Dlaczego wentylator chłodzi krowy (choć nie chłodzi powietrza)?

„O ile stopni spada temperatura w oborze (przy użyciu wentylatorów) w porównaniu z tym, co mamy na zewnątrz?” Tak dokładnie wyglądało pytanie, zadane na jednej z fejsbukowych grup, przeznaczonych dla hodowców bydła. Odpowiedź brzmi – ani o jeden. Wentylatory nie chłodzą powietrza, one je tylko wprawiają w ruch. Dlaczego zatem krowom (podobnie jak ludziom) jest chłodniej, kiedy dmucha na nie wentylator? I o ile jest im chłodniej?

Autor: Dr Krzysztof Słoniewski – Wydział Badań i Rozwoju PFHBiPM

Kiedy pisze ten tekst, temperatura za oknem przekracza 30 stopni Celsjusza. Upał dokucza każdemu, kto musi pracować w takiej temperaturze. A krowy pracują i to ciężko. W rezultacie często jest im gorąco. Podobnie jak to jest u ludzi, im ciężej pracują (tj. im więcej dają mleka), tym szybciej to gorąco odczuwają. Krowy wysokowydajne odczuwają niekorzystnie już wzrost temperatury powyżej 20 stopni Celsjusza. I znowu. podobnie jak ludzie, krowy szczególnie źle znoszą „duchotę”, to jest sytuację, gdy wysokiej temperaturze towarzyszy wysoka wilgotność powietrza. W celu opisania łącznego wpływu temperatury i wilgotności na organizm zwierzęcia stworzono indeks temperaturowo-wilgotnościowy, znany  hodowcom jako „indeks THI”, od jego angielskiej nazwy (Temperature Humidity Index).

Jak obliczyć THI?

THI = 0,8*T = H*(T-14,4) + 46,4

T – temperatura powietrza (°C)

H – wilgotność względna powietrza (%)

Znając temperaturę powietrza w pomieszczeniu (w stopniach Celsjusza) i jego względną wilgotność (w procentach), można wyliczyć wartość THI (patrz ramka). Ci, którzy nie lubią obliczeń, mogą z wystarczającą dokładnością ocenić wartość THI, posługując się widoczną poniżej tabelą.

Dla celów praktycznych można przyjąć, że jeśli wartość THI nie przekracza 71 jednostek, przeciętna krowa nie odczuwa negatywnego wpływu wysokiej temperatury. Powyżej tej granicy, rosnąca liczba krów zaczyna zdradzać objawy stresu termicznego. Im wyższa wartość THI, tym stres jest większy i coraz trudniej krowie przezwyciężyć jego skutki. Przyjmuje się, że jeśli wartość THI utrzymuje się powyżej 90, zaczyna to wręcz zagrażać ich życiu.

Prognozowanie stresu termicznego

THI do 71       brak stresu,

THI 72-79       lekki stres,

THI 80-90       silny stres, THI pow. 90   bardzo silny stres.

Dlaczego krowom dokucza stres cieplny? W skrócie – dlatego, że przy wysokiej temperaturze powietrza ciepło, wytwarzane naturalnie w ich ciele, nie jest wystarczające szybko odprowadzane na zewnątrz. W rezultacie krowom grozi przegrzanie, które może doprowadzić nawet do śmierci zwierzęcia. Oczywiście, krowy nie czekają na tę śmierć „z założonymi rękami” (w ich przypadku raczej „z założonymi racicami”). Robią, co w ich mocy, żeby się schłodzić. Krowy się pocą, ale ten sposób chłodzenia nie jest u nich zbyt wydajny, więc uzupełniają go dyszeniem. Kiedy krowa dyszy, jej ciało schładza się wskutek parowania wody z błon śluzowych układu oddechowego i pyska.

Dużym źródłem ciepła są w organizmie krowy procesy trawienne, dlatego krowy poddawane stresowi cieplnemu ograniczają pobranie paszy, a w rezultacie produkują mniej mleka. Wspomniana strata mleka może być całkiem spora. Szacuje się, że w sytuacji stresu cieplnego wzrost THI o jedną jednostkę może powodować obniżenie dobowej produkcji mleka o 0,2 do 0,9 kg!

Usiłując uniknąć stresu cieplnego, krowy aktywnie poszukują takich warunków, w których ten stres jest mniejszy. Wybierają miejsca zacienione i ochlapują się wodą (niestety, nierzadko także gnojówką), która parując ochładza ich skórę. Z zadowoleniem witają też każdy powiew wiatru (albo podmuch z wentylatora). I tu do chodzimy do postawionego na wstępie pytania.

W jaki właściwie sposób wentylator chłodzi krowę? Co najmniej na dwa sposoby. Po pierwsze, ruch powietrza zdmuchuje warstwę nagrzanego powietrza, znajdującą się tuż przy skórze zwierzęcia. W rezultacie różnica temperatury między skórą a powietrzem wzrasta, dzięki czemu krowa szybciej oddaje nadmiar ciepła. Po drugie, ruch powietrza zwiększa parowanie. Wie o tym każdy, kto używał suszarki do włosów lub do rąk. Woda, parująca na skórze zwierzęcia, pochłania ciepło z tejże skóry, w rezultacie ją ochładzając.

Rycina 1. Wartość THI w zależności od temperatury i wilgotności powietrza w oborze

Na ile wydajne jest chłodzenie spowodowane ruchem powietrza? Zależy to przede wszystkim od szybkości przepływu tego powietrza. Gdy wiatr wieje mocniej (lub wentylator mocniej dmucha), krowa traci szybciej ciepło, a w rezultacie stres cieplny ulega obniżeniu. Przeprowadzone obserwacje wskazują, że już powietrze opływające krowę z prędkością 1 m/s powoduje wyraźny spadek temperatury odczuwanej przez krowy. Jeśli wrócimy do wspomnianego wcześniej indeksu THI, to można przyjąć, że każde przyśpieszenie przepływu powietrza o 1 m/s powoduje spadek wartości tego indeksu o 2 do 3 jednostek. Jest więc się o co starać. Załóżmy, że w oborze są 32°C, a wilgotność powietrza wynosi około 50%. W takiej oborze krowa, stojąca w strumieniu powietrza z wentylatora, płynącym z prędkością 2,5 m/s, może się „przenieść” ze strefy silnego stresu cieplnego (THI = 81) do strefy stresu lekkiego (THI = 74)! Dla krowy efekt jest taki sam, jakby temperatura w oborze spadła o 5 C.

Rycina 2 Odpowiednie usytuowanie wentylatora ma kluczowe znaczenie dla skutecznego chłodzenia krów

Czy prędkość powietrza rzędu 1 m/s to dużo, czy mało? W praktyce ludzie odczuwają na odsłoniętej skórze (np. twarzy) dopiero powiewy silniejsze od 0,4 m/s. Wentylatory pokojowe nadają powietrzu prędkość nie przekraczająca zwykle 4 m/s. Co do prędkości powietrza, którą zapewniają wentylatory w oborze, sprawę dodatkowo komplikuje fakt, że rozkłada się ona różnie, w zależności od wysokości, na jakiej zawieszony jest wentylator, kąta jego ustawienia oraz usytuowania zwierzęcia względem wentylatora. Problem ten dobrze ilustruje załączony rysunek. Planując rozmieszczenie wentylatorów w oborze, dobrze jest dysponować odpowiednią ich charakterystyką. Jeśli wentylatory mają rzeczywiście chłodzić zwierzęta w czasie upału, to powinny być tak rozmieszczone i dmuchać na tyle silnie, aby powietrze opływało zwierzęta z prędkością przekraczającą 2 m/s. Jeśli chodzi o wentylatory już zainstalowane, to praktyczna metoda oceny ich skuteczności jest dość prosta. Jeśli wentylator skutecznie chłodzi gospodarza, stojącego obok zwierzęcia, to chłodzi także to zwierzę.

Wentylatory są zatem potrzebne, bo choć nie obniżają temperatury powietrza, to jednak mogą skutecznie chłodzić zwierzęta. Jedno jest pewne – muszą to być wentylatory, które zapewnią odpowiednią prędkość przepływu powietrza tam, gdzie te zwierzęta się znajdują. Jakie to powinny być wentylatory, gdzie i jak zamocowane, oraz jak sterowane, aby osiągnąć efekt chłodzenia, a nie wydać majątku na rachunki za energię elektryczną? To już temat na rozmowę z fachowym doradcą.