DD255466A1

DD255466A1 - GLASSHOUSE

Info

Publication number: DD255466A1
Application number: DD86295644A
Authority: DD
Inventors: Harry Julitz; Fritz Schlender; Helmut Hildmann
Original assignee: Inst F En U Transportforschung
Priority date: 1986-10-28
Filing date: 1986-10-28
Publication date: 1988-04-06

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein heizbares Gewaechshaus zur Produktion von Edelgemuese und zur Pflanzenanzucht, bei dem das gegenueber herkoemmlichen Gewaechshaeusern notwendige Energieaufkommen verringert und die fuer den industriellen Betrieb notwendigen technischen Einrichtungen sinnvoll angeordnet werden. Dies wird dadurch erreicht, dass bei einem in Ost-West-Richtung orientierten Gewaechshaus die Nordwand aus waermespeicherndem Material ausgefuehrt und nach aussen mit einer Waermeisolierschicht versehen ist und dass die Nordwand die Mittel zur Versorgung der Pflanzen im Gewaechshaus enthaelt. Im Fussbodenbereich der Wand ist ein gegen das Erdreich waermeisolierter Speicher angeordnet, der mit der in der Wand anfallenden Waerme geladen wird.The invention relates to a heatable greenhouse for the production of noble vegetables and for plant cultivation, in which the amount of energy required compared to conventional greenhouses reduced and the necessary for industrial operation technical facilities are meaningfully arranged. This is achieved by the fact that in a greenhouse oriented in east-west direction, the north wall made of heat-storing material and provided to the outside with a heat insulating layer and that the north wall contains the means for supplying the plants in the greenhouse. In the floor area of the wall, a heat-insulated against the ground memory is arranged, which is loaded with the heat generated in the wall heat.

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein heizbares Gewächshaus zur Produktion von Edelgemüse und zur Pflanzenanzucht, insbesondere zur Anwendung in einem den individuellen Bedarf übersteigenden Umfang.The invention relates to a heatable greenhouse for the production of noble vegetables and for plant cultivation, in particular for use in a scope exceeding the individual needs.

Characteristic of the known technical solutions

Es ist bekannt, zur Ernteverfrühung von Edelgemüse und für die Pflanzenzucht Gewächshäuser zu verwenden. Diese bestehen im Prinzip aus einem durch eine schützende Umhüllung gebildeten Gewächshausraum und den zu seiner Klimatisierung notwendigen Mitteln, wie Heizungs-, Beschattungs-, Zusatzbelichtungs-, Lüftungs- und Bewässerungseinrichtungen, die nach ~ Bedarf verändert werden können. Für die individuelle Kleinwirtschaft haben die Gewächshäuser Höhen von 2 bis 3,5 m und Grundflächen bis max. 500 m². Zur Abstützung des Gewächshauses befinden sich im Gewächshaus Säulen, die bei manueller Bearbeitung des Bodens kaum stören. Die Lüftung bei zu hohen Außentemperaturen erfolgt über Firstklappen. Gleichzeitig erfolgt darüber auch die Zuführung von CO₂ aus der Außenatmosphäre in das Gewächshaus zu den Pflanzen, da diese im Assimilationsprozeß CO₂ verbrauchen. Leider entweichen bei der Lüftung auch nutzbringende Wärme und Wasserdampf und damit die im Wasserdampf enthaltene Verdampfungswärme.It is known to use for the early harvest of vegetables and greenhouses for plant breeding. These consist in principle of a greenhouse space formed by a protective enclosure and the means necessary for its air conditioning, such as heating, shading, Zusatzbelichtungs-, ventilation and irrigation facilities that can be changed to ~ needs. For individual small businesses, the greenhouses have heights from 2 to 3.5 m and floor areas up to max. 500 m ² . To support the greenhouse, there are columns in the greenhouse that hardly interfere with manual cultivation of the soil. Ventilation at high outside temperatures takes place via ridge flaps. At the same time, the supply of CO ₂ from the outside atmosphere into the greenhouse to the plants takes place, since they consume CO ₂ in the assimilation process. Unfortunately, during ventilation, beneficial heat and water vapor escapes and thus the heat of vaporization contained in the steam.

Es ist bekannt, die schützende Hülle bei Gewächshäusern aus Glas, Plaste und anderen lichtdurchlässigen Stoffen aufzubauen und an diese mehr oder weniger hohen Forderungen an ihre Eigenschaften, z. B. strahlungsdurchlässig und wärmedämmend zu sein, zu stellen.It is known to build the protective shell in greenhouses of glass, plastic and other translucent substances and to these more or less high demands on their properties, eg. B. radiation permeable and heat insulating to be.

So beschreibt die DE OS 300603 ein Klimagewächshaus mit Doppelverglasung, wobei innerhalb der beiden Glasscheiben durch Sonneneinwirkung Wasser verdunstet und an der kälteren Seite des Gewächshauses kondensiert. Die aufgenommene Wärme wird im kondensierten Wasser gespeichert. Nachteilig bei dieser Anordnung ist die prinzipbedingte starke Beschattung durch beschlagene Scheiben und durch die notwendigen wasserverdunstenden Einrichtungen. Durch den erstgenannten Nachteil werden z.T. die Vorteile wieder aufgehoben, die sich durch die gleichfalls bekannte Wahl der Nord-Süd-Richtung des Gewächshauses hinsichtlich der besten Ausnutzung des natürlichen Lichtes ergeben. Es ist auch bekannt, die Form des Gewächshausdaches in diese Aufgabe einzubeziehen. Die üblichen Gewächshäuser verfugen über ein Satteldach. Satteldächer haben bei geringem Materialeinsatz eine hohe Festigkeit. Diese Dachform eignet sich schlecht zum Einbau eines Energieschirmes, da die inneren Streben immer stören. Eine praktikable, kostengünstige Lösung zur Anbringung eines Energieschirmes ist bei dieser Dachform bisher nicht gelungen.Thus, DE OS 300603 describes a climate greenhouse with double glazing, wherein evaporated within the two glass panes by the action of water and condensed on the colder side of the greenhouse. The heat absorbed is stored in the condensed water. A disadvantage of this arrangement is the inherent strong shading by fogged windows and by the necessary water-evaporating facilities. Due to the first-mentioned disadvantage z.T. the advantages that result from the well-known choice of the north-south direction of the greenhouse in terms of the best use of natural light. It is also known to include the shape of the greenhouse roof in this task. The usual greenhouses have a pitched roof. Saddle roofs have a high strength with low material usage. This roof shape is poorly suited to the installation of an energy shield, since the inner struts always bother. A practicable, cost-effective solution for attaching an energy shield has not been successful in this roof shape.

Das in der OS DE 3226499 beschriebene Verfahren geht von einer guten Wärmedämmung der Kulturen im Gewächshaus aus. Die Kulturen sind in Kulturbereiche eingeteilt und gut wärmeisoliert. Das erfordert wenig Heizung, bedingt aber eine schlechte Handhabung bei der Pflege und Ernte der Kulturen. In kleinen, abgeschlossenen Einheiten müssen die Wachstumsfaktoren (Düngung, Atmung) genauer eingehalten werden als in größeren Einheiten, bei denen in sich ein gewisser Ausgleich erfolgt. Beheizt werden übliche Gewächshäuser meist mit einer Warmwasserheizung durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe mit der Brennstelle direkt im Gewächshaus. Die Heizungsrohre sind an den Seitenwänden und/oder im Dachbereich angeordnet.The method described in OS DE 3226499 is based on good thermal insulation of the crops in the greenhouse. The cultures are divided into cultural areas and well insulated. This requires little heating, but requires poor handling in the care and harvest of crops. In small, closed units, the growth factors (fertilization, respiration) must be observed more accurately than in larger units in which a certain amount of compensation takes place. Usually greenhouses are heated with a hot water heating by the burning of fossil fuels with the focal point directly in the greenhouse. The heating pipes are arranged on the side walls and / or in the roof area.

In den letzten Jahren wird auch, vor allem in neuen Anlagen, die Vegetations- oder Fußheizung der Pflanzen angewendet, indem ein Teil der Heizung des Gewächshauses der Pflanzenwurzel direkt in Form von Niedertemperatur (ca. 30⁰C) zugeführt wird. Mit herkömmlichen Verfahren wird die Luft geheizt. Wird die niedrige Temperatur dem Luftheizsystem entnommen, ist im Gewächshaus ein Wärmeumformer vorhanden, der die Vorlauftemperatur von 60 bis 90⁰C auf 30 bis 35°C Fußheizung umformt. Durch den notwendigen Umformer wird aber hochwertige Wärme in kaum mehr thermisch verwertbares Wasser niedriger Temperatur umgewandelt. Ähnliche Nachteile bringt auch das noch verwendete Verfahren der Beimischung. Zum Nährstofftransport der Pflanze von der Wurzel in das Blatt oder die Frucht benutzt die Pflanze Wasser. Das Wasser verdunstet an der Blattoberfläche und erhöht im Gewächshaus die Luftfeuchtigkeit. Damit das in Grenzen bleibt (Schädlingsbefall, Fäulnis), muß gelüftet und gleichzeitig geheizt werden. Das ist eine Verschwendung von Wärmeenergie. Für die Übergangszeit und für Havariefälle haben größere Gewächshausanlagen einen Wärmespeicher. In der Übergangszeit kann darin die Überschußenergie des Tages für die Nachtheizung genutzt werden. Wird der Speicher außerhalb des Gewächshauses installiert, entweichen seine Wärmeverluste ins Freie.In recent years, especially in new plants, the vegetation or Fußheizung of the plants is applied by a part of the heating of the greenhouse of the plant root directly in the form of low temperature (about 30 ⁰ C) is supplied. The air is heated by conventional methods. If the low temperature is taken from the air heating system, a heat exchanger is present in the greenhouse, which converts the flow temperature of 60 to 90 ⁰ C to 30 to 35 ° C Fußheizung. However, the necessary converter converts high-grade heat into hardly any thermally usable low-temperature water. Similar disadvantages also brings the still used method of admixture. The plant uses water to transport nutrients from the root into the leaf or fruit. The water evaporates on the leaf surface and increases the humidity in the greenhouse. To keep this within limits (pest infestation, rot), it must be ventilated and heated at the same time. That's a waste of heat energy. For the transitional period and for emergencies larger greenhouse plants have a heat storage. In the transitional period, the surplus energy of the day can be used for night heating. If the store is installed outside the greenhouse, its heat losses escape to the outside.

Die DDP 221336 bezieht deshalb den Wärmespeicher in den Boden des Gewächshauses mit ein. Der dort ausgewiesene Vorteil der Fußheizung der Pflanze durch die Verlustwärme ist vorhanden. Nachteilig bei dieser Anordnung ist, daß die nach den Seiten und nach unten abgehende Verlustwärme wegen fehlender Isolierung, vornehmlich bei feuchtem Erdreich, verlorengeht. Indessen stellt sich im Laufe der Zeit im Erdreich ein ausgeglichenes Temperaturprofil ein, so daß dann nur noch wenig Wärme aus dem Speicher entweicht. Bei der in der Gewächshauswirtschaft aber immer wieder auftretenden alternierenden Fahrweise des Speichers treten dann Wärmeverluste auf.The DDP 221336 therefore involves the heat storage in the floor of the greenhouse. There the indicated advantage of the foot heating of the plant by the heat loss exists. The disadvantage of this arrangement is that the loss of heat going out to the sides and down is lost because of lack of insulation, especially in damp soil. However, over time, a balanced temperature profile arises in the soil, so that only little heat escapes from the store. When in the greenhouse but repeatedly occurring alternating driving style of memory then occur heat losses.

Es ist weiterhin bekannt, zum Betrieb von Gewächshäusern Wärmepumpen zu verwenden und diese entweder direkt, oder wie in der DEP 3143952 beschrieben, in Verbindung mit Sonnenkollektoren einzusetzen. Bei allen Anwendungen wird Wärme von außen in das Gewächshaus gebracht. Ein konsequenter innerer Energiekreislauf im Gewächshaus zum Zwecke der Minimierung der Aufwandenergie ist nicht zu erkennen.It is also known to use heat pumps for the operation of greenhouses and to use these either directly or as described in DEP 3143952, in conjunction with solar panels. In all applications, heat is brought into the greenhouse from the outside. A consistent inner energy cycle in the greenhouse for the purpose of minimizing the effort energy can not be seen.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, ein für die industrielle Produktion von Pflanzen geeignetes Gewächshaus zu schaffen, welches die Nachteile bekannter Gewächshäuser hinsichtlich des notwendigen Energieaufwandes verringert und eine sinnvolle Anordnung der für den industriellen Betrieb notwendigen technischen Einrichtungen besitzt.The aim of the invention is to provide a suitable for industrial production of plants greenhouse, which reduces the disadvantages of known greenhouses in terms of the necessary energy consumption and has a useful arrangement of the necessary technical facilities for industrial operation.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gewächshaus zu schaffen, das einen konsequenten inneren Energiekreislauf aufweist und mit minimaler Energiezufuhr von außen betrieben wird.The invention has for its object to provide a greenhouse, which has a consistent internal energy cycle and is operated with minimal energy from the outside.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die im wesentlichen in Ost-West-Richtung verlaufende, nach Norden weisende Außenwand (Nordwand) aus einem wärmespeichernden Material besteht, nach außen mit einer Wärmeisolierschicht versehen ist und die Mittel für die Versorgung der Pflanzen im Gewächshausraum enthält.According to the invention the object is achieved in that the extending substantially in the east-west direction, facing north outer wall (north wall) consists of a heat-storing material, is provided to the outside with a heat insulating layer and contains the means for the supply of the plants in the greenhouse ,

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, im Fußbodenbereich der Wand einen gegen das Erdreich wärmeisolierten Speicher anzuordnen, der über eine an sich bekannte Wärmepumpe mit der in der Wand anfallenden Wärme geladen wird. Das Dach des Gewächshauses findet seinen Halt an der Wand und kann demzufolge als zu bevorzugendes Pultdach ausgeführt werden, welches sich auf eine außerhalb befindliche Konstruktion abstützt. Es ist vorteilhafterweise abnehmbar. Bei Bedarf trägt die Wand im oberen Dachbereich einen Wärmeschirm und ein Wasserberieselungsrohr.It has proven to be expedient to arrange in the floor area of the wall a heat-insulated against the ground storage, which is charged via a known heat pump with the heat accumulating in the wall. The roof of the greenhouse finds its grip on the wall and can therefore be carried out as a preferable pent roof, which is supported on an outboard construction. It is advantageously removable. If necessary, the wall in the upper roof area carries a heat shield and a water sprinkler pipe.

In einer zweckmäßigen Ausführungsform kann durch Umschalten des Wärmeflusses die Wand in eine Heizfläche umgewandelt werden.In an expedient embodiment, by switching the heat flow, the wall can be converted into a heating surface.

Ebenso ist es möglich, die Wand partiell biszurTaupunktunterschreitung abzukühlen und dadurch eine Luftentfeuchtung zu bewirken. Das dabei anfallende Wasser wird in den Gießwasserkreislauf zurückgeführt.It is also possible to partially cool the wall to the dew point, thereby causing dehumidification. The resulting water is returned to the irrigation water cycle.

Durch Verbrennung von Kohlenwasserstoffen in der Wand erfolgt die CCVDüngung der Pflanzen, wobei die anfallende Wärme direkt genutzt oder über eine Wärmepumpe im Speicher geladen wird.By incinerating hydrocarbons in the wall, the CCV fertilization of the plants takes place, whereby the resulting heat is used directly or loaded into the storage tank via a heat pump.

embodiment

Anhand der beigefügten Zeichnung soll im folgenden ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben werden. Es zeigt Figur 1: einen Schnitt des erfindungsgemäßen Gewächshauses.Reference to the accompanying drawings, an embodiment of the invention will be described in more detail below. FIG. 1 shows a section of the greenhouse according to the invention.

Das tragende Element des Gewächshauses ist die als Mauer ausgeführte Nordwand 1, welche als kompakte Einheit (sogenannte Funktionswand) Einrichtungen trägt, die die verschiedenen, von der jeweiligen Pflanzenkultur abhängigen Versorgungsfunktionen ausführen, wie Heizen oder Kühlen, Speichern, Beregnen oder Entfeuchten, Beschatten oder Beleuchten, Flüssig- bzw. CO₂-Düngen, Gewächshaushygiene wie Schädlings- und Unkrautbekämpfung. Mit dieser Wand verbunden ist ein Gewächshausraum 2, der nach Süden durch Dachflächen 3 aus Glas oder Plastwerkstoffen abgegrenzt ist. Das Dach 3, vorzugsweise ein Pultdach und abnehmbar, ist an der Wand 1 befestigt und stützt sich auf der außerhalb des Gewächshausraumes angeordneten Stützkonstruktion 14 ab. In energetisch vorteilhafter Weise sind die Dachflächen mehrfach und mit Luftzwischenraum ausgeführt. Die Wand 1 trägt auf der Nordseite eine Wärmeisolierschicht 4, die im wesentlichen auch unterhalb des Erdbodens das Fundament umgibt, in welchem sich ein Wärmespeicher 5 befindet. Letzterer ist über ein Rohrsystem 6, welches u.a. die Aufgabe der Heizung und Kühlung der Wand 1 wahrnimmt, mit einem Rippenrohr? verbunden.The supporting element of the greenhouse is the north wall 1, which carries as a compact unit (so-called functional wall) devices that perform the various crop-dependent supply functions, such as heating or cooling, storage, sprinkling or dehumidifying, shading or lighting , Liquid or CO ₂ fertilizers, greenhouse hygiene such as pest and weed control. Connected to this wall is a greenhouse 2, which is delimited to the south by roofs 3 made of glass or plastic materials. The roof 3, preferably a pent roof and removable, is attached to the wall 1 and is supported on the support structure 14 arranged outside the greenhouse. In energetically advantageous manner, the roof surfaces are executed multiple times and with air gap. The wall 1 carries on the north side of a heat insulating layer 4, which surrounds the foundation substantially below the ground, in which a heat storage 5 is located. The latter is a pipe system 6, which, inter alia, performs the task of heating and cooling the wall 1, with a finned tube? connected.

- 3 - ^OO <*OO- 3 - ^ OO <* OO

Die Südseite der Wand 1 ist mit einer Strahlungsabsorbierenden Schicht 13 versehen, die das Mauerwerk der Wand 1 bei Sonneneinstrahlung aufheizt. Bei Kühlbetrieb, also bei Wärmeentzug aus dem als Sonnenkollektor dienenden Gewächshausraum 2, dient das Rippenrohr 7 sowohl dem Wärmeentzug als auch der Entfeuchtung der Gewächshausluft. Das dabei anfallende Kondenswasser wird über zweckmäßig gestaltete Wasserschalen 8 dem Bewässerungssystem des Gewächshauses wieder zugeführt. _v The south side of the wall 1 is provided with a radiation-absorbing layer 13 which heats the masonry of the wall 1 when exposed to sunlight. In cooling mode, ie in heat extraction from serving as a solar panel greenhouse 2, the finned tube 7 serves both the heat extraction and the dehumidification of the greenhouse air. The accumulating condensation is fed through appropriately designed water bowls 8 the irrigation system of the greenhouse again. _v

An der Wand angebrachte Pflanzschalen 9 können zweckmäßig für die Pflanzenanzucht verwendet werden. Die in manchen Wachstumsperioden der Pflanzen notwendige erhöhte Temperatur wird vorteilhaft durch einen als Vorhang ausgebildeten Wärmeschirm 10 unterstützt.On the wall mounted planters 9 can be used appropriately for plant breeding. The elevated temperature required in some growth periods of the plants is advantageously supported by a heat shield 10 designed as a curtain.

Im Inneren der Wand 1 befinden sich Luftkanäle 11, die ggf. durch einen zeichnerisch nicht dargestellten Ventilator unterstützt, zur Wärmeversorgung und Wärmeverteilung im Gewächshausraum 2 beitragen. In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist ein Arbeitsraum 12 auf der Nordseite des Gewächshauses vorgesehen, der technische Einrichtungen 15, einschließlich der BSR-Technik und Arbeitsflächen für gärtnerische Arbeiten beinhaltet.Inside the wall 1 there are air ducts 11, which possibly supported by a fan, not shown in the drawing, contribute to the heat supply and heat distribution in the greenhouse 2. In an advantageous embodiment of the invention, a work space 12 is provided on the north side of the greenhouse, the technical equipment 15, including the BSR technology and work surfaces for horticultural work includes.

Claims

1. greenhouse, consisting of a greenhouse with a substantially extending in east-west direction outer wall (north wall) and means for heating, humidifying, aerating and exposing the greenhouse space, characterized in that the north wall (1) consists of a heat-storing material , is provided on the outside with a heat insulating layer (4) and contains the means for the supply of the plants in the greenhouse space (2).

2. Greenhouse point!, Characterized in that for heating and cooling of the wall (1) pipes (6) and air channels (11) are arranged.

3. greenhouse according to one or both of items 1 and 2, characterized in that in the floor area of the wall (1) a heat-insulated against the ground heat storage (5) via a known heat pump with the wall (1) is connected.

4. Greenhouse according to any or all of items 1 to 3, characterized in that inside a heat shield (10) and at its highest point a Wasserbesprühungsrohr (7) are arranged, which are supported by the wall (1).

5. Greenhouse according to any or all of items 1 to 3, characterized in that on the wall (1) to the north, a working space (12) connects.

6. Greenhouse according to one or more of the preceding points, characterized in that on the wall (1) planting shells (9) are mounted.

7. Greenhouse according to item 4, characterized by a heat shield (10) designed as a curtain in front of the plant growing area (9).

8. Greenhouse according to one or more of the preceding points, characterized in that on the inside of the wall (1) a radiation-absorbing layer (13) is mounted.