Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

The milk consumption in Asia has increased during the last years. To improve the milk production high yield breeds like Holstein and Jersey are introduced however they are more sensible to the hot and humid climate compared to local breeds. To keep their milk production at a high level some sort of cooling must be used.
Heat stress in dairy cows is a well-documented problem in South America and the southern part of the USA. But in parts of Asia the problem with heat stress is even worse because of the constant heat.
This study aims to search for and evaluate different cooling or heat stress relief system in hot and humid climate.
The thesis is divided in two parts, a literature study and a practical study. In the practical study five farms in Vietnam and two farms in Malaysia were studied during September 2002. At three of the five farms the measurements were performed on two different days but due to the lack of time the other farms were studied only one day.
Data collected were out and inside air temperature, incoming solar radiation towards the barn, the relative humidity inside and the surface temperature of the inside of the roof. On the three highest yielding cows the temperature of the hair coat surface and respiration rate were measured.
When the sun was shining both respiration rate and THI (Temperature and Humidity Index) showed that the cows in these farms were heat stressed. The theoretical calculated milk production loss on these farms was in average about 7 kg milk/day and cow.
Before the milking the farmers washed the cows from dirt, that gave the effect of decreasing the heat stress. One farm sprinkled the roof to get the building cooler. This showed to have a positive impact by decreasing the breathing rate compared to a day when the sprinklers were not in use. Another farm had fans or vertical air circulation installed in the ceiling. But because of rainy weather the effect by these fans could not be evaluated.
To avoid or reduce heat stress and by that increase milk production on these farms, the farmers should make sure that the cows are always able to stand in the shade and that water is always available. Painting the roof white on the upper side and black on the under side, installing air circulation fans, showering the cows more often, using zone cooling (directing a jet of mechanically cooled air onto a part of the body for example neck or head to get a better heat dissipation), during the hottest time of the day or using tunnel ventilation (getting a sufficient air velocity across the building by using fans) are other options to decrease heat stress.
Earlier made field studies shows that evaporative cooling with showers and fans will give an increase in milk production and feed intake and a decrease in respiration rate and body temperature. Mechanical cooling with AC will probably give the best climate for the cows but the energy consumption is high with 2500 W/cow. Therefore the mechanical cooling could only be feasible to high-producing cows in hot humid climate.
New buildings should be optimal constructed to utilise the natural wind for convective cooling of the cows. Other measures could be using materials in roof and possible walls that will decrease the effect of solar radiation and also use proportions of the building that will optimise good shade and ventilation. The minimum height of the roofs is recommended to be 3.6 m or 4.3 m if wider than 12.2 m to get sufficient air movement in the centre of the shade. Roof material with insulating capability is the best materials to be used in tropical climate.

Sammanfattning

Mjölkkonsumtionen i Asien har ökat i rask takt de senaste åren. Den ökade konsumtionen leder till att produktionen måste ökas, bland annat genom att använda högmjölkande raser så som Holstein och Jersey. Dessa raser plus den höga produktionen ger problem med värmestress. För att behålla en hög produktion behöver man någon slags kylning av korna.
Värmestress är väl dokumenterat i både Sydamerika och södra delen av USA. i Asien kan det vara ett ännu större problem i och med att de har en konstant temperatur året runt.
Den här studien syftar till att göra en bedömning av produktionsbortfallet och på vilka åtgärder som kan användas för att minska effekten av värmestress i tropiska klimat.
Examensarbetet är indelat i två delar; en litteraturstudie och en praktisk studie. Den praktiska delen gjordes på fem gårdar i Vietnam och två i Malaysia under september månad 2002. På tre av gårdarna gjordes mätningar två olika dagar men på grund av tidsbrist gjordes bara en dags mätning på de andra gårdarna.
Data som insamlades var temperatur inne, ute, inkommande solstrålningsenergi, luftfuktighet inne samt yttemperatur på takets insida. På de tre djur som vid mättillfället mjölkade mest mättes andningsfrekvens och yttemperatur på kons päls.
Vid de tillfällen solen sken var korna värmestressade, det visade både THI (temperatur och fuktighets index) och andningsfrekvensen. Teoretiskt minskade mjölkproduktionen på grund av värmestressen i genomsnitt 7 kg mjölk/dag och ko.
Innan mjölkning duschades korna för att få bort smuts och detta minskade även värmestressen på korna. På en av gårdarna i studien spolade man vatten på taket för att få ner värmen i stallet. Genom denna åtgärd minskade kornas andningsfrekvens/min jämfört med den dag då de inte spolade vatten på taken. En annan av gårdarna hade fläktar installerade i taket. Tyvärr kunde detta inte utvärderas eftersom det regnade den dagen mätningarna gjordes.
Några enkla sätt att minska värmestressen på korna på de gårdar som besöktes skulle vara att se till att korna alltid kan stå i skugga samt att ha vatten tillgängligt hela dygnet. Andra sätt kan vara att måla taket vitt på översidan och svart på undersidan, installera "tropikfläktar", duscha korna oftare, använda zonkylning (då man riktar en kall luftstråle mot en del av kroppen t.ex. nacke eller huvud och får ökad avkylning) under de varmaste timmarna på dagen eller använda tunnelventilation (ökad lufthastighet i hela stallet med hjälp av fläktar).
Tidigare försök visar att evaporativ kylning med duschar och fläktar ger en ökning av mjölkproduktion och foder intag och minskning av andnings frekvens och kroppstemperatur.
Mekanisk kylning med AC ger kanske den bästa klimatstyrningen men energiförbrukningen är hög med runt 2500 W/ko. Det gör att mekanisk kylning bara kan komma i fråga för hög-producerande kor i varmt och fuktigt klimat.
Vid nybyggnation bör man tänka på att försöka utnyttja den naturliga vinden så mycket som det går genom att placera byggnaden lämpligt i landskapet. Man bör även välja material i tak och eventuella väggar som ger en minskad värmeinstrålning på grund av solinstrålning, samt utnyttja proportionerna på byggnaden så att man får en bra genomluftning och tillräcklig skugga. Den lägsta höjden på tak är enligt rekommendationer 3,6 m eller 4,3 m ifall stallet är bredare än 12,2 m för att försäkra sig om en tillräcklig lufthastighet i mitten på byggnaden. Takmaterial som har en isolerande förmåga ger en lägre instrålningsvärme och är därmed att föredra i tropiska klimat.

Mjölkkonsumtionen i Asien har ökat i rask takt de senaste åren. Den ökade konsumtionen leder till att produktionen måste ökas, bland annat genom att använda högmjölkande raser så som Holstein och Jersey. Dessa raser plus den höga produktionen ger problem med värmestress. För att behålla en hög produktion behöver man någon slags kylning av korna.
Värmestress är väl dokumenterat i både Sydamerika och södra delen av USA. i Asien kan det vara ett ännu större problem i och med att de har en konstant temperatur året runt.
Den här studien syftar till att göra en bedömning av produktionsbortfallet och på vilka åtgärder som kan användas för att minska effekten av värmestress i tropiska klimat.
Examensarbetet är indelat i två delar; en litteraturstudie och en praktisk studie. Den praktiska delen gjordes på fem gårdar i Vietnam och två i Malaysia under september månad 2002. På tre av gårdarna gjordes mätningar två olika dagar men på grund av tidsbrist gjordes bara en dags mätning på de andra gårdarna.
Data som insamlades var temperatur inne, ute, inkommande solstrålningsenergi, luftfuktighet inne samt yttemperatur på takets insida. På de tre djur som vid mättillfället mjölkade mest mättes andningsfrekvens och yttemperatur på kons päls.
Vid de tillfällen solen sken var korna värmestressade, det visade både THI (temperatur och fuktighets index) och andningsfrekvensen. Teoretiskt minskade mjölkproduktionen på grund av värmestressen i genomsnitt 7 kg mjölk/dag och ko.
Innan mjölkning duschades korna för att få bort smuts och detta minskade även värmestressen på korna. På en av gårdarna i studien spolade man vatten på taket för att få ner värmen i stallet. Genom denna åtgärd minskade kornas andningsfrekvens/min jämfört med den dag då de inte spolade vatten på taken. En annan av gårdarna hade fläktar installerade i taket. Tyvärr kunde detta inte utvärderas eftersom det regnade den dagen mätningarna gjordes.
Några enkla sätt att minska värmestressen på korna på de gårdar som besöktes skulle vara att se till att korna alltid kan stå i skugga samt att ha vatten tillgängligt hela dygnet. Andra sätt kan vara att måla taket vitt på översidan och svart på undersidan, installera ”tropikfläktar”, duscha korna oftare, använda zonkylning (då man riktar en kall luftstråle mot en del av kroppen t.ex. nacke eller huvud och får ökad avkylning) under de varmaste timmarna på dagen eller använda tunnelventilation (ökad lufthastighet i hela stallet med hjälp av fläktar).
Tidigare försök visar att evaporativ kylning med duschar och fläktar ger en ökning av mjölkproduktion och foder intag och minskning av andnings frekvens och kroppstemperatur.
Mekanisk kylning med AC ger kanske den bästa klimatstyrningen men energiförbrukningen är hög med runt 2500 W/ko. Det gör att mekanisk kylning bara kan komma i fråga för hög-producerande kor i varmt och fuktigt klimat.
Vid nybyggnation bör man tänka på att försöka utnyttja den naturliga vinden så mycket som det går genom att placera byggnaden lämpligt i landskapet. Man bör
även välja material i tak och eventuella väggar som ger en minskad värmeinstrålning på grund av solinstrålning, samt utnyttja proportionerna på byggnaden så att man får en bra genomluftning och tillräcklig skugga. Den lägsta höjden på tak är enligt rekommendationer 3,6 m eller 4,3 m ifall stallet är bredare än 12,2 m för att försäkra sig om en tillräcklig lufthastighet i mitten på byggnaden. Takmaterial som har en isolerande förmåga ger en lägre instrålningsvärme och är därmed att föredra i tropiska klimat.