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Gewächshauskühlung

Um das Thema der Gewächshauskühlung nur einigermaßen zu besprechen, müßte man zuerst, regionalbedingt, zwischen den möglich auftretenden Sommertemperaturen bei gleichzeitiger Trockenheit differenzieren.
In den gemäßigten Breiten (zB in Mitteleuropa) sind extrem heiße und trockene Sommer (siehe Anmerkung1)) noch eher selten, vor allem kann die Zeitdauer extremer Wetterwerte in Tagen, schlechtestenfalls in wenigen Wochen gezählt werden.

Abgesehen von einzelnen wissenschaftlichen Instituten oder Spezialbetrieben, die hohe Anforderungen an das herrschende Gewächshausklima stellen und dafür auch genügend Kapital investieren können, werden im Erwerbsgartenbau solche extreme Wetterperioden noch mit herkömmlichen Methoden wie Schattierungen, kalken der Gewächshausflächen und allen Arten von Lüftungen überbrückt, wobei sich mögliche Schäden immer noch in Grenzen halten.

"STATISCHE" KÜHLUNG (ohne Zwangsbelüftung)

Neben den oben bereits erwähnten Kühlmöglichkeiten verstehen wir unter dem Begriff der statischen Kühlung den Einsatz einer Sprinkler- oder, in der Wirkung wesentlich effektiver, einer Benebelungsanlage zur Kühlung der Kulturen. Diese Steigerung der Wirksamkeit beim Einsatz von Feinstnebel ergibt sich aus der Partikelgröße des Wassers, weil für die möglichst rasche Verdunstung und damit Auslösung des Effektes der Verdunstungskühlung einzig die Wasserfläche (Verdunstungsfläche) maßgeblich ist.
Planfog-Nebeldüsen, die üblicherweise mit einem Betriebsdruck von etwa 60 bar arbeiten, zerstäuben einen Wassertropfen von 1mm Durchmesser in so feine Partikel von durchschnittlich 25 micron, daß die Verdunstungsoberfläche etwa 50-mal so groß wird wie die ehemalige Tropfenoberfläche, was bedeutet, daß auch die Verdampfung etwa 50-mal schneller ablaufen kann.
Erwähnenswert für einen Gärtner ist noch die Tatsache, daß die Blattabkühlung bedingt durch die Betauung und die damit einsetzende Verdunstungskühlung wesentlich höher zu bewerten ist als die Abkühlung der Umgebungsluft !
Ausgedehnte Untersuchungen am Institut für Pflanzenphysiologie der Universität Wien (Prof. Dr. Bolhar-Nordenkampf) im Jahr 1988 haben mit Spezialmeßgeräten ergeben, daß die, für das Wachstum maßgebliche Zellschicht unter der Blatthaut um etwa 10°C niedrigere Werte aufweist als die Temperatur der, das Blatt umgebenden Luft.

"DYNAMISCHE" KÜHLUNG (mit Zwangsbelüftung)

Ohne Afrika, Arabien oder andere Gebiete mit sehr trockenem Kontinentalklima näher anzusprechen, ist bereits in vielen Klimazonen Europas (speziell im mediterranen Raum) eine Sommerkultivierung von Stecklingen deshalb problematisch, weil die im Sommer über Monate hinweg vorherrschenden Tagestemperaturen dies nicht mehr zulassen oder zumindest ein gesundes Pflanzenwachstum stark einschränken (zB Zypern). Dies ist deswegen schade, weil andere für die Vermehrung sehr wichtige Parameter wie Tageslänge, Bodentemperatur und Lichtintensität im Sommer  weit idealere Werte aufweisen als in der Winterkultivierung.

Auch der alleinige Einbau einer Nebelanlage hilft hier nicht weiter, wenn die Stauhitze im Haus, bedingt durch die hohen Außentemperaturen und die starke Sonneneinstrahlung nicht abgeführt werden kann. Bei Außenwerten um +35°C können die Innentemperaturen, beispielsweise eines Folientunnels bis auf über +80°C ansteigen. Das sind Extremwerte, die auch durch die Verdunstungskühlung am Blatt nicht mehr abgebaut werden können. Es kommt notgedrungenerweise zu Verbrennungen und unter Umständen zu Gesamtausfällen der Kulturen.

Bei Anwendungen in denen sehr hohe Luftfeuchtewerte eher störend wirken als hilfreich zu sein, zB bei Fertigpflanzen oder Produktionsstätten in denen sich Menschen aufhalten, haben sich zwei Methoden bewährt

  • die wasserdrucklose Mattenkühlung mit Luftabsaugung
  • die Lufteinblasung mit direkter Hochdruckvernebelung

Prinzip und Wirkungsweise der Mattenkühlung

Der Aufbau einer Mattenkühlung ist einfach. An einer Seite des Raumes befindet sich eine luftdurchlässige Wand, die je nach Anbieter aus den veschiedensten Materialien bestehen kann und die mit Wasser (drucklos) berieselt wird. An der gegenüberliegenden Wand sorgen meist große, verhältnismäßig langsam laufende Ventilatoren (mit einem geringen Schallpegel) für die Absaugung der Raumluft.
Durch den entstehenden Unterdruck im Raum dringt nun heiße und trockene Luft von außen durch die Matten und feuchtet sich dabei an.
Um jetzt die Wirkungsweise einer effektiven Gewächshauskühlung zu verstehen ist die Kenntnis einiger physikalischer Grundgesetze von Nöten.

  • Trockene Luft versucht Wasser in Form von Wasserdampf solange aufzunehmen bis eine Sättigung eintritt. Diese Sättigungsmenge ist temperaturabhängig.
  • Heiße Luft kann mehr, kalte Luft nur wenig Wasserdampf aufnehmen. Das Wasseraufnahmevermögen der durch die Matten streichenden Luft ist aber in erster Linie von der Wasseroberfläche abhängig.

Aus diesem Grund besitzen die Matten eine möglichst große Oberfläche (zB Waben) mit einem nur feinen Wasserfilm. Vor allem in „staubigen“ Gegenden birgt gerade dieser Umstand recht große Nachteile durch einen hohen Verschmutzungsgrad der Matten in sich. Damit verbunden sind Wartungs- und Ersatzteilkosten. Wird gerade bei diesen laufenden und nicht unerheblichen Betriebskosten gespart, sinkt die Effektivität der Anlage erheblich.

Die Matten nehmen notgedrungenerweise viel Fläche in der Wand weg. Diese Fläche ist lichtundurchlässig und bildet für die dahinterliegenden Kulturen einen Schatten, der u.U. störend wirkt und daher unerwünscht ist.

Das zweite Kriterium einer effektiven Anfeuchtung ist die Zeit. Bei der Berührungszeit der Luft mit dem Wasserfilm muß allerdings ein Kompromiß eingegangen werden, weil dicke Matten auch einen größeren Luftwiderstand aufweisen, der sich dann in der erforderlichen erhöhten Leistung des Ventilators und damit direkt verbunden in den Anschaffungs- und Stromkosten niederschlagen wird.

Hat die eintretende, aufgefeuchtete Luft die Matte passiert und durchströmt nun das Gewächshaus, wird sie in dem weit trockenerem Raumklima wieder Wasserdampf abgeben, dadurch der Umgebungsluft Wärme (Verdunstungskälte) entziehen und gleichzeitig die Raumluft befeuchten. Mit steigender Distanz von der Matte, also auf dem Weg zur gegenüberliegenden Wand mit dem Ventilator schwächt sich dieser Effekt allerdings ab, womit klar wird, daß eine gewisse Raumbreite nicht überschritten werden darf, um eine gute Kühlleistung zu erzielen.

Da sich die Matten üblicherweise nur an einer Seite des Raumes und die Ventilatoren sich gegenüber befinden (Sonderbauformen ausgenommen), ergibt sich allerdings auch eine ungleiche Temperatur- bzw Feuchteverteilung wie nachfolgende Skizze darstellt. Dadurch ergibt sich nur in Teilen des befeuchteten Volumens eine wirklich optimale Einstellung von Temperatur und Feuchte.

Der wohl gravierendste Nachteil der Mattenkühlung ist der, daß eine präzise Regelung von Innentemperatur und Innenfeuchte entweder gar nicht oder nur sehr unzureichend möglich ist.

Die inhärenten Probleme der Mattenkühlung können leicht überwunden werden mit

Lufteinblasung mit direkter Hochdruckvernebelung

Im Gegensatz zur Mattenkühlung wird bei diesem Verfahren im Gewächshaus ein
Überdruck dadurch erzeugt, daß heiße, trockene Luft von außen in das Haus eingeblasen und gleichzeitig durch Feinstnebeldüsen befeuchtet wird.
Um den entstehenden Überdruck wieder auszugleichen genügt es an der Gegenwand eine (automatische) Jalousie einzubauen, durch die die heiße Luft wieder austreten kann. An oben bereits angesprochenen „staubigen“ Anwendungsorten genügt ein einfacher Grobfilter vor dem Ventilator, der bei Verschmutzung ausgeklopft, gewaschen und dann wieder verwendet werden kann.
Aus Gründen physikalischer Gegebenheiten (kühle Luft ist schwerer und sinkt ab, heiße Luft ist leichter und steigt auf) erfolgt der Lufteintritt und auch die „Entlüftung“ immer möglichst hoch oben, also entweder im Giebelraum (bei Kühlung in der Längsachse des Hauses) oder im Oberteil der Stegwand bei Quereinblasung. Dadurch kommt es auch fast zu keiner unerwünschten Schattenbildung im Kulturraum.
Lüfter mit 3-er Kaskade zur BefeuchtungDer wohl größte Vorteil dieser Kühlmethode ist jedoch eine verhältnismäßig einfache Regelmöglichkeit der im Kulturraum zu erzielenden Temperatur- bzw Feuchtewerte.
Im einfachsten Fall kann man die Wasservernebelung in Abhängigkeit der gewünschten Innenkonditionen in verschiedenen Zeitintervallen takten lassen.
Werden gehobenere Ansprüche an das Raumklima vorausgesetzt, besteht die Möglichkeit einer
Kaskadensteuerung der am Ventilator angebrachten Nebeldüsen.

Weil aber im (üblichen) Erwerbsgartenbau aufwendige Kühlanlagen aus Kostengründen meist nur in den Produktionsstätten, also in den Vermehrungshäusern eingesetzt werden, die ja von der Arbeitsweise her schon sehr hohe Feuchtewerte benötigen, ist es ratsam eine Raumvernebelung mit einem Ventilator zur Abführung der Stauhitze zu kombinieren.

Raumvernebelung kombiniert mit Abführung der Stauhitze

Das Verfahren ist einfach, kostengünstig und äußerst effektiv wie viele unserer Anlagen in Zypern, Südspanien, im Iran oder in Slowenien beweisen
(Siehe Kundenprofile).
Die Effektivität dieser Anlagen wird umso größer je heißer, aber vor allem je trockener das Gebiet ist, in dem sie eingesetzt werden.
Erzielbare Kühlwerte (
siehe Anmerkung 2) sind aus den sogenannten Dampftafeln (dem Molier- oder i-x Diagramm) leicht errechenbar.
Aus erwähntem Diagramm ist aber auch ersichtlich, daß beispielsweise in Küstenregionen mit feucht-heißem, atlantischem Klima der Einsatz dieser und aller anderen beschriebenen Kühlanlagen uneffektiv und daher unwirtschaftlich wird.

Wie bereits beschrieben (Luftbewegungen in einem benebelten Raum) bildet sich während des Benebelungsvorganges im Gewächshaus eine „Luftwalze“, wobei die kühle Luft nach unten fließt und die heiße, leichtere Luft nach oben in den Giebelraum gedrückt wird. Die Aufgaben des Ventilators sind es nun durch Schaffung eines Überdruckes im Raum diese heißen Luftmassen durch die jalousiegesteuerten Austrittsöffnungen wieder abzuführen, gleichzeitig aber wieder heiße und trockene Luft ins Haus einzubringen, um hohe Kühlleistungen durch die Befeuchtung der Luft und die Auslösung des Effektes der Wärmebindung durch die Verdunstungskühlung zu bewirken.

Ideal wäre dabei, den/die Ventilator(en) so auszulegen, daß ein sechzigfacher Luftwechsel des Raumvolumens je Stunde erzielt werden kann.
Die Gefahr einer für gewisse Pflanzen schädlichen „Windbelastung“ besteht dabei nicht, da sich der Ein- bzw Ausblasvorgang im Giebelraum, also hoch oben über den Kulturen abspielt.
Beachtenswert bei der Auslegung ist noch der
Schallpegel der Ventilatoren.
Schnell laufende Radialventilatoren sind „Heuler“, die speziell bei Gewächshäusern in Wohngebieten störend wirken können. In der Praxis bewährt haben sich eher langsamlaufende, keilriemengetriebene (untersetzte) Ventilatoren, zB von
Euroemme (Italien).

Anmerkung 1) Auch durch geplatzte Klimakonferenzen und Verleugnung bestehender Fakten durch gewinnorientierte Industrienationen kann eine bereits eingetretene und international, wissenschaftlich belegte, globale Erwärmung der Erde, mit damit verbundenen Klimaveränderungen auch im mitteleuropäischen Raum, nicht mehr negiert werden.....

Anmerkung 2) Theoretisch deswegen, weil in einem Gewächshaus auch andere Faktoren die Kühlleistungen beeinträchtigen können. Denken Sie nur einmal daran, daß speziell Glashäuser nie ganz dicht sind. Auch die Schattierungsart, die Ausrichtung des Hauses in Nord-Süd- oder Ost-West-Richtung mit der dadurch verschieden einwirkenden Einstrahlungsintensität sind Umstände, die es zu berücksichtigen gilt.

 

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