Sachverhalt:
A.
Der Gemeinderat Dägerlen erteilte K._ am 31. Januar 2007 die baurechtliche Bewilligung für einen Stall-Anbau auf dem Grundstück Nr. 52 in der Kernzone von Oberwil. Dieser besteht aus einem Laufhof und gedeckten Boxen mit 25 Liegeplätzen für Milchkühe.
Die Baudirektion des Kantons Zürich erteilte am 16. Dezember 2008 nachträglich die luftreinhalterechtliche Bewilligung. Sie ging davon aus, dass der lufthygienische Mindestabstand in der Kernzone von 13,5 m um 0,5 m unterschritten werde, wenn zur nächstmöglichen überbaubaren Fläche (3,5 m ab Parzellengrenze) gemessen werde. Dies könne toleriert werden, weil der Stall in einem stark landwirtschaftlich geprägten Dorf liege, eine Aussiedlung der Tierhaltung raumplanungsrechtlich kaum bewilligungsfähig wäre und das nächstgelegene Wohnhaus knapp 30 m entfernt sei.
Die Baurekurskommission trat auf einen dagegen gerichteten Rekurs von A._ und weiteren Nachbarn nicht ein, weil diese nicht die Zustellung des baurechtlichen Entscheids verlangt hatten. Dieser Entscheid erwuchs in Rechtskraft.
B.
Am 30. März 2012 erhoben A._ und weitere Nachbarn eine "Immissionsklage" und rügten übermässige Geruchseinwirkungen durch den Stallbetrieb. Sie reichten hierfür zwei Privatgutachten von Fritz Zürcher, BCL-Beratung, vom 25. August 2011 und vom 21. September 2012 ein. Sie beantragten, es sei die Sanierungspflicht der Stallanlage festzustellen und ein Benützungsverbot für den Laufstall zu verfügen oder eventuell eine Sanierungsmassnahme zu erlassen.
Das Amt für Abfall, Wasser, Energie und Luft (AWEL) der Zürcher Baudirektion erklärte sich für zuständig. Es lud die Parteien am 15. Mai 2013 zu einem "Runden Tisch" ein; nachdem keine Einigung erzielt werden konnte, erarbeitete es einen Verfügungsentwurf, zu dem die Parteien Stellung nahmen konnten. Mit Verfügung vom 11. Oktober 2013 verpflichtete es K._ zu folgenden vorsorglichen Massnahmen:
a. Während der Aktivitätszeit der Tiere ist der Laufhof in der Regel im Zwei-Stunden-Intervall zu entmisten. Ein längeres Intervall ist zulässig, wenn eine Kuh kurz vor dem Kalben steht und nicht in einen separaten Bereich verlegt werden kann.
b. Die von den Tieren benutzten Flächen der Stallanlage sind in der Zeit vom 1. April bis am 30. September täglich zwischen 18 und 20 Uhr mindestens einmal gründlich von Mist zu reinigen und mit Wasser abzuspritzen.
c. Das Gülleloch ist dauernd abgedeckt zu halten und die Güllerühranlage darf in der Zeit vom 1. April bis am 30. September nur zwischen 8 und 18 Uhr betrieben werden.
Die klägerischen Anträge wies es ab; vorbehalten bleibe jedoch eine mit separater Verfügung anzuordnende Sanierungsverpflichtung für den Fall, dass im Mindestabstandsbereich der Stallanlage Wohnbauten erstellt würden.
C.
Gegen diese Verfügung erhoben sowohl die Nachbarn als auch K._ Rekurs bei der Baudirektion. Diese wies den Rekurs der Nachbarn am 27. Mai 2015 ab; den Rekurs von K._ hiess sie teilweise gut und änderte die Verfügung dahin ab, dass dieser nur verpflichtet sei, das Gülleloch dauernd abgedeckt zu halten. Überdies wurde der Vorbehalt für den Fall, dass im Mindestabstandsbereich Wohnbauten erstellt würden, gestrichen.
D.
Gegen den Rekursentscheid gelangten die Nachbarn am 29. Juni 2015 an das Zürcher Verwaltungsgericht. Sie beantragten, es sei festzustellen, dass der Liegeboxenlaufstall sanierungspflichtig sei, weshalb K._ die Benutzung des Laufstalls zu verbieten sei. Eventualiter seien die vom AWEL verfügten und weitere Massnahmen zur Vermeidung der Geruchsimmissionen anzuordnen (vgl. im Einzelnen unten Abschnitt E). Mit Urteil vom 21. April 2016 wies das Verwaltungsgericht die Beschwerde ab.
E.
Am 6. Juni 2016 haben A._ und die weiteren im Rubrum genannten Nachbarn Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten gegen den verwaltungsgerichtlichen Entscheid erhoben. Sie beantragen, Disp.-Ziff. 1 bis 4 des angefochtenen Urteils seien aufzuheben und es sei dem Beschwerdegegner die Benutzung des Liegeboxenlaufstalls auf dem Grundstück Nr. 52 in Oberwil zu verbieten. Eventualiter sei der Beschwerdegegner zu folgenden Massnahmen zu verpflichten:
2.1. Während der Aktivitätszeit der Tiere sei der Laufhof in der Regel im Zwei-Stunden-Intervall zu entmisten. Ein längeres Intervall sei zulässig, wenn eine Kuh kurz vor dem Kalben steht und nicht in einen separaten Bereich verlegt werden kann.
2.2. Die von den Tieren benutzten Flächen der Stallanlage seien in der Zeit vom 1. April bis am 30. September täglich zwischen 18 und 20 Uhr mindestens einmal gründlich von Mist zu reinigen und mit Wasser abzuspritzen.
2.3. Laufhof-Reinigung: Die Reinigungsintervalle (Schieber) und die Überwachung seien so einzurichten, dass der Harn jederzeit rasch in die Grube abfliessen könne. Harn-/Kotaufstauungen seien zu vermeiden und durch geeignete Massnahmen rasch zu beheben.
2.4 Liegeboxen-Reinigung: Die Liegeboxen seien regelmässig zu entmisten und mit Wasser zu reinigen, von April bis Ende September seien sie mindestens einmal täglich zu entmisten.
2.5 Güllegrube: Die Güllegrube sei dauernd abgedeckt zu halten. Eine Durchmischung sei höchstens einmal wöchentlich während ca. 30 Minuten jeweils zwischen 09.00 und 11.00 Uhr durchzuführen. Häufigere oder andere Durchmischungsintervalle seien nur zulässig, wenn sie begründet und vorgängig mit dem AWEL abgesprochen wurden.
In verfahrensrechtlicher Hinsicht beantragen sie die Einholung einer Vernehmlassung des Bundesamts für Umwelt (BAFU), insbesondere zur Frage der anzuwendenden Mindestabstände, der konkreten Abstandsbemessung und der Übermässigkeit der Geruchsimmissionen im vorliegenden Fall.
F.
Der Beschwerdegegner (vertreten durch den Zürcher Bauernverband) beantragt, die Beschwerde sei abzuweisen und es sei auf eine Vernehmlassung des BAFU zu verzichten. Sie reichen eine Fotodokumentation zur Sauberkeit des Betriebs, einen Schnitt (Aufriss) des Schiebers und verschiedene Publikationen (Merkblätter, Leitfäden, etc.) zu Geruchs- und Ammoniakemissionen in der Landwirtschaft ein.
Das Verwaltungsgericht schliesst auf Abweisung der Beschwerde, soweit darauf einzutreten sei. Die Baudirektion beantragt Abweisung der Beschwerde.
G.
Das nach Art. 102 Abs. 1 BGG zur Vernehmlassung eingeladene BAFU kommt in seiner Vernehmlassung zum Ergebnis, dass das Urteil der Vorinstanz konform mit der Luftreinhaltegesetzgebung des Bundes sei.
H.
Die Parteien halten in Replik und Duplik an ihren Anträgen fest und reichen weitere Unterlagen ein. Das AWEL, das zunächst auf eine Vernehmlassung zur Beschwerde verzichtet hatte, reichte am 13. Januar 2017 eine Stellungnahme und zwei Publikationen ein. Die Parteien nahmen am 6. und 9. Februar 2017 dazu Stellung.
Erwägungen:
1.
Gegen den kantonal letztinstanzlichen Endentscheid des Verwaltungsgerichts steht grundsätzlich die Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten ans Bundesgericht offen (Art. 82 lit. a, 86 Abs. 1 lit. d und 90 BGG). Die Beschwerdeführer sind als Eigentümer benachbarter Liegenschaften, die sich am vorinstanzlichen Verfahren beteiligt haben, zur Beschwerde legitimiert (Art. 89 Abs. 1 BGG). Auf die rechtzeitig erhobene Beschwerde (Art. 100 Abs. 1 BGG) ist daher einzutreten.
Mit der Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten kann insbesondere die Verletzung von Bundesrecht - einschliesslich Überschreitung oder Missbrauch des Ermessens - gerügt werden (Art. 95 lit. a BGG). Das Bundesgericht wendet das Bundesrecht (mit Ausnahme der Grundrechte) von Amtes wegen an (Art. 106 BGG). Es ist daher nicht an die Begründung der Parteien gebunden, sondern kann die Beschwerde auch aus andern als den geltend gemachten Gründen gutheissen oder den Entscheid mit einer Begründung bestätigen, die von jener der Vorinstanz abweicht (BGE 133 II 249 E. 1.4.1 S. 254 mit Hinweis). Die Verletzung von Grundrechten (einschliesslich die willkürliche Anwendung von kantonalem Recht) prüft es dagegen nur insoweit, als eine solche Rüge in der Beschwerde vorgebracht und genügend begründet worden ist (Art. 106 Abs. 2 BGG; BGE 133 II 249 E. 1.4.2 S. 254 mit Hinweisen).
Das Bundesgericht legt seinem Urteil den Sachverhalt zugrunde, den die Vorinstanz festgestellt hat, sofern dieser nicht offensichtlich unrichtig ist oder auf einer Rechtsverletzung im Sinne von Art. 95 BGG beruht (Art. 105 und Art. 97 Abs. 1 BGG). Neue Tatsachen und Beweismittel können nur so weit vorgebracht werden, als erst der Entscheid der Vorinstanz dazu Anlass gibt (Art. 99 Abs. 1 BGG).
2.
Streitig sind vorliegend Geruchsstoffemissionen eines Stallanbaus mit Laufhof, d.h. einer stationären Anlage im Sinne von Art. 2 Abs. 1 der Luftreinhalte-Verordnung des Bundes vom 16. Dezember 1985 (LRV; SR 814.318.142.1).
2.1. Die von stationären Anlagen verursachten Emissionen sind vorsorglich so weit zu begrenzen, als dies technisch und betrieblich möglich sowie wirtschaftlich tragbar ist (Art. 1 Abs. 2 und 11 Abs. 2 USG [SR 814.01]). Massgeblich sind in erster Linie die vorsorglichen Emissionsbegrenzungen der Anhänge 1-4, die sowohl für neue (Art. 3 LRV) als auch für bestehende Anlagen gelten (Art. 7 LRV). Ist für bestimmte Anlagen keine Emissionsbegrenzung festlegt oder eine bestimmte Begrenzung als nicht anwendbar erklärt, sind die Emissionen von der Behörde vorsorglich so weit zu begrenzen, als dies technisch und betrieblich möglich und wirtschaftlich tragbar ist (Art. 4 Abs. 1 LRV).
Die Emissionsbegrenzungen werden verschärft, wenn feststeht oder zu erwarten ist, dass die Einwirkungen unter Berücksichtigung der bestehenden Umweltbelastung schädlich oder lästig werden (Art. 11 Abs. 3 USG). Als übermässig gelten Immissionen, die einen oder mehrere Immissionsgrenzwerte nach Anh. 7 LRV überschreiten (Art. 13 USG; Art. 2 Abs. 5 LRV). Bestehen keine Grenzwerte, ist die Schädlichkeit oder Lästigkeit im Einzelfall zu prüfen, nach den in Art. 14 USG und Art. 2 Abs. 5 LRV aufgestellten Kriterien.
2.2. Ziff. 51 Anh. 2 LRV enthält spezielle Anforderungen für Anlagen der bäuerlichen Tierhaltung und der Intensivtierhaltung. Bei der Errichtung solcher Anlagen müssen vorsorglich die nach den anerkannten Regeln der Tierhaltung erforderlichen Mindestabstände zu bewohnten Zonen eingehalten werden; als solche Regeln gelten insbesondere die Empfehlungen der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Betriebswirtschaft und Landtechnik (FAT, neu bezeichnet als Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ART) (Ziff. 512). Einschlägig ist der FAT-Bericht Nr. 476 (1995) "Mindestabstände von Tierhaltungsanlagen - Empfehlungen für neue und bestehende Betriebe" (nachfolgend: FAT-Bericht).
Die Mindestabstände sind als Massnahmen der vorsorglichen Emissionsbegrenzung konzipiert. Sie werden aber auch als Hilfsmittel zur Beantwortung der Frage herangezogen, ob eine Tierhaltungsanlage voraussichtlich übermässige Immissionen verursachen wird. Dies ist im Sinne einer Faustregel zu erwarten, wenn der halbe Mindestabstand unterschritten wird (FAT-Bericht Ziff. 3 S. 7; so auch Urteil 1A.58/2001 E. 2c, in: URP 2002 S. 97; RDAF 2003 I S. 524), und kann verneint werden, wenn der Mindestabstand eingehalten wird.
2.3. Gemäss FAT-Bericht werden die Mindestabstände in einem dreistufigen Verfahren berechnet. In einem ersten Schritt wird die Geruchsbelastung nach Tierart und -zahl bestimmt. Danach wird basierend auf dieser Geruchsbelastung der Normabstand berechnet. Dieser wird schliesslich durch Einflussfaktoren des Haltungssystems, der Lüftung, des Standorts und der Geruchsreduktion im Bereich der Stallluft korrigiert (Korrekturwerte) und auf diese Weise der Mindestabstand ermittelt. Dieser ist gegenüber reinen Wohnzonen einzuhalten; gegenüber bewohnten Zonen, die neben der Wohnnutzung mässig störende Gewerbebetriebe zulassen und denen deshalb ein höheres Mass an Immissionen zugemutet werden kann, sind 70 % des Mindestabstands einzuhalten (vgl. FAT-Bericht Ziff. 2.3 S. 6). Nicht als bewohnte Zonen gelten Gewerbe-, Industrie- und Landwirtschaftszonen (FAT-Bericht S. 16).
2.4. Am 7. März 2005 publizerte Agroscope/FAT Tänikon zusammen mit dem Bundesamt (damals BUWAL) einen Vernehmlassungsentwurf zur Revision des FAT-Berichts Nr. 476 (nachfolgend: Entwurf 2005), der jedoch aufgrund der starken Opposition im Vernehmlassungsverfahren zurückgezogen wurde. Zwischenzeitlich haben BAFU und BLW (Bundesamt für Landwirtschaft) Agroscope beauftragt, einen neuen Revisionsentwurf zu erarbeiten (BEAT STEINER/MARGRET KECK, Mehr Klagen über Gerüche - neue Mindestabstände in Arbeit, in: Schweizer Bauer, 19. Dezember 2015, S. 19).
2.5. Vorliegend ist die Stallanlage bereits erstellt und rechtskräftig bewilligt; streitig ist in erster Linie, ob sie zu übermässigen Geruchsimmissionen bei den Beschwerdeführern führt und deshalb verschärfte Emissionsbegrenzungen nach Art. 11 Abs. 3 USG anzuordnen sind.
Die Vorinstanzen haben hierzu die Mindestabstände gemäss FAT-Bericht herbeigezogen. Die Beschwerdeführer bestreiten sowohl die Berechnung dieses Abstands (unten E. 3) als auch dessen Einhaltung im konkreten Fall (unten E. 4). Zwischen den Parteien ist insbesondere streitig, inwieweit noch auf den FAT-Bericht aus dem Jahr 1995 abzustellen oder (ganz oder teilweise) der Entwurf 2005 heranzuziehen ist. Streitig ist weiter, ob aufgrund der im BCL-Gutachten gemessenen Ammoniakkonzentrationen von übermässigen Immissionen auszugehen ist (E. 5).
Unabhängig vom Vorliegen übermässiger Immissionen stellt sich schliesslich die Frage, ob vorsorgliche Massnahmen zur Emissionsbegrenzung anzuordnen sind (E. 6).
3.
Streitig ist zunächst die Berechnung des Mindestabstands.
3.1. Das AWEL hielt grundsätzlich den FAT-Bericht für massgeblich; allerdings fehlten Vorgaben für die Berücksichtigung spezieller Standorte mit ausgeprägten Wind- oder Kaltluftabflüssen. Vorliegend sei aufgrund der Lage des Laufstalls oberhalb eines Hangs mit einem Gefälle von bis zu 11 % und dem Bewuchs im Beurteilungsgebiet von einem Kaltluftabfluss in Richtung der Liegenschaften der Beschwerdeführer auszugehen. Dies sei durch die Auswertung mit einem speziell zur Abschätzung von Kaltluftströmungen entwickelten Programm "KALOS" und einer Standortbeurteilung durch das Fachbüro KBP vom Januar 2013 bestätigt worden. Soweit der FAT-Bericht bestimmte wissenschaftlich-technische Fragen ungenügend beantwortete, könne auf den Entwurf 2005 im Sinne eines Fachgutachtens abgestellt werden. Das AWEL berücksichtigte daher den Kaltluftabfluss mit einer Erhöhung des Korrekturfaktors für die Geländeform um 0.6 auf 1.8 gemäss Entwurf 2005 (Ziff. 7.3). Dies ergab zusammen mit einem Faktor 1.1 für die Sauberkeit und von 1 für die übrigen Faktoren einen Gesamtkorrekturfaktor von 1.98 (1.8 x 1.1) und einen Mindestabstand zur reinen Wohnzone von 38.8 m (Normabstand 19.6 m x 1.98). Der in der Kernzone einzuhaltende Mindestabstand betrage somit 27,2 m (70% vom 38,3 m).
Diese Berechnung wurde von der Baudirektion bestätigt. Das Verwaltungsgericht hielt fest, die gewählten Faktoren lägen im technischen Ermessen der Fachbehörden und seien nicht zu beanstanden.
3.2. Die Beschwerdeführer machen geltend, der FAT-Bericht aus dem Jahre 1995 sei veraltet, weshalb auf den Entwurf 2005 abgestellt werden müsse. Sie erachten den vom AWEL angesetzten Korrekturfaktor von 1.8 für die Geländeform als zu tief: Angesichts der Hangneigung von mehr als 10 % und der kanalisierenden Wirkung der vorgelagerten Gebäude müsse der Korrekturfaktor mindestens 2.1 betragen. Dies ergebe sich auch aus der KALOS-Auswertung, wonach die Kaltluftverfrachtung weiter als 50 m unterhalb der Quelle reiche und im Umfeld der Beschwerdeführer dieselben Geruchsbelastungen anzutreffen seien wie an der Quelle. Im Übrigen unterschätzten die Modellergebnisse die Geruchsbelastung, weil das AWEL für den Geruchsmassenstrom nur den Emissionsfaktor der Tiere berücksichtigt und die Emissionen der Bewegungs- und Ausscheidungsflächen vernachlässigt habe. Der Korrekturfaktor für die Sauberkeit sei richtigerweise auf 1.2 anzuheben, so dass sich ein Gesamtkorrekturfaktor von 2.52 ergebe (2.1 x 1.2). Dies führe zu einem Mindestabstand für die Kernzone von 34,6 m.
3.3. Der Beschwerdegegner bestreitet, dass der FAT-Bericht für die Rindviehhaltung veraltet sei: Hier habe schon 1995 der Trend zur Freilufthaltung bestanden; dem sei mit den entsprechenden Geruchsfaktoren Rechnung getragen worden. Der FAT-Bericht sehe für die Hanglage lediglich einen Korrekturfaktor von 1.2 vor; eine Erhöhung für spezielle Standorte mit Kaltluftabflüssen sei nicht vorgesehenen. Im Übrigen sei die den Beschwerdeführern zugewandte Laufhofseite bereits mit einer durchgehenden Palisade abgedichtet, so dass keine diffuse Geruchsverteilung mehr in deren Richtung auftreten könne. Für die Sauberkeit sei der Faktor 1 (gut bis zufriedenstellend) gerechtfertigt. Damit sei der Mindestabstand deutlich geringer als vom AWEL berechnet.
3.4. Im Entwurf 2005 (S. 3 und 7) wurde zum Revisionsbedarf ausgeführt, dass sich die Haltungsysteme seit 1995 verändert hätten. Tierfreundliche Stallsysteme erforderten für die Tiere mehr Fläche und Aufenthaltsmöglichkeiten im Freien (Auslauf). Während früher bei den geschlossenen Stallsystemen Zwangsentlüftung mit punktförmigen Emissionsquellen vorherrschten, handle es sich heute bei den offenen Mehrflächenstallsystemen und Ausläufen um bodennahe, diffuse Emissionsquellen. Der Entwurf 2005 sah Änderungen insbesondere bei den Korrekturfaktoren für Geländeform, Aufstallungssystem und der Art der Lüftung vor, basierend auf zahlreichen Felduntersuchungen.
Das Bundesgericht hat schon im Urteil BGE 133 II 370 E. 6.2 S. 380 anerkannt, dass der geltende FAT-Bericht nicht mehr bei allen Stallsystemen eine störungsgerechte Beurteilung erlaube; dies gelte insbesondere für die Schweinehaltung mit Stallauslauf. In der Tat betreffen die meisten der (im Entwurf 2005 grau hinterlegten) Änderungen die Schweinehaltung. Bei der Rindviehhaltung sind die Unterschiede dagegen gering: Die Geruchsbelastungsfaktoren (Tab. 1) sind unverändert; gemäss Tab. 2 Ziff. 3 bleibt es für die Rinderhaltung mit und ohne Laufhof beim Korrekturfaktor 1. Ziff. 5.1 des Entwurfs 2005 sieht allerdings eine Änderung der Abstandsbemessung bei der Rinderhaltung mit Auslauf vor (Messung ab der Laufhofmitte anstatt von der nächstgelegenen Austrittsöffnung der Stallabluft). Im vorliegenden Fall ging das AWEL jedoch von der den Wohnbauten der Beschwerdeführer nächstliegenden nordöstlichen Grenze des Stallanbaus, d.h. des Laufhofs, aus (gestützt auf den FAT-Bericht Ziff. 2.2. S. 6, Sonderfälle, Geruchsstau im umbauten Raum; vgl. Verfügung AWEL E. 5 S. 10 und E. 6 S. 11) und wählte damit einen für die Beschwerdeführer noch günstigeren Emissionspunkt.
Ob und inwieweit bei der Rinderhaltung mit Auslauf ein Revisionsbedarf besteht, muss im vorliegenden Zusammenhang nicht vertieft werden: Streitig ist einerseits die Beurteilung des Kaltluftabflusses, wofür sich das AWEL bereits am Entwurf 2005 orientiert hat (unten E. 3.5 - 3.7), und zum anderen der Korrekturfaktor für die Sauberkeit (unten E. 3.8), für den der Entwurf 2005 keine Änderung gegenüber der heutigen Regelung vorsieht.
3.5. Der Prüfung bedarf in erster Linie, ob und wie dem Kaltluftabfluss Rechnung zu tragen ist. Hierfür wurde im Entwurf 2005 im Kapitel "Sonderbeurteilung" der Abschnitt 7 "Einfluss der Geländeform auf die Geruchsausbreitung, Windkanalisierung und Kaltluftabfluss" neu eingefügt (S. 17 ff.), weil Studien ergeben hatten, dass Kaltluftabflüsse bei der Ausbreitung von Geruchsstoffen von bodennahen Geruchsquellen eine entscheidende Rolle spielen können (vgl. insbesondere L. KOUTNY, Geruchsausbreitung aus der Tierhaltung: Standorteinfluss, in: Agrarforschung 9/2002 S. 346-351). Dieses Phänomen ist gerade für offene Rinderställe relevant (BEAT STEINER/MARGRET KECK, Situationsanalyse bei Geruchsbeschwerden über Rinderställe, in: Agrarforschung Schweiz 2015 S. 500-507, insbes. S. 503).
Im FAT-Bericht wird das Mikroklima nicht schon als Korrekturfaktor bei der Berechnung der Mindestabstände berücksichtigt, wohl aber eine Sonderbeurteilung bei besonderen Windverhältnissen verlangt, um den vorläufig errechneten Mindestabstand entsprechend anzupassen ("Sonderfälle" S. 6; vgl. dazu HANS MAURER, Lufthygienerechtliche Mindestabstände von Tierhaltungsanlagen - Stellungnahme zu ausgewählten Rechtsfragen, URP 2003 S. 297 ff., insbes. S. 327 ff.). Lokal entstehende und abfliessende Kaltluft macht sich als Hang- bzw. Talabwind bemerkbar (Entwurf 2005, Ziff. 7.2 S. 19) und gehört daher ebenfalls zu den besonderen Windverhältnissen (M AURER, a.a.O., S. 327 Fn. 68). Die Ausbreitung von Gerüchen durch nächtliche Kaltluftabflüsse und die allfällige Bildung von Kaltluftseen ist daher abzuklären, sofern ein erheblicher Verdacht dafür besteht, und kann zu einer Anpassung des Mindestabstands führen (vgl. Urteil 1A.58/2001 vom 12. November 2001 E. 2d, in: URP 2002 S. 102 zu besonderen Windverhältnissen und Urteil 1A.44/2006 vom 20. September 2006 E. 3.1, in: URP 2006 S. 811, ZBl 108/2007 S. 680; RDAF 2007 I S. 494 zur Kaltluft).
3.6. Vorliegend nahm das AWEL eine Sonderbeurteilung der Kaltluftabflüsse vor und berücksichtigte sie durch eine Erhöhung des Mindestabstands. Es ist nicht zu beanstanden, wenn es sich hierfür an den im Entwurf 2005 vorgesehenen Korrekturfaktoren orientierte, die von Fachleuten der Eidgenössischen Forschungsanstalt stammen und auch vom BAFU in seiner Vernehmlassung als sachgerecht erachtet werden. Eine weitere Erhöhung der Korrekturfaktoren ist im Entwurf 2005 nur beim Vorhandensein von Wasserläufen oder -oberflächen vorgesehen (S. 21 oben). Das AWEL hat dargelegt, dass die grössere Hangneigung von 11 % nicht automatisch zu einer stärkeren Geruchsbelästigung führe und auch keine Erhöhung für die - ohnehin nicht erkennbare - kanalisierende Wirkung von Gebäuden erforderlich sei. Das Verwaltungsgericht verneinte die Notwendigkeit einer Erhöhung des Korrekturwerts auch mit der vom Beschwerdegegner erstellten Palisade, die Geruchsverfrachtungen zumindest teilweise vermindere. Mit beiden Argumenten setzen sich die Beschwerdeführer nicht auseinander.
3.7. Eine Erhöhung des Korrekturfaktors erscheint auch aufgrund der Auswertung mit dem Programm KALOS nicht zwingend. Die Modellierung mit diesem Programm erfolgte lediglich, um die Wahrscheinlichkeit von Kaltluftabflüssen am Standort zu überprüfen, nicht aber, um deren Ausmass und Zeitdauer zu beurteilen (vgl. dazu Telefonnotiz von Margrit Keck [Agroscope] vom 17. Dezember 2013). Hierfür holte das AWEL vielmehr die Standortbeurteilung KBP ein. Diese erachtete es als gesichert, dass Kaltluftabflüsse am Standort auftreten und zu Geruchsbelastungen an benachbarten Wohngebäuden führen; dagegen sei es aufgrund der spezifischen Situation am Standort sehr schwierig zu bestimmen, ob die Geruchsimmissionen übermässig seien. Dies könnte einzig mit einer Begehung einigermassen zuverlässig erhoben werden, von der jedoch wegen der hohen Kostenfolge abgeraten werde (Standortbeurteilung KBP S. 13).
3.8. Für die Sauberkeit sehen sowohl der FAT-Bericht als auch der Entwurf 2005 einen Korrekturfaktor von 1 bei guter oder zufriedenstellender Sauberkeit und von 1.2 (mangelhaft bis schlecht) vor. Das AWEL berücksichtigte einen Faktor von 1.1, hielt aber fest, dass auch ein Faktor 1 vertretbar wäre. Das BAFU bestätigt, dass der Korrekturfaktor 1.2 in der Praxis nur bei stark verschmutzten Ställen zur Anwendung komme und sich vorliegend auch der Faktor 1 (zufriedenstellende Sauberkeit) rechtfertigen könnte; ein Wert von 1.1 liege aber im Ermessen der kantonalen Fachstelle.
3.9. Die Festlegung eines Mindestabstands von 27,2 m für die Kernzone ist somit nicht zu beanstanden.
4.
Streitig ist weiter, ob dieser Mindestabstand vorliegend eingehalten ist. Dies hängt davon ab, ob er nur bis zur Fassade der nächstgelegenen Wohnbaute einzuhalten ist, oder ob ein anderer Punkt (Parzellengrenze, evtl. abzüglich dem Grenzabstand) massgeblich ist.
4.1. Der FAT-Bericht (S. 16, Begriffe und Abkürzungen, "Mindestabstand") sieht Folgendes vor:
"Der Mindestabstand ist der von der Geruchsquelle einer Anlage zur bewohnten Zonen einzuhaltende Abstand. Wenn die Tierhaltungsanlage innerhalb einer bewohnten Zone liegt, gilt der Mindestabstand bis zum nächstgelegenen bewohnten Gebäude bzw. bis zum nächstgelegenen Punkt, wo nach dem bestehenden Bau- und Planungsrecht bewohnte Gebäude entstehen können".
Im Entwurf 2005 wird im Kapitel A "Rechtslage" (Ziff. 2.1 S. 5) vom BUWAL ausgeführt, dass innerhalb einer bewohnten Zone der Abstand bis zum nächsten Gebäude mit Wohnnutzung einzuhalten sei. Dagegen enthält Anh. B S. 31 folgende Regel:
(...) Wenn die Tierhaltungsanlage innerhalb einer Zone liegt, gilt der Mindestabstand
a: bis zur Grundstücksgrenze bei bewohnter Zone (Wohnzone und Wohn-Gewerbezone) und
b: bis zum nächstgelegenen bewohnten Gebäude in Zonen, die nicht für die Wohnnutzung bestimmt sind (Landw.Zone)."
4.2. Das AWEL und die Baudirektion stellten auf die nächstgelegene Wohnbaute ab; diese befinde sich 32 m von der nordöstlichen Grenze der Stallanlage entfernt. Sie hielten eine Voranwendung des Entwurfs 2005 in diesem Punkt für unzulässig, weil es sich nicht um eine wissenschaftlich-technische, sondern um eine rechtspolitische Bewertung handle. Eine Sanierung des Laufstalls sei abzulehnen, solange sich auf dem Gelände keine Wohnbaute befinde.
Das Verwaltungsgericht verwies auf seine ständige Praxis, den Abstand zwischen dem Emissionspunkt und dem nächstgelegen Wohnhaus zu messen (mit Hinweis auf MAURER, a.a.O., S. 319). Es sei Aufgabe des Gesetzgebers und nicht des Richters, die Interessen der Landwirtschaft und der Wohnnutzung gegeneinander abzuwägen und entsprechend zu normieren.
Das BAFU hält diese Auffassung für bundesrechtskonform.
4.3. Dagegen machen die Beschwerdeführer geltend, massgeblich sei der Abstand zur Grundstücksgrenze, der weniger als 10 m betrage, so dass der Mindestabstand um mehr als die Hälfte unterschritten sei. Dies ergebe sich aus dem Entwurf 2005, aber auch aus dem Wortlaut von Ziff. 512 Anh. 2 LRV, wonach es um Mindestabstände zu "bewohnten Zonen" gehe. Es entspreche der ratio legis der LRV, Anwohner von geruchsemitierenden Anlagen in bewohnten Zonen nicht nur innerhalb, sondern auch ausserhalb von Gebäuden vor schädlichen und lästigen Immissionen zu schützen. Es stünde im Widerspruch zu den grundlegenden Prinzipien des schweizerischen Umweltrechts, wenn der Aufenthalt im Freien in Wohnzonen mit lästigen oder gar schädlichen Geruchsimmissionen verbunden sein dürfe. Die Massgeblichkeit der Grundstücksgrenze entspreche auch dem Eigentumsbegriff gemäss Art. 26 BV und dem Konzept des nachbarrechtlichen Abwehrrechts gemäss Art. 679 i.V.m. 684 ff. ZGB.
4.4. Wie die Vorinstanzen zu Recht festgehalten haben, handelt es sich hierbei nicht um eine wissenschaftlich-technische Frage, sondern um eine Rechtsfrage, die anhand des geltenden Umweltrechts zu beurteilen ist.
4.4.1. In den bisher vom Bundesgericht entschiedenen Fällen lag der zu beurteilende Tierhaltungsbetrieb meist in der Landwirtschaftszone, d.h. ausserhalb einer bewohnten Zone. Diesfalls ist der Mindestabstand zur Grenze von bewohnten Zonen einzuhalten, wie sich bereits aus Ziff. 512 Anh. 2 LRV ergibt. Die Mindestabstandsregelung dient in solchen Fällen der Aufrechterhaltung der Wohnqualität der an die Landwirtschaftszone angrenzenden Bauzonen (BGE 126 II 43 E. 4a S. 45), einschliesslich der in der Wohnzone gelegenen Aussenräume (Gärten, Terrassen). In der Landwirtschaftszone genügt es dagegen, wenn der (reduzierte) Mindestabstand zur nächstgelegenen Wohnbaute Dritter eingehalten wird (Urteil 1A.58/2001 vom 12. November 2001 E. 2e). In BGE 133 II 370 (E. 6.2 S. 380) wurde daher die Mindestabstandsberechnung des BAFU geschützt, die zum Schluss gekommen war, dass der Mindestabstand zum nächstgelegenen Fassadenpunkt des Nachbargebäudes (in der Landwirtschaftszone) und zur nächstgelegenen Bauzonengrenze eingehalten werde.
4.4.2. Für einen Tierhaltungsbetrieb innerhalb einer bewohnten Zone lässt sich aus Ziff. 512 Anh. 2 LRV nichts ableiten. Nach dem geltenden FAT-Bericht ist jedenfalls nicht die Parzellengrenze massgeblich, sondern das nächstgelegene bewohnte Gebäude bzw. der nächstgelegene Punkt, wo nach dem bestehenden Bau- und Planungsrecht bewohnte Gebäude entstehen können. Fraglich ist dagegen, welcher dieser beiden Immissionspunkte massgeblich ist, wenn das Nachbargrundstück - wie vorliegend - bereits überbaut ist, aber eine weitergehende Überbauung (bis 3,5 m an die Parzellengrenze) zulässig wäre.
Im Urteil 1P.336/1996 vom 25. November 1996 (in: URP 1997 S. 205; RDAF 1998 I S. 618) wurde die Frage, ob bei bereits überbauten Grundstücken generell auf die Fassade der Wohnbaute abzustellen sei, offengelassen, weil es unter den konkreten Umständen unverhältnismässig gewesen wäre, einen weiteren Abstand zu verlangen (E. 3d und e; entlang der Parzellengrenze lagen Kundenparkplätze).
4.4.3. Die gleiche Rechtsfrage stellt sich im Bereich des Lärmschutzes und des Schutzes gegen nichtionisierende Strahlung.
Die Lärmschutz-Verordnung vom 15. Dezember 1986 (LSV; SR 814.41) vor, dass die Belastungsgrenzwerte bei Gebäuden mit lärmempfindlichen Räumen gelten (Art. 41 Abs. 1) und in der Mitte der offenen Fenster lärmempfindlicher Räume ermittelt werden (Art. 39 Abs. 1); ausserdem gelten sie in noch nicht überbauten Bauzonen dort, wo nach dem Bau- und Planungsrecht Gebäude mit lärmempfindlichen Räumen erstellt werden dürfen (Art. 41 Abs. 2 und Art. 39 Abs. 3). Das Bundesgericht folgerte aus dieser Regelung, dass nach Bau- und Planungsrecht mögliche Nutzungsreserven bei bereits überbauten Grundstücken - anders als bei unüberbauten Grundstücken - grundsätzlich nicht berücksichtigt werden (BGE 131 II 626 E. 3.4.2 und 3.4.3 S. 621 ff.).
Die gleiche Regelung findet sich in Art. 3 Abs. 3 lit. a und c der Verordnung vom 23. Dezember 1999 über den Schutz vor nichtionisierender Strahlung (NISV; SR 814.710) : Bei bereits überbauten Grundstücken sind die (vorsorglichen) Anlagegrenzwerte nur an den tatsächlich vorhandenen Orten mit empfindlicher Nutzung einzuhalten; allerdings muss in der Bewilligung sichergestellt werden, dass die Antennenanlagen angepasst werden, sobald Nutzungsreserven realisiert werden, um sicherzustellen, dass die Anlagegrenzwerte auch an neu entstehenden Orten mit empfindlichen Nutzungen eingehalten werden (vgl. BGE 128 II 340 ff. und Urteil 1A.194/2001 vom 10. September 2002, publ. in URP 2002 S. 780).
Nach beiden Regelungen werden Aussenräume (Gärten, Balkone, etc.) nicht erfasst. Dagegen hat die Messung bzw. Beurteilung nach Art. 39 Abs. 1 LSV am offenen Fenster zu erfolgen. Damit soll einerseits sichergestellt werden, dass die Bewohner die Fenster ihrer Wohnungen öffnen können; andererseits wird indirekt ein gewisser Schutz von Aussenräumen bewirkt: Muss der Planungs- bzw. der Immissionsgrenzwert am offenen Fenster eingehalten werden, bedeutet dies, dass der Lärmpegel bzw. die Strahlungsbelastung auch in der Umgebung (Balkone, Vorgärten etc.) nur unwesentlich darüber liegt (BGE 142 II 100 E. 3.7 S. 107 mit Hinweisen).
4.4.4. Vor dem Hintergrund dieser Praxis zu anderen Immissionen drängt es sich auf, auch den FAT-Bericht dahin auszulegen, dass bei bereits überbauten Grundstücken grundsätzlich auf die vorhandenen Wohnbauten abgestellt wird, ohne Berücksichtigung von Nutzungsreserven.
Vorliegend fällt zudem in Betracht, dass es nicht um die Bewilligung einer neuen Anlage geht, sondern die Mindestabstände gemäss FAT-Bericht als Hilfsmittel für die Beurteilung herangezogen werden, ob der bereits bewilligte, bestehende Laufstall zu übermässigen Geruchsimmissionen bei den Nachbarn führt, d.h. diese in ihrem Wohlbefinden erheblich stört (Art. 2 Abs. 5 lit. b LRV). Dies ist nur der Fall, wenn Personen im Einwirkungsbereich der Gerüche wohnen (so schon Urteil 1P.336/1996 vom 25. November 1996 E. 3d, in: URP 1997 S. 205; RDAF 1998 I S. 618). Verschärfte Emissionsbegrenzungen, die ohne Rücksicht auf die wirtschaftliche Tragbarkeit, angeordnet werden, können allenfalls auf einen partiellen Widerruf der Baubewilligung hinauslaufen (ALAIN GRIFFEL/HERIBERT RAUSCH, Kommentar zum USG, Ergänzungsband zur 2. Aufl., Zürich 2011, Art. 16 N. 10 S. 266) und stellen einen nicht unerheblichen Eingriff in die Eigentums- und die Wirtschaftsfreiheit dar. Ein solcher rechtfertigt sich nur, wenn ein akuter und nicht nur potentieller Konflikt mit der Wohnnutzung vorliegt.
4.5. Demnach durften die Vorinstanzen auf den Abstand zu den bestehenden Wohnbauten abstellen. Bei dieser Messweise ist der Mindestabstand eingehalten.
5.
Die Beschwerdeführer machen geltend, für die Berücksichtigung von Geruchsbelästigungen seien neben dem Mindestabstand auch andere Erkenntnisse zu berücksichtigen (FAT-Bericht S. 6 f.).
5.1. Sie verweisen auf die im Gutachten BCL vom 21. September 2012 gemessenen Ammoniakkonzentrationen. Diese hätten am Schlafzimmerfenster im ersten Obergeschoss an heissen Sommertagen 7.3 μg/m3 im Mittelwert bzw. 17.4 μg/m3 (bezogen auf die Nachtphase) erreicht; auf Bodenhöhe sei die Konzentration noch etwas höher (8.3 bzw. 20 μg/m3). An kühleren Sommertagen (22°) hätten die Konzentrationen immerhin noch 4.2 μg/m3 (Mittelwert) bzw. 10 μg/m3 (Nachtphase) auf Höhe des Schlafzimmerfensters und 5.7 bzw. 13.6 μg/m3 auf Bodenhöhe betragen. Diese Werte überstiegen die mittlere Hintergrundbelastung der Region (2.5 bis 3 μg/m3 Mittelwert) um das sechs- bis achtfache und lägen im Bereich von quellnahen Messungen (z.B. in einer Distanz von einem Viertel des Mindestabstands). Die Beschwerdeführer würden durch den nächtlichen Geruch stark belästigt und in ihrer Nachtruhe gestört.
Selbst wenn die gemessenen Ammoniakkonzentrationen nicht gesundheitsgefährdend seien, belegten sie die weiträumige Verfrachtung von Luftfremd- und Geruchsstoffen aus der Tierhaltung durch Kaltluftabflüsse. Die Messergebnisse seien vergleichbar mit denjenigen von Messstellen, die den Mindestabstand gemäss FAT-Bericht um ca. 75 % unterschreiten und seien insofern geeignet, übermässige, das Wohlbefinden der Beschwerdeführer erheblich beeinträchtigende Geruchsimmissionen zu belegen. Aufgrund der täglichen Temperaturgradienten liege die Wahrscheinlichkeit einer Kaltluftverfrachtung zwischen April und Oktober bei über 90 % und zwischen November und März immerhin zwischen 20 und 40 %.
5.2. Die Vorinstanzen gingen davon aus, dass die gemessenen Ammoniakkonzentrationen nicht gesundheitsgefährdend seien, lägen sie doch deutlich tiefer als der Grenzwert für das gefährlichere Stickstoffdioxid (NO2) von 30 μg/m3 im Jahresmittel gemäss Anh. 7 LRV.
Das AWEL wies ergänzend darauf hin, dass Kaltluftabflüsse nur an wärmeren Tagen im Sommerhalbjahr auftreten; für das Vorliegen einer übermässigen Geruchsbelastung wäre es nötig, dass die Gerüche während eines Jahres an mindestens 15 % bzw. während eines Monats an mindestens 40 % der Zeit von den Probanden als unangenehm wahrgenommen werden (Entwurf Geruchsempfehlung BAFU 2015 S. 27). Eine solche Belastungsdauer könne selbst dem vom Beschwerdeführer 3 erstellten Geruchsprotokoll für die Zeit vom 28. August 2011 bis 2. Oktober 2012 nicht entnommen werden. Eine zusätzliche Sonderbeurteilung durch Befragung der Anwohner sei nicht sinnvoll, weil im geruchsbelasteten Kaltluftabflussbereich nur wenige Wohnhäuser liegen und für eine aussagekräftige Auswertung mindestens 20 Personen erforderlich wären.
5.3. Anh. 7 LRV enthält keine Immissionsgrenzwerte für Ammoniak. Bestehen für einen Schadstoff keine Immissionsgrenzwerte, so gelten Immissionen nach Art. 2 Abs. 5 LRV als übermässig, wenn sie Menschen, Tiere, Pflanzen, ihre Lebensgemeinschaften oder ihre Lebensräume gefährden (lit. a), aufgrund einer Erhebung feststeht, dass sie einen wesentlichen Teil der Bevölkerung in ihrem Wohlbefinden erheblich stören (lit. b), sie Bauwerke beschädigen (lit. c) oder sie die Fruchtbarkeit des Bodens, die Vegetation oder die Gewässer beeinträchtigen (lit. d).
Im Rahmen des Übereinkommens über weiträumige grenzüberschreitende Luftverunreinigung vom 13. November 1979 (SR 0.814.32) und ihrer Protokolle werden von der United Nations Economic Commission für Europe [UN/ECE] kritische Eintragsraten ( Critical Loads) für Stickstoff und kritische Konzentrationen ( Critical Levels) für Ammoniak festgelegt, bei deren Überschreitung mit Schäden an empfindlichen Rezeptoren gerechnet werden muss. Diese Belastungsgrenzen werden praxisgemäss zur Beurteilung herangezogen, ob Ammoniak- und andere Stickstoffimmissionen übermässig sind (vgl. BAFU/BLW, Vollzugshilfe Baulicher Umweltschutz in der Landwirtschaft, Mai 2012 [nachfolgend: Vollzugshilfe], Anhang B2-5 S. 109 f.; Eidgenössische Kommission für Luftreinhaltung [EKL], Ammoniak-Immissionen und Stickstoffeinträge, Abklärungen zur Beurteilung der Übermässigkeit 2014, insbes. S. 6 f. und S. 53). Sie gelten allerdings für sensitive Ökosysteme ausserhalb der landwirtschaftlichen Nutzfläche. Die Beschwerdeführer machen nicht geltend, dass diese Belastungsgrenzen in der Umgebung überschritten seien, sondern halten die Ammoniak- und anderen Geruchsimmissionen vor ihren Fenstern für übermässig.
Es ist daher nicht zu beanstanden, wenn die Vorinstanzen hierfür den Grenzwert für das gefährlichere NO2 herangezogen und gestützt darauf die Übermässigkeit der gemessenen Ammoniakimmissionen verneint haben.
5.4. Immerhin bestätigen die fraglichen Messungen, dass es vor allem an warmen Sommertagen am Abend und in der Nacht zu Kaltluftabflüssen aus dem Tierhaltungsbetrieb des Beschwerdegegners in Richtung der Wohnhäuser der Beschwerdeführer kommt. Sie machen daher das Vorbringen der Beschwerdeführer plausibel, dass zu gewissen Jahreszeiten Gerüche des Rinderstalls vor dem Haus und bei offenem Fenster auch im Schlafzimmer deutlich wahrnehmbar sind. Diese werden von den Beschwerdeführern subjektiv als störend empfunden, dagegen ist nicht erstellt, dass die Geruchsimmissionen hinsichtlich Intensität und Häufigkeit objektiv schädlich oder lästig sind.
Das AWEL hat den Sachverhalt sorgfältig abgeklärt, zunächst durch eine Modellierung mit dem System KALOS und anschliessend mit einer Standortbeurteilung des Fachbüros KBP (vgl. oben E. 3). Es berücksichtigte die Gutachten BCL und die weiteren Eingaben der Beschwerdeführer, begründete aber plausibel, weshalb diese nicht zur Annahme von übermässigen Immissionen führen. Das BAFU erachtet dies als bundesrechtskonform. Es gibt für das Bundesgericht keinen Grund, von dieser Beurteilung abzuweichen.
6.
Zu prüfen ist noch, ob und, wenn ja, welche vorsorglichen Massnahmen zur Geruchsreduktion anzuordnen sind.
6.1. Die Vorinstanzen gingen davon aus, dass auch bei Einhaltung der Mindestabstände weitere vorsorgliche Massnahmen nach Art. 11 Abs. 2 USG und Art. 4 LRV anzuordnen seien, die zur Minderung der Gerüche und insbesondere des Schadstoffs Ammoniak geeignet, technisch und betrieblich möglich und wirtschaftlich tragbar seien. Sie hielten allerdings die vom AWEL in erster Instanz angeordneten Massnahmen für ungeeignet; die von den Beschwerdeführern zusätzlich beantragten Massnahmen seien mit massiven zeitlichen und finanziellen Belastungen verbunden und deshalb für den Landwirtschaftskleinbetrieb des Beschwerdegegners wirtschaftlich nicht tragbar.
Die Beschwerdeführer bestreiten dies: Es werde nichts anderes verlangt, als die regelmässige und sorgfältige Reinigung der Betonflächen, die dem Stand der Technik entspreche. In Hunderten von Schweizer Ställen seien die üblichen Kotschieber mehrmals pro Tag erfolgreich in Betrieb, ohne dass dies zu Problemen führe.
Der Beschwerdegegner macht geltend, bei Einhaltung des Mindestabstands gemäss FAT-Bericht seien keine weiteren Massnahmen zur Verminderung der Geruchsemissionen zu verfügen. Die von den Beschwerdeführern eventualiter verlangten geruchsmindernden Massnahmen seien überdies wirtschaftlich untragbar bzw. aufgrund des Missverhältnisses zwischen Aufwand und Ertrag unverhältnismässig. Im Übrigen habe er schon freiwillig Massnahmen ergriffen, wie z.B. die Erstellung der Palisadenwand zur Liegenschaft der Beschwerdeführer; ausserdem lasse er die Kühe möglichst lange auf der Weide.
Das BAFU ist der Auffassung, bei Einhaltung des Mindestabstands nach Ziff. 512 Anh. 2 LRV sei dem Vorsorgeprinzip nach Art. 11 Abs. 2 USG entsprochen; die Ergreifung weiterer vorsorglicher Massnahmen zur Begrenzung der Geruchsimmissionen sei daher nicht nötig.
6.2. In den Anhängen 1-4 LRV wird für bestimmte Emissionen abschliessend und verbindlich festgelegt, welche vorsorglichen Begrenzungen als verhältnismässig und wirtschaftlich tragbar anzusehen sind. Nur soweit sie keine Emissionsbegrenzung festlegen oder eine bestimmte Begrenzung als nicht anwendbar erklären, kommt das generelle Vorsorgeprinzip zur Anwendung, d.h. es müssen im Einzelfall technisch und betrieblich mögliche, wirtschaftlich tragbare und verhältnismässige Massnahmen zur Emissionsbegrenzung angeordnet werden (Art. 4 Abs. 1 LRV; vgl. SCHRADE/LORETAN, Kommentar zum USG, 2. Aufl., Art. 11 N. 34b; zum gleichen Grundsatz beim Schutz vor nichtionisierender Strahlung BGE 126 II 399 E. 3c S. 403 f.).
6.3. Tierhaltungsanlagen verursachen verschiedene luftrelevante Emissionen - Geruchsstoffe, Luftschadstoffe und Treibhausgase (Lachgas, Methan) - für die zum Teil unterschiedliche Regelungen gelten. Ammoniak und Schwefelwasserstoff sind sowohl Geruchs- als auch Luftschadstoffe (ROGER BOSONNET, L uftreinhaltung in der Landwirtschaft: Mehr als die Bekämpfung übler Gerüche, in: URP 2002 565 ff., insbes. S. 578). Ammoniak ist ein stechend riechendes und zu Tränen reizendes, giftiges Gas (Der Brockhaus, Naturwissenschaft und Technik, 2003, Bd. I, Ammoniak). Es gehört überdies zu den stickstoffhaltigen Luftschadstoffen, die zur Eutrophierung naturnaher Ökosysteme und zur Versauerung des Bodens beitragen, weshalb dafür kritische Eintragsgrössen einzuhalten sind (vgl. oben E. 5.3).
6.4. Für Ammoniak und Schwefelwasserstoff als Luftschadstoffe (d.h. unabhängig von der Geruchsbelastung für bewohnte Zonen) gelten die vorsorglichen Emissionskonzentrationen in Ziff. 61 lit. b und c Anh. 1 LRV. Diese Werte sind allerdings auf erfasste und abgeleitete Emissionen zugeschnitten und nicht auf diffuse Emissionen (Vollzugshilfe, Anh. B2-4 S. 107; BOSONNET, a.a.O., S. 575), d.h. sie sind nur bei geschlossenen Ställen mit mechanischer Lüftung anwendbar. Bei diffus emittierenden stationären Anlagen der Landwirtschaft, wie z.B. Ställen mit offenen Laufhöfen, sieht die Vollzugshilfe daher vorsorgliche Emissionsbegrenzungen direkt gestützt auf Art. 4 LRV vor (Vollzugshilfe S. 108 unten; vgl. auch BOSONNET, a.a.O., S. 576; EKL, a.a.O., S. 7 und 54). Die UN/ECE sowie die schweizerischen Umwelt- und Landwirtschaftsbehörden und Fachstellen haben hierfür Leitfäden und Empfehlungen publiziert.
6.5. Zum Schutz von bewohnten Zonen vor Geruchsimmissionen sind zusätzlich die Mindestabstände gemäss Ziff. 512 Anh. 2 LRV einzuhalten, die ergänzend zu den allgemeinen Emissionsbegrenzungen für Luftschadstoffe gelten (so ausdrücklich Ziff. 1.1 S. 2 FAT-Bericht). Fraglich ist, ob diese Regelung die vorsorglichen Massnahmen zur Verminderung von Gerüchen abschliessend umschreibt, wovon das BAFU in seiner Vernehmlassung ausgeht, oder ob trotz Einhaltung des Mindestabstands weitere vorsorgliche Massnahmen gestützt auf Art. 4 LRV angeordnet werden können.
6.5.1. In Rechtsprechung und Literatur wird überwiegend von einer abschliessenden Regelung zum vorsorglichen Schutz vor Geruchsbelastungen ausgegangen (vgl. Verwaltungsgericht Bern, Entscheid vom 30. Mai 2007 E. 5.1, in: URP 2007 S. 838 ff.; GRIFFEL/RAUSCH, a.a.O., Art 11 Rz. 10; BOSONNET, a.a.O., S. 578 ff.; a.A. MAURER, a.a.O. S. 308 f.). Das Bundesgericht hat die Frage noch nicht entschieden: In BGE 118 Ib 17 E. 3b S. 23 wurde die Auflage, trotz Einhaltung der Mindestabstände einen Luftwaschfilter einzubauen, nicht umwelt-, sondern raumplanungsrechtlich begründet, gestützt auf die nach Art. 24 RPG gebotene umfassende Interessenabwägung. In BGE 126 II 43 E. 3b und 3c S. 45 ff. und im Urteil 1A.225/1995 vom 9. September 1997 E. 4b war der FAT-Bericht nicht direkt anwendbar.
6.5.2. Ziff. 512 Anh. 2 LRV sieht als vorsorgliche Massnahme bei der Errichtung von Tierhaltungsanlagen die Einhaltung der erforderlichen Mindestabstände zu bewohnten Zonen vor und verweist hierfür auf den FAT-Bericht. Darin wird erläutert, dass es noch nicht möglich sei, Belastungsgrenzwerte für Gerüche festzulegen (vgl. Ziff. 2 S. 2 f.). Aus diesem Grund wurde eine Abstandsregelung erlassen, die auf Geruchsschwellenwerten beruht, d.h. der Entfernung, in welcher die Qualität des Geruchs in 50 % der Fälle bei zirkulärer, gleichmässiger Geruchsausbreitung erkannt wird, zuzüglich eines Sicherheitszuschlags (30 - 90 % für reine Wohngebiete; 30 % weniger für Wohngebiete mit Gewerbe). Geruchsreduzierende Massnahmen werden bei der Berechnung des Mindestabstands mittels Korrekturfaktoren berücksichtigt: Der Abstand kann durch Erhöhung der Sauberkeit, Wahl von Futter und Entmistungssystem, Abluftreinigung oder Behandlung von Flüssigmist verringert werden (a.a.O. Ziff. 2.3 S. 14). Zusätzliche geruchsreduzierende Massnahmen sind nach dieser Konzeption nur geboten, wenn der Mindestabstand nicht eingehalten werden kann. Grundsätzlich ist daher mit dem BAFU davon auszugehen, dass bei Einhaltung des Mindestabstands keine weiteren vorsorglichen Massnahmen zur Geruchsminderung zu prüfen sind.
6.5.3. Dies kann allerdings nur gelten, solange der FAT-Bericht die nach den "anerkannten Regeln der Tierhaltung erforderlichen Mindestabstände zu bewohnten Zonen" i.S.v. Ziff. 512 Anh. 2 LRV definiert, d.h. im Sinne einer guten landwirtschaftlichen Praxis dem heutigen Stand der Technik entspricht. Die Mindestabstände und die ihnen zugrundeliegenden Berechnungsfaktoren müssen periodisch überprüft und soweit nötig an veränderte tatsächliche Verhältnisse und wissenschaftliche Erkenntnisse angepasst werden (URSULA BRUNNER, Die Bedeutung des Stands der Technik im Umwelt- und Energienutzungsrecht, URP 2015 S. 181 ff., insbes. S. 221; vgl. auch Urteil 1A.62/2001 vom 24. Oktober 2001, in BGE 128 I 59 nicht publizierte E. 3a und b zur Pflicht, die internationale Forschung sowie die technische Entwicklung zu verfolgen und gegebenenfalls eine Anpassung der vorsorglichen Anlagegrenzwerte der NISV zu beantragen). In gewissen Bereichen (insbesondere für die Schweinehaltung mit Auslauf) erlaubt der geltende FAT-Bericht keine abschliessende Beurteilung mehr (vgl. oben E. 3.4). BAFU und BLW haben denn auch den Revisionsbedarf anerkannt und einen neuen Entwurf in Auftrag gegeben (oben E. 2.4).
6.6. Im vorliegenden Fall hält der streitige Laufstall den Mindestabstand ein: Es ist auch weder ersichtlich noch dargetan, dass der FAT-Bericht für die Beurteilung des streitigen Stallungsystems überholt sei (oben E. 3.4). Unter diesen Umständen erweisen sich die Anträge der Beschwerdeführer auf Anordnung vorsorglicher Massnahmen als unbegründet, ohne dass deren Eignung, technische und betriebliche Möglichkeit und wirtschaftliche Tragbarkeit näher geprüft werden müssten.
Dies gilt auch für die vom AWEL verfügten vorsorglichen Massnahmen zur Ammoniakreduktion an der Quelle. Es ist hier nicht darüber zu befinden, inwieweit solche Massnahmen nach dem oben (E. 6.4) Gesagten zur vorsorglichen Begrenzung der Stickstoffeinträge in der Region zulässig sein könnten. Jedenfalls rechtfertigt es die vorliegend streitige Geruchsbelastung der Beschwerdeführer nicht, auf die 2007 erteilte Baubewilligung bzw. die 2008 ohne entsprechende Auflagen erteilte luftreinhalterechtliche Bewilligung zurückzukommen und zusätzliche vorsorgliche Massnahmen zur Geruchsminderung anzuordnen. Es braucht daher nicht geprüft zu werden, ob die vom AWEL verfügten Massnahmen zur Ammoniakreduktion an der Quelle geeignet und für einen Kleinlandwirtschaftsbetrieb wirtschaftlich tragbar und verhältnismässig sind. Es kann somit auch offenbleiben, ob die vom AWEL erst in seiner Stellungnahme zur Vernehmlassung des BAFU (nach anfänglichem Vernehmlassungsverzicht) eingereichten Unterlagen noch berücksichtigt werden könnten.
6.7. Die Auflage, das Güllelager dauernd abgedeckt zu halten, wurde vom Beschwerdegegner nicht angefochten und ist daher rechtskräftig geworden. Dessen Einwände sind im Übrigen hinfällig geworden, nachdem das AWEL in seiner Stellungnahme bestätigt hat, dass die notwendigen Öffnungen zur Entlüftung und zum Einbringen des Mistes selbstverständlich vorhanden sein müssen.
7. Die Beschwerde ist damit abzuweisen. Ausgangsgemäss werden die Beschwerdeführer kostenpflichtig (Art. 66 BGG). Der nicht anwaltlich vertretene Beschwerdegegner hat praxisgemäss keinen Anspruch auf eine Parteientschädigung.
Demnach erkennt das Bundesgericht:
1.
Die Beschwerde wird abgewiesen.
2.
Die Gerichtskosten von insgesamt Fr. 5'000.-- werden den Beschwerdeführern auferlegt.
3.
Es werden keine Parteientschädigungen zugesprochen.
4.
Dieses Urteil wird den Parteien, dem Amt für Abfall, Wasser, Energie und Luft (AWEL), der Baudirektion und dem Verwaltungsgericht des Kantons Zürich, 3. Abteilung, 3. Kammer, sowie dem Bundesamt für Umwelt schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 6. Juni 2017
Im Namen der I. öffentlich-rechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Merkli
Die Gerichtsschreiberin: Gerber