Stallbau mit Photovoltaikanlage: Wie man einen Stall mit architektonischem Modell und Photovoltaikanlage entwirft

Stallbau mit Photovoltaikanlage: Wie man einen Stall mit architektonischem Modell und Photovoltaikanlage entwirft

Ein Stallbau-Projekt mit Photovoltaikanlage begleitet mit praktischen Beispielen zum Herunterladen: Europäische Normen, architektonische Entwurfskriterien, Funktions- und Maßanalyse

Ein Stallbau-Projekt mit Photovoltaikanlage ist eine interessante Herausforderung für den Entwerfer.

Diese Vertiefung widmet sich speziell der Gestaltung eines Rinderstalls. Über den architektonischen Entwurf hinaus haben wir uns entschieden, auch den Energiebedarf zu berücksichtigen. Diesbezüglich haben wir das Projekt mit einer Photovoltaikanlage erweitert. Es wurde außerdem die Produktion nachhaltiger Energie, mit Unterbringung von Photovoltaikmodulen auf dem Dach berechnet.

Für das erstellte Beispiel stehen kostenlos zum Download sowohl die technischen Zeichnungen im dwg-Format als auch das 3D-Modell des Projekts und das Photovoltaikanlagen-Projekt zur Verfügung.

Stallbau mit Photovoltaikanlage-Rendering-Laufstallhaltung-BIM-Software-Edificius

Europäische Normen im Bereich der Tierhaltung

Die regulatorischen Anforderungen betreffen folgende Aspekte:

  • Umweltauswirkungen;
  • Tierschutz;
  • Hygienische Qualität bei Produktherstellung;
  • Gesundheit und Sicherheit der Arbeitnehmer.

Als Beweis für die Bedeutung des Bauwesens der Nutztierhaltung ist zu berücksichtigen, dass die meisten Angaben und Parameter, in den europäischen Richtlinien und Verordnungen zum Tierschutz enthalten sind. Diese beziehen sich auf rein bauliche Aspekte (Haltungssysteme, Mindestanbauflächen, Umweltkontrolle der Unterkünfte, Fütterungs- und Bewässerungssystemen, Bodenbeläge).

Darüber hinaus wird ein Stallbauprojekt durch verschiedene nationale, regionale und lokale Normen geregelt, die eine korrekte Funktionsweise unter Berücksichtigung verschiedener Faktoren, die sich um dieses Projekt drehen, gewährleisten.

Typologien von Rinderställen

Als Ausgangspunkt ist es nützlich, die beiden Haupttypen von Ställen zu unterscheiden:

  1. Anbindehaltung;
  2. Laufstallhaltung.

In der Anbindehaltung werden die Tiere an einem Platz fixiert (z.B. mittels Grabnerketten, Selbstfanggitter oder Zentralgelenkhalsrahmen). Geeignet bis zu 35-40 Tiere, war diese die am häufigsten verwendete Lösung und ist noch heute weit verbreitet. Aktuell geht der Trend dahin, durch Forderungen von Tierschutzorganisationen und Molkereien, in Richtung Laufstallhaltung. Zusätzlich wird auch durch aufkommen neuer Fütterungstechniken, Melken und Ausmisten die Laufstallhaltung immer mehr zum Thema.

Viele landwirtschaftliche Betriebe wechseln von der Anbindehaltung zur Laufstallhaltung. Diese ermöglicht ein artgerechteres Sozialverhalten, erhöht den Tierkomfort, gewährleistet hygienisch-sanitäre Bedingungen und ist bei größeren Beständen effizienter. Die Tiere können sich im Stall frei bewegen.

In dieser Vertiefung werden wir uns mit einem Stallbauprojekt mit Laufstallhaltung befassen.

Stallbau mit Photovoltaikanlage-Schnitt-B-B-BIM-Software-Edificius

Stallbau mit Photovoltaikanlage: Kriterien

Ausrichtung und Abstände zu anderen Gebäuden

Die Ausrichtung spielt eine wichtige Rolle bei der Bestimmung der mikroklimatischen Bedingungen im Stall.

Als allgemeines Kriterium sollte ein freistehendes Gebäude vorzugsweise eine Ost-West-Orientierung aufweisen.

Diese Ausrichtung:

  • begrenzt die Sonneneinstrahlung der Verschlusselemente (Fassaden, Türen und Dach) und damit die Überhitzung des Gebäudes;
  • begünstigt die natürliche Belüftung im Inneren durch den Temperaturunterschied der beiden langen Wände (die heiße Luft steigt im Süden tendenziell an, durch die kalte Luft welche von der Nordwand kommt);
  • verhindert eine direkte Bestrahlung der Tiere, was sich im Falle der nach Westen ausgerichteten Ruhezone nachteilig auswirkt.

Stallbau mit Photovoltaikanlage: Form und Abmessungen des Gebäudes

Mit der Verbreitung der Laufstallhaltung wurde die Gebäudehülle schrittweise vereinfacht, um sowohl die Baukosten zu begrenzen als auch die natürliche Belüftung zu fördern.

Die Tragkonstruktion ist in Balken- und Stützenbauweise unter Verwendung von vorgefertigten Stahl-, Holz- oder Stahlbetonkonstruktionen ausgeführt. Diese ist offen und oft ohne feste Ausfachungen (vor allem an den Längsseiten). Stattdessen verwendet man leichte, abnehmbare oder höhenverstellbare Elemente wie Netze oder Schatten- bzw. Windschutz aus Kunststoff.

Stallbau mit Photovoltaikanlage-Fressbereich-Rendering-BIM-Software-Edificius

Ein Satteldach mit einer Dachneigung von 25-35%, mit Wärmedämmung und einer Trauf-First-Lüftung am Satteldach eignet sich am besten. Dies fördert den Luftaustausch zu verschiedenen Jahreszeiten und schützt die Tiere vor Hitze, die im Sommer vom Dach eindringt.

Lüftung

Die Lüftung eines Stalls sollte genau geplant und berechnet werden. Die natürliche Belüftung wird durch einer Trauf-First-Lüftung am Satteldach und durch große Umfangsöffnungen ermöglicht.

In der Laufstallhaltung sind der Melkwarte- und Fütterungsbereich die kritischen Punkte, für die, die Installation von Ventilatoren grundlegend sind.

Boden

Der Stallboden ist ein Element von großer Bedeutung für das Wohlergehen der Tiere, da dieser am meisten mit den Tieren in Berührung kommt.

Aus diesem Grund sollte dieser rutschfest, abriebfest, ohne scharfe Kanten, nicht zu hart, pflegeleicht, widerstandsfähig, langlebig und wirtschaftlich sein. Aus dieser Liste ist es eindeutig, dass ein optimaler Boden schwierig zu erzielen ist.

Stallbau mit Photovoltaikanlage-Schnitt-A-A-BIM-Software-Edificius

Stallbau mit Photovoltaikanlage für Milchvieh

In Betrieben, in denen Rinder gehalten werden, ist der Stall das Produktionszentrum.

Die klassischen Anlagen der Viehzucht setzen sich in der Regel zusammen aus:

  • Liegeboxen und Liegeflächen (inkl. Selektions-, Abkalbe- und Krankenbucht);
  • Laufhof, ein zusätzlicher Platzbereich außerhalb des Stalles.

Und außerdem:

  • Räume für die Lagerung des Futters und Einstreu (Scheune, Silos usw.);
  • Raum für die Futterzubereitung;
  • Räume für die Sammlung und Lagerung der Produkte (Melkstand, Milchraum);
  • Anlagen zur Lagerung von tierischen Exkrementen (Mist oder Gülle).

Um einen Milchkuhstall-Projekt optimal zu entwickeln, ist es notwendig, die Funktionen zu verstehen, welche die Anlage charakterisieren.

Stallbau mit Photovoltaikanlage-Rendering-Aussenbereich-BIM-software-Edificius

Gängige Gestaltungselemente

Unabhängig von der Typologie, sind mehrere gemeinsame Designaspekte bei der Gestaltung eines Milchviehstalls zu beachten:

  • Mindesthöhe: hängt von der Ausrüstung ab, die in den Räumen verwendet werden muss, normalerweise 3,00 m, auch wenn eine Mindesthöhe von 4,50 m empfohlen wird;
  • Seitenwände: wenn die Raumtiefe das Vierfache der Traufhöhe beträgt, müssen die Seitenwände offen sein;
  • Verwaltungsbereich: hier finden sich Büro, Technik, Toiletten und Duschen für Personal usw., die mittels einer “Schmutzschleuse” erreicht werden können.

Stallbau mit Photovoltaikanlage-Panorama-Rendering-BIM-Software-Edificius

Stallbau mit Photovoltaikanlage für Rinder in Laufstallhaltung

Der Stall bei der Laufstallhaltung unterteilt sich in verschiedenen Bereichen: Fressbereich, Ruhebereich, Melkbereich, Bewegungsraum (Paddock) die alle miteinander verbunden sind.

Stallbau mit Photovoltaikanlage-Grundriss-BIM-Software-Edificius

Fressbereich:
  • Breite 3,50 – 4,00 m
  • Länge 0,70 – 0,80 m/pro Tier

Der Fressraum unterteil sich in Fressbereich und Fütterungswege, die für den Durchgang von mechanischen Mitteln zur Verteilung des Futters verwendet werden. In der Regel sind die beiden Bereiche durch eine Betonsockelmauer und ein Gestell getrennt. Der Bodenbelag kann gerillt, aus Beton oder verdichtetem Boden sein.

Ruhebereich:
  • Boxen, ca. 3,00-4,50 m²/pro Tier
  • Freizonen, ca. 6-8 m²/pro Tier

Der Ruhebereich muss so angelegt sein, dass den Tieren ein bestmöglicher Komfort verliehen wird.

Der Ruhebereich in Form von Liegeboxen garantiert das optimale Wohlbefinden, Wirtschaftlichkeit und Hygiene: dieser reduziert die Ausmistkosten, garantiert mehr Sauberkeit und vermeidet das Trampeln der Euter.

Ruhebereich in Form von Liegeboxen:
  • Länge (variabel je nach Rasse) 2,40 – 2,50 m
  • Breite 1,15 – 1,20 m
  • Schutzgitter 0,60 – 0,70 m von der Wand
  • Bodenneigung 1 – 1,5 % Gefälle zum Gang

Die Liegeboxenboxen können folgendermaßen angeordnet werden:

  • Zwei Reihen Liegeboxen getrennt durch einen Durchgang (Tiere stehen ‘Rücken an Rücken’);
  • Zwei sich gegenüberliegenden Liegeboxen (Tiere stehen ‘Kopf zu Kopf’);
  • Drei Reihen Liegeboxen, zwei sich gegenüberliegend und eine weitere mit einem Durchgang getrennt.

Ein Liegebereich ohne Raumteilung ist flexibler im Vergleich zu Liegeboxen.

Laufhof-Bereich:
  • aus Beton, 3-6 m²/pro Tier
  • aus verdichtetem Boden, Stroh und weitere, > 10 m²/pro Tier (empfohlen 15-20 m²/pro Tier)

Der Laufbereich wird durch einen Außenzaun begrenzt und ist der Bereich wo sich die Rinder frei bewegen, um sich dem Wiederkäuen widmen können.

Die zur Verfügung stehende Fläche variiert je nach Bodenbelag: normalerweise wird ein betonierter Bereich in Stallnähe und ein weiterer, welcher entfernter liegt vorgesehen. Der erste wird im Winter, der zweite im Sommer genutzt.

Der Stallbau vervollständigt sich mit einem Melkbereich. Dieser besteht aus Warteraum oder -bereich, Melkstand, Milchraum und einen Technikraum.

Der erste Warteraum, wird nach der Anzahl der sich darin befindenden Tiere bemessen.

Warteraum oder -bereich: 1,30-1,50 m²/pro Tier

Der Melkbereich hingegen ist abhängig von der Typologie der anzuwendenden Technik:

  • Tandem, 60-70 m² zum Melken von 20-25 Tiere/h
  • Fischgräten, von 40 a 180 m² zum Melken von 30-60 Tiere/h
  • Karussell, von 120 a 200 m² zum Melken von 80-120 Tiere/h

Die Melkgrube muss ca. 1 Meter unter dem Boden des Melkstandes liegen, um eine ergonomisch korrekte Position für den Bediener zu gewährleisten.

Stallbau mit Photovoltaikanlage-Rendering-Melkbereich-BIM-Software Edificius

Die Abmessungen des Milch- und Technikraums werden durch die Anzahl und Größe der vorgesehenen Maschinen definiert.

Stallbauprojekt für Rinder: ein praktisches Beispiel

Das Beispiel welches wir realisieren werden, ist ein Stallbauprojekt für Milchvieh in Laufstallhaltung.

Stallbau mit Photovoltaikanlage-Funktionsschema

  1. Verwaltungsbereich
  2. Lager
  3. Fußgänger-Durchgang
  4. Melkbereich
  5. Technikraum
  6. Fressbereich
  7. Fütterungswege
  8. Fortbewegungsbereich Kühe
  9. Bewegungsbereich
  10. Ruhebereich

 

Der Stall umfasst eine Fläche von ca. 3.200 m², die hauptsächlich für Rinder bestimmte Funktionen enthält.

Die interne Organisation wurde so konzipiert, dass in den äußeren Bereichen die Fütterungswege vorgesehen sind, um Futter zu verteilen. Im inneren Bereich ist der Fressbereich vorgesehen; auch hier wurde der Bodenbelag wie im vorigen Bereich in Beton realisiert.

Der Bewegungsbereich wurde mit Stroh ausgelegt genau wie der angrenzende Ruhebereich.

Der zentrale Teil ist ein Fortbewegungsbereich, welcher dem Vieh ermöglicht, den Stall zu verlassen, um die Außenbereiche zu erreichen; auf der rechten Seite wurden auch Bereiche für Tiere, die nicht mehr produktiv sind, Abkalbe- und Krankenbucht vorgesehen.

An der Kopfseite des Gebäudes befindet sich der Melkbereich (mit Wartebereich), der Verwaltungsbereich (mit WC, Umkleideräumen und Duschen) und das Lager.

Dieses Stallbauprojekt ist mit folgenden Elementen vervollständigt:

  • Der Mistlager und Güllebehälter wurden im nördlichen Bereich, gegenüber dem Melkbereich, konzipiert;
  • Die Silos und der Technikraum wurden im Osten angeordnet,
  • Heu- und Strohlager im Westteil.

Berechnung der Photovoltaikanlage


Das Projekt umfasst eine Anlage mit einer Leistung von ca. 140 KW, bestehend aus 432 Modulen und 2 Wechselrichtern. Die Module befinden sich auf beiden Seiten des Stalldaches in Ost-West-Richtung. Jedes Detail ist in der Projektdatei der Photovoltaikanlage detailliert beschrieben, die zum Download zur Verfügung steht.

DWG-Dateien und Modelle zum Download

Stallbau mit Photovoltaikanlage-Ausfuehrungsplan-Architektur-BIM-Software-Edificius

Der folgende Abschnitt ist dem kostenlosen Download der technischen Zeichnungen und Projektdetails sowie der für die Realisierung dieses Entwurfs verwendeten Software gewidmet.

Download des 3D-BIM-Modells (.edf-Datei) des Projekts

Download der Pläne im DWG-Format des Stallbau-Projekts

Photovoltaikanlagen-Projekt

Solarius PV 3D BIM-Modell Photovoltaikanlage Stallbau

Downloaden Sie das vollständige Projekt (file .srlp2) der Photovoltaikanlage

Um das komplette Projekt inklusive der Photovoltaikanlage zu öffnen, können Sie Solarius PV für 30 Tage kostenlos nutzen.

 

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