Proof-of-concept thermoelectrisch gekoelde zeug-koelingmat

Moederzeugen comfortabel houden in een opwarmende wereld

Naarmate de zomers warmer worden, hebben drachtige en zogende zeugen moeite om koel te blijven in de stal. Als zeugen oververhit raken, eten ze minder, geven ze minder melk en groeien de biggen langzamer of sterven ze zelfs. Het aanpassen van hele stallen met gekoeld-water-systemen is duur en ingewikkeld, vooral in oudere gebouwen. Deze studie onderzoekt een eenvoudiger idee: een zelfstandige koelmat waarop een zeug kan gaan liggen, ontworpen om warmte uit haar lichaam te halen met dezelfde kleine halfgeleiderapparaten die ook elektronica koelen.

Een eenvoudig idee: koel de vloer, niet de hele stal

In tegenstelling tot mensen kunnen varkens niet goed zweten, en zware moderne zeugen produceren veel warmte. Ze liggen het grootste deel van de tijd om hun worpen te zogen, waardoor de vloer een natuurlijke plaats wordt om lichaamswarmte af te voeren. Eerder werk toonde aan dat met water gekoelde metalen platen kunnen helpen, maar die systemen vereisen gekoeld water dat door de hele stal wordt geleid. De auteurs wilden een zelfstandige zeug-koelmat bouwen die zonder nieuwe leidingen in bestaande afdelingen kan worden geplaatst. Hun ontwerp laat water circuleren onder een metalen loopplaat waar de zeug op ligt, en koelt dat water vervolgens met compacte thermoelementen—bekend als Peltier-modules—die zijn bevestigd aan een koellichaam en ventilatorcombinatie.

Hoe de nieuwe koelmat is gebouwd en getest

Het team identificeerde eerst welk deel van het zeuglichaam de vloer het meest verwarmde door thermische beelden te maken van zeugen die op rubberen matten lagen in een warme kraamkamer. Ze vonden dat het midden van de buik en het uiergebied het warmst waren, dus de aluminium mat werd gedimensioneerd en gepositioneerd om dat gebied te raken. Onder het getextureerde metalen oppervlak voert aluminiumbuiswater in meerdere slagen. Dit water stroomt naar een compacte koelunit aan de zijkant van het hok. In die unit halen Peltier-modules warmte weg van een koude metalen plaat die in contact staat met het water, geven die warmte door aan een vin- koellichaam, en blazen ventilatoren de opgewarmde lucht de ruimte in. Doordat het systeem lokaal is, koelt het de zeug direct zonder de hele stal te hoeven koelen.

Proeven in echte stallen met hittebelaste zeugen

De onderzoekers voerden twee kleine proeven uit in een kraamkamer, telkens met één zeug met een koelmat en één nabijgelegen zeug zonder mat als controle. In beide proeven werkte de mat tijdens warm weer terwijl temperatuur- en waterstroomgegevens continu werden geregistreerd. De mat onttrok in de orde van 366–395 watt warmte met ongeveer 110 watt elektrisch vermogen, wat een prestatiecoëfficiënt opleverde die vergelijkbaar is met of beter dan sommige eerdere watergebaseerde vloerkoelsystemen. Volgens gebruikelijke aannames over warmteteruggave door een zeug zou de mat een groot deel van de door een 260 kilogram wegende zeug geproduceerde warmte kunnen afvoeren. Sommige signalen waren veelbelovend: in één proef behield de gekoelde zeug haar lichaamsgewicht beter en wogen haar gespeende biggen gemiddeld meer. Omdat er echter slechts één zeug per behandeling was, kunnen verschillen in lichaamstemperatuur, ademhalingsfrequentie en voeropname niet als sluitend bewijs van voordeel worden geïnterpreteerd.

Gecentraliseerde kamertests om de details te onderzoeken

Om beter te begrijpen hoe de mat zich gedraagt zonder de complexiteit van een werkende stal, verplaatste het team de mat naar een klimaatkamer ingesteld op een hete, vochtige zomerse situatie. In plaats van een levend dier gebruikten ze twee elektrische verwarmingsmatten om de lichaamswarmte van een zeug na te bootsen. Ze voerden twee scenario’s uit: één waarbij de onderkant van de mat blootgesteld was aan de kamerlucht en één waarbij de onderkant geïsoleerd was. In beide gevallen daalden de matoppervlak- en watertemperaturen snel nadat de koelunit werd aangezet. Met de onderkant geïsoleerd koelde het matoppervlak bijna 12 graden Celsius, vergeleken met ongeveer 5 graden zonder isolatie, omdat er minder warmte in de ruimte lekte. De totale warmteafvoer in deze kamertests was lager dan in de stal, simpelweg omdat de kunstmatige warmtebron kleiner was dan een echte zeug.

Wat dit betekent voor boeren en dieren

Deze proof-of-concept-studie laat zien dat een zelfstandige, thermo-elektrisch gekoelde mat aanzienlijke hoeveelheden warmte kan onttrekken uit het gebied waar het zeuglichaam de vloer raakt, met bescheiden elektrisch vermogen en zonder gekoelde waterleidingen. De mat leverde koelprestaties binnen hetzelfde bereik als complexere gekoelde-waterplaten en past gemakkelijk in bestaande hokken. Vroege signalen suggereren dat het kan helpen de lichaamsconditie van de zeug te behouden en de groei van biggen te ondersteunen, maar de resultaten op het gebied van dierenwelzijn zijn nog wisselend en gebaseerd op te weinig dieren om definitief te zijn. De auteurs concluderen dat grotere, gerepliceerde veldproeven nodig zijn om te bevestigen of deze technologie betrouwbaar het comfort en de productiviteit van zeugen en de prestaties van biggen kan verbeteren—en om het ontwerp door middel van modellering te verfijnen zodat het praktisch is voor dagelijks gebruik op de boerderij.

Bronvermelding: Pan, J., Shah, S.B., Leonard, S.M. et al. Proof-of-concept thermoelectrically cooled sow-cooling mat. Sci Rep 16, 11821 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42237-0

Trefwoorden: zeugkoeling, hittestress, thermo-elektrische mat, varkenswelzijn, stalklimaat