.s-1. V letných mesiacoch má pri teplotnom extréme významný, kompenzačný účinok. Požaduje sa väčšie prúdenie vzduchu, pretože zvyšuje odovzdávanie tepla z tela zvierat do ovzdušia. V tomto období je treba zabezpečiť prúdenie vzduchu aspoň na úrovni 0,5 m.s-1. Pri teplotách 30 °C a viac by to malo byť až 2,5 m.s-1. V zimných mesiacoch, pri nízkych teplotách v maštali, postačuje prúdenie vzduchu 0,2 m.s-1. Vzduch, ktorý prúdi okolo zvierat zvyšuje odvod tepla z tela. Súčasne však na odvod tepla z tela zvierat má vplyv aj dĺžka srsti, hrúbka podkožného tuku, teplota vzduchu a iné. Zvýšenie prúdenia vzduchu o 1 m.s-1 je porovnateľné s nižšou teplotou o 1,5-2 °C, pre zvieratá s dlhou srsťou (30 mm) a o 3-4 °C pre zvieratá s krátkou srsťou. V teplých podmienkach je ochladzovací efekt prúdenia vzduchu menší ako v chladnejších.
Relatívna vlhkosť vzduchu vyjadruje absorbčnú kapacitu vzduchu, pri ktorej udrží dané množstvo vodných pár v plynnom skupenstve. Ochladzovaním vzduchu táto kapacita klesá. Napríklad, keď vzduch teplý 10 °C, s relatívnou vlhkosťou 80 % ochladíme na –30 °C, vyzráža sa z 1 kg vzduchu 5,8 g vody. Pritom, relatívna vlhkosť tohto studeného vzduchu bude 100 %. A naopak, keď sa zohreje, dokáže 5,8 g vodných pár absorbovať a jeho relatívna vlhkosť bude 80 %. Vysoká relatívna vlhkosť pri nízkych teplotách spôsobuje zvlhčenie srsti a stratu jej izolačných schopností. Tým sa zvýši výdaj tepla vyžarovaním. V spojení s vysokým prúdením vzduchu je výdaj tepla nadmerný a môže spôsobiť stres z chladu. Vysoká relatívna vlhkosť pri vysokých teplotách spôsobuje malý odpar potu z tela a tým aj výdaju tepla.
Vysoká relatívna vlhkosť vzduchu v maštali je problémom pri zimnom počasí. Pri nízkych teplotách dokáže vzduch absorbovať menšie množstvo vodných pár, je potrebná nízka výmena vzduchu pre vydávanie tepla a privádzaný vonkajší vzduch má vysokú relatívnu vlhkosť. V nezateplených maštaliach sa relatívna vlhkosť a teplota maštale približuje vonkajším hodnotám, takže absorbčná kapacita maštaľného vzduchu pre vodné pary sa zvyšuje len veľmi málo. V každom prípade je treba zabezpečiť takú výmenu vzduchu, aby pri styku so studenou kovovou konštrukciou a jeho ochladení, vodné pary nekondenzovali. Relatívna vlhkosť by v maštali nemala prekročiť hodnotu 80 %. V otvorených maštaliach, kde rozdiel teploty oproti vonkajšej nie je väčší ako 3°C, by relatívna vlhkosť vzduchu v maštali nemala presiahnuť 85 %.
V lete sa musí vetrať pre odvod tepla a v zime pre odvod vodných pár. Ak sa v maštali v lete odvedie vytvorené teplo a v zime vodné pary určite sa odvetrajú aj škodlivé plyny. Ak sa má udržať pri otvorených, nezateplených maštaliach, kde rozdiely teplôt sú iba 3 °C, relatívna vlhkosť na úrovni vonkajšieho vzduchu pri jeho vysokej relatívnej vlhkosti, je treba aj v zimnom období vysoká vetracia výkonnosť. So znižovaním teploty a zvyšovaním relatívnej vlhkosti vonkajšieho vzduchu sa potreba výmeny zvyšuje.
Pri nízkej výmene vzduchu, v zimnom období, sa v maštali zvyšuje teplota, ale neúmerne tiež relatívna vlhkosť. Vodné pary kondenzujú na konštrukciách a tvorí sa v maštali hmla. Toto často vedie ku vzniku námrazy a deštrukcii konštrukcií maštale. V zateplených maštaliach sa tvoria na konštrukciách plesne a nadmerne sa množia mikroorganizmy. Nízka výmena vzduchu pre zachovanie vyššej teploty v zimnom období je horšia, ako nízka teplota pri väčšom vetraní pre odvod vodných pár, pretože dobytok pri suchom ležovisku lepšie znáša nízke teploty ako vysokú relatívnu vlhkosť. Pre vysoké, vetracie výkonnosti v zime, pri ktorých môže klesnúť teplota maštale pod 0 °C, treba zabezpečiť ostatné zariadenia a prevádzku (napájačky, kŕmenie, odstraňovanie exkrementov) proti zamŕzaniu.
Pre optimálnu výmenu tepla, koncentráciu vodných pár a škodlivých plynov v maštali je dôležitý jej objem. Pre dobytok je to 6 m3 priestoru maštale na 100 kg živej hmotnosti. Pre 650 kg kravu v dobre vetrateľnej maštali je treba zabezpečiť 39 m3. Pravidlo holandských farmárov je, že akú ročnú dojnosť kravy dosahujú v 1000 l, taká vysoká musí byť maštaľ. To znamená, že keď pre kravy s dojivosťou 5000 l je treba maštaľ vysokú 5 m, pre kravy s dojivosťou 8000 l musí byť maštaľ vysoká 8 m.
Pri prirodzenom vetraní sa výmena vzduchu v maštali čiastočne uskutočňuje na základe rozdielu tlaku vzduchu v maštali a vonku pri rôznej teplote. Princíp spočíva v tom, že vzduch z priestoru s vyšším tlakom (studenší) prúdi do priestoru s nižším tlakom (teplejší). Vetranie, založené na tomto princípe, funguje iba vtedy, keď vonkajší vzduch je chladnejší ako maštaľný. Čím je rozdiel väčší, tým je vetranie účinnejšie. V prípade, že je tomu opačne, takéto vetranie stráca účinok.
Účinok vonkajšieho prúdenia vzduchu (vetra) vysoko prevyšujú účinok daný teplotnými rozdielmi. Prúdenie vzduchu vytvára zvýšený tlak (podľa intenzity vetra) na náveternej strane maštale a vonkajší vzduch sa tlačí do otvorov dnu, a na protiľahlej záveternej strane objektu vystupuje. Na záveternej strane vzduch cez otvory unika z maštale. V otvorených maštaliach, s prirodzeným vetraním je vetranie spravidla kombinované obidvomi vetracími účinkami.
Pre zabezpečenie základnej funkcie vetrania musia byť v maštali vetracie otvory pre prívod a odvod vzduchu. Čím väčší je ich výškový rozdiel, tým je vetranie, definované vztlakom, účinnejšie. Vetracie otvory pre prívod vzduchu sa umiestňujú na obvodových stenách, pod odkvapom, ako prívodné vetracie panely rôznej konštrukcie, pri starších maštaliach a v rekonštrukciách sú to často iba okná, ktoré sa však musia dať využiť pre vetranie, s požadovanou plochou prívodu vzduchu, v novostavbách to býva otvorená vrchná časť bočnej steny. Pri štandardných podmienkach, v letných mesiacoch, je možné počítať v priemere s celodenným prúdením vzduchu cez tieto panely do maštale rýchlosťou 0,5 m.s-1. To znamená, že cez 1 m2 prívodného panelu vojde do maštale 0,5 m3.s-1 čerstvého vzduchu, čo je 1 800 m3.h-1. Pri potrebe výmeny vzduchu pre vysokoúžitkovú kravu 750 m3.h-1 je táto výmena postačujúca pre 2,4 kravy. Z toho vyplýva, že pre vysokoúžitkovú kravu je treba počítať 0,42 m2 prívodného panelu.
Odvod opotrebovaného vzduchu je riešený hrebeňovými štrbinami. Z hľadiska funkcie prirodzeného vetrania je vhodnejšie riešenie so šikmým podhľadom strešnej konštrukcie, čím sa dosiahne zlepšená funkcia prirodzeného vetrania a odvod opotrebovaného vzduchu vetracou štrbinou. Minimálna požadovaná veľkosť vetracej štrbiny je polovica z prívodného panelu, čo je 0,2 m2 na každú kravu.
Aby sa zabránilo nadmernému prúdeniu vzduchu v maštali pri silnom vetre (vysoký tlak vzduchu), na prívodných otvoroch sa inštalujú protiprievanové zariadenia. Sú to protiprievanové siete, ktoré ochraňujú maštaľ aj proti vniknutiu vtákov a hmyzu. Ich nevýhodou je, že sa zanášajú prachom, čím sa zmenšujú ich otvory a tým vetracia plocha. Pre zimné obdobie, kedy sú účinky vztlakové a vonkajšie prúdenie vzduchu vysoké a pri nízkych teplotách dochádza k vysokému ochladzovaniu maštaľného vzduchu, je vhodné prívodné panely vybaviť reguláciou. Prívod vzduchu sa obmedzuje uzatvorením klapiek, vytiahnutím závesov a pod.
V letných mesiacoch vzniknú situácie, v ktorých nie je rozdiel v teplotách v maštali a vonku. Niekedy je teplota vonku vyššia ako v maštali (letný teplotný extrém) a je malý pohyb vonkajšieho vzduchu, prúdenie cez prívodný panel je menšie ako 0,5 m3.s-1. Výmena vzduchu cez uvedené vetracie prvky je malá. Vtedy sa využívajú doplnkové vetracie prvky, ako sú čelné brány maštale a dvere do výbehov, prípadne iné otvory v konštrukcii. Pri prúdení vzduchu cez prívodné otvory v rozsahu 0,1-0,2 m.s-1 by všetky otvory na prívod vzduchu v prívodných otvoroch i doplnkových vetracích prvkoch mali mať plochu minimálne 0,6 m2 pre jednu kravu.