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Einfluss technischer Kühlsysteme auf das Mikroklima in geschlossenen Gewächshäusern

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Abstract

Um Gewächshäuser als Sonnenkollektoren zu nutzen, müssen Kühleinrichtungen im Inneren eingesetzt werden, um die überschüssige Wärme bei hohen solaren Einstrahlungsraten entziehen zu können. Aus physikalischer Sichtweise ist der Dachraum der geeignete Ort dafür, da warme und feuchte Luft infolge des Dichteunterschiedes aufsteigen. Deshalb wurden im ZINEG Projekt in Berlin Rippenrohrwärmetauscher im Dachraum des Gewächshauses installiert. Für die praktische Umsetzung des Konzeptes Solarkollektorgewächshaus bedeutet dies jedoch erhöhte Investitionen und die Installation der Rippenrohre im Dachraum mindert die Lichtdurchlässigkeit der Gewächsaushülle. Deshalb wurde geprüft, ob eine Kühlung durch die vorhandene, unter den Kulturrinnen angebrachte Gebläseheizung mit gelochtem Folienschlauch möglich ist.
Einfluss technischer Kühlsysteme auf das Mikroklima in geschlossenen
Gewächshäusern
Uwe Schmidt, Ingo Schuch, Dennis Dannehl, Thorsten Rocksch, Luis Miranda-Trujillo
Humboldt-Universitaet zu Berlin, FG Biosystemtechnik
u.schmidt@agrar.hu-berlin.de
Um Gewächshäuser als Sonnenkollektoren zu nutzen, müssen Kühleinrichtungen im
Inneren eingesetzt werden, um die überschüssige Wärme bei hohen solaren
Einstrahlungsraten entziehen zu können. Aus physikalischer Sichtweise ist der Dachraum
der geeignete Ort dafür, da warme und feuchte Luft infolge des Dichteunterschiedes
aufsteigen. Deshalb wurden im ZINEG Projekt in Berlin Rippenrohrwärmetauscher im
Dachraum des Gewächshauses installiert. Für die praktische Umsetzung des Konzeptes
Solarkollektorgewächshaus bedeutet dies jedoch erhöhte Investitionen und die Installation
der Rippenrohre im Dachraum mindert die Lichtdurchlässigkeit der Gewächsaushülle.
Deshalb wurde geprüft, ob eine Kühlung durch die vorhandene, unter den Kulturrinnen
angebrachte Gebläseheizung mit gelochtem Folienschlauch möglich ist.
Im 307 m2 Venlo-Gewächshaus der Kollektoranlage wurde bei hoher Einstrahlung das
Gewächshaus mit der Rippenrohrkühlung unter dem Dach und mit der
Schlauchgebläseheizung unter der hohen Rinne gekühlt. Dabei wurde die
Temperaturschichtung im Pflanzenbestand einer Tomatenkultur mit Hilfe einer Sensorkette
bestehend aus 7 übereinander angeordneten Temperatur- und Feuchtesensoren erfasst.
Zusätzlich wurde mit mobilen CO2- und Strömungsmessgeräten der CO2-Gehalt und die
Luftgeschwindigkeit erfasst. Im Ergebnis der Messungen konnte festgestellt werden, dass
sich bei Kühlung von unten eine extreme vertikale Temperaturschichtung einstellt (25 K).
Bedingt durch die Dichtedifferenz kommt es in der Mitte des Bestandes zu einer Schicht
sehr hoher spezifischer Luftfeuchte, die zur Kondensation an den Blättern führte. Auch das
CO2 hielt sich am Boden, so dass die Blätter des oberen Bestandsdrittels nicht
ausreichend versorgt werden konnten. Selbst bei Minimallüftung und maximaler
Gebläseleistung kommt die Luft im Bestand zum Stillstand, was das Problem der
Vernässung der Pflanzen zusätzlich befördert. Dagegen erzeugt die Kühlung von oben
ein sehr ausgeglichenes Mikroklima im Bestand. Die Temperaturdifferenz betrug nur max.
6 K zwischen Gewächshausboden und Bestandsoberkante, max. 4 K zwischen Boden und
Bestandmitte (2.5 m Höhe) und max. 3 K zwischen Boden und Bestandsanfang (1.3 m
Höhe). Die durchschnittliche Luftgeschwindigkeit bei der Rippenrohrkühlung lag bei 0.13
m/s unterhalb der Kulturrinnen, 0.1 m/s im Bestand und 0.12 m/s im Dachbereich.
Schlussfolgernd wird die Rippenrohrkühlung im Dachbereich bei geschlossenen und
semi-geschlossenen als mikroklimatisch und energetisch optimal eingeschätzt. Es muss in
weiteren Versuchen geprüft werden, ob der Einsatz von Vertikalgebläsen die ungünstigen
Bedingungen bei der Kühlung von unten verbessern kann.
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Vortr ¨
age / Session 19 / Modellierung gartenbaulicher Prozesse
BHGL-Tagungsband 29/2013 79
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