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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kontrolle der Temperatur in
einer geschützten Umgebung, insbesondere in einem Gewächshaus.
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STAND DER TECHNIK
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Das
energetisch günstige Beheizen und Kühlen von Gewächshäusern
ist ein weites Gebiet im Stand der Technik. Die
DE 10 2004 001 139 A1 beschreibt
beispielsweise ein Verfahren zum Beheizen von Treibhäusern
mittels eines Wärmespeichers, welcher die Abwärme
aus dem Kompostieren von Agrarabfällen nutzt. Wegen der
doch begrenzten Leistungsfähigkeit dieser Anlage benötigt
das Gewächshaus aber ein Doppeldach und eine besonders
starke Wärmeisolierung, um auch bei strengem Frost frostfrei
zu bleiben.
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Daneben
gibt es Verfahren zur Bewässerung von Pflanzen in Gewächshäusern,
welche auch die Gewächshaustemperatur regeln. Die russische
Patentschrift
RU 2
112 354 C1 offenbart eine Anlage zum Bewässern
und Beheizen von Gewächshäusern, umfassend unter
anderem einen Wassertank, eine Pumpe, Heizrohre und ein Bewässerungssystem.
Damit wird den Gewächshauspflanzen gezielt vorgewärmtes
Wasser zugeführt. Das Bewässerungssystem umfasst
entsprechend einen öl- oder gasbefeuerten Heizkessel, einerseits zur
Regulierung der Wassertemperatur, anderseits um das Zufrieren der
Leitungen im Winter zu vermeiden.
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Weiterhin
kennt der Stand der Technik eine Vielzahl von Heizverfahren, welche
sich der Abwärme von Kraftwerken oder geothermischer Anlagen
bedienen. Hierbei kommen mehr oder minder groß dimensionierte Wärmetauscher
und Wärmepumpen zum Einsatz. Heute gebräuchliche
Kompressions-Wärmepumpen erreichen eine Energiebilanz von
1:4 bis 1:5. Die Energiebilanz ergibt sich aus der Aufrechnung der
benötigten Energie für die Wärmepumpe
gegen die Energie, die zur Gewächshausheizung nötig
wäre.
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Schließlich
gibt es auch unzählige Verfahren zum direkten Beheizen
von Gewächshäusern. Unter der Vielzahl an Heizsystemen
für Gewächshäuser seien hier vor allem
die Veröffentlichungen
JP
2002-330640 und
JP
1-179632 erwähnt.
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Nachteilig
an den bisherigen Systemen ist, dass sie entweder einen hohen Investitionsbedarf
haben (Wärmetauscher, Rohrsysteme, Solaranlagen usw.),
oder dass man weiter hinzuheizen muss, was bei dem sich entwickelnden
Energiepreis immer teurer wird. Der Stand der Technik stellt sich
als Problem dar.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Das
Problem wird gelöst durch das Verfahren nach Anspruch 1
und die Vorrichtung nach Anspruch 10. Weitere Vorteile und Ausführungsformen
der Erfindung sind den Unteransprüchen 2 bis 9 zu entnehmen.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren eignet sich für
die Temperaturregelung in einem Gewächshaus zum Anbauen,
Kultivieren und Züchten frostempfindlicher Pflanzen in
gemäßigten Breiten, wo nachts und an vereinzelten
Tagen Außentemperaturen von minus 20 Grad Celsius auftreten
können und wo über mehrere Monate im Jahr die
Gefahr von Bodenfrost besteht. Das erfindungsgemäße
Verfahren umfasst ein Bereitstellen eines Brunnens zum Heben von
Grundwasser bekannter Temperatur aus der neutralen Tiefenzone; das
Messen einer allgemeinen Luft- und Bodentemperatur im Gewächshaus
und der Außentemperatur mittels Temperaturfühler;
das Verregnen von Grundwasser aus der neutralen Tiefenzone über
einer Fläche in dem Gewächshaus, sobald die Außentemperatur
unter einen vorgegebenen Wert fällt; das Regulieren der
Menge an verregnetem Grundwasser aus der neutralen Tiefenzone entsprechend
der allgemeinen Luft- und Bodentemperatur im Gewächshaus
damit die im Gewächshaus kultivierten Pflanzen keine Frostschäden
erleiden; sowie die Drainage des verregneten Grundwassers, und das
Versickern lassen oder Rückführen des zur Temperaturregelung
genutzten Grundwassers in den Boden.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verregnen
von Grundwasser aus der neutralen Tiefenzone über einer
Freifläche, wenn die Außentemperatur unter einen
vorgegebenen Bereich fällt, oder die allgemeine Temperatur
im Gewächshaus einen vorgegebenen Wert unterschreitet,
oder beides zugleich. Hierzu wird bevorzugt die allgemeine Gewächshaustemperatur
aus den Werten mehrerer Temperaturmesspunkte ermittelt. Das Flächenverhältnis
von Beregnungsfläche zu Kulturfläche beträgt
für eine wirksame Temperaturregelung 1 zu 2 bis 10, bevorzugt
1 zu 2 bis 6, besonders bevorzugt 1 zu 4.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die Menge
an aus der neutralen Tiefenzone gefördertem und verregnetem
Grundwasser automatisch über die Außentemperatur
und die allgemeine Gewächstemperatur berechnet und geregelt.
Das aus der Tiefenzone geförderte Grundwasser wird bevorzugt über eine
im Gewächshaus bestehende Sprinkleranlage verregnet. Nachdem
nahezu alle modernen Gewächshäuser über
ein Rohrsystem beziehungsweise über eine Beregungsanlage
verfügen, verlangt das erfindungsgemäße
Verfahren vergleichsweise wenige Zusatzinvestitionen. Das Verregnen
erfolgt bevorzugt über eine Sprinkleranlage mit feinen
Düsen.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren eignet sich gut für
den Anbau von frostempfindlichen, nässeliebenden Pflanzen,
insbesondere von Blumen. Gut geeignet ist es für die Anzucht
von Schwertliliengewächsen (Iridaceae), Liliengewächsen
(Liliidae), insbesondere Freesien, Spargelgewächsen (Asparagales),
Hahnenfußgewächsen (Ranunculaceae), insbesondere
Ranunkeln, Anemonen, Anemonen-Schmuckblume (Callianthemum anemonoides)
und Windröschen, Megaleranthis, Trollblumen (Trollius),
Eranthis, Adonisröschen (Adonis), Eisenhut (Aconitum),
Feldrittersporne (Consolida), Rittersporne (Delphinium), Christrose
oder Nieswurz (Helleborus), Akelei (Aquilegia). Es sollte sich eignen
für Gemüse und Salat, insbesondere Feldsalat.
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Vermeidung
von Frosttemperaturen in einem Gewächshaus für
gemäßigte Breiten, umfassend mindestens eine Pumpenanlage
zum Heben von Grundwasser aus der neutralen Tiefenzone an die Oberfläche;
Temperaturfühler (8, 10) zum Messen der
Außentemperatur und einer allgemeinen Luft- und Bodentemperatur
im Gewächshaus, welche Signale an eine Steuereinheit zur
Steuerung der Pumpenanlage senden; ein Leitungssystem und eine Sprinkleranlage
zum Verregnen von Grundwasser aus der neutralen Tiefenzone über
einer Fläche in dem Gewächshaus; sowie Mittel
zum automatischen Verändern der Förderleistung
der Pumpenanlage entsprechend den Signalen der Temperaturfühler.
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Unteraspekte
der Erfindung betreffen Verfahren mit den Schritten: Bereitstellen
einer Bewässerungsanlage und Versorgung derselben mit Grundwasser;
Messen der Temperatur außerhalb der geschützten
Umgebung, zum Beispiel des Gewächshauses, und der Temperatur
und Luftfeuchtigkeit innerhalb der geschützten Umgebung;
Verregnung von Wasser über einer begrenzten Freifläche,
die sich zwischen Anbauflächen innerhalb der geschützten
Umgebung befindet; und Versickern lassen des Wassers im Boden.
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Dadurch,
dass Grundwasser verregnet wird, kann die Temperatur in der geschützten
Umgebung leicht frostfrei gehalten werden; und es wird auch zugleich
die Luftfeuchtigkeit reguliert. Vorzugsweise wird die Verregnung
so gesteuert, dass sie nur stattfindet, wenn die Außentemperatur
einen vorbestimmten erlaubten Bereich verlässt. Der erlaubte
Temperaturbereich kann zwischen 0 und 15 Grad Celsius liegen, bevorzugt
3 bis 10 Grad Celsius. Die Verregnung kann auch von der Temperatur
und/oder der Luftfeuchtigkeit in der geschützten Umgebung
abhängig gemacht werden. Wenn also die Innentemperatur
unter einen Wert von beispielsweise 5 Grad Celsius fällt,
wird das Verregnen von in der Regel 10 bis 15 Grad Celsius warmen
Grundwasser aus der neutralen Tiefenzone dazu beitragen, dass die
Temperatur im Gewächshaus frostfrei bleibt.
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Die
Verregnung des Grundwassers wird bevorzugt so gesteuert, dass Temperatur
und Luftfeuchtigkeit im Gewächshaus sich innerhalb vorgegebener
Bereiche bewegen. Erfindungsgemäß ist das zur
Verregnung verwendete Wasser Grundwasser, das vor Ort aus der neutralen
Tiefenzone gefördert wird. Durch das Verregnen und Versickern
wird das Grundwasser wieder dem Boden zugeführt. Es muss
somit keine Energie zum Heizen des Gewächshauses aufgebracht
werden, sondern nur zur Förderung des Grundwassers.
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Dies
ist insbesondere bei Frost von Bedeutung. Durch das Verregnen von
(im Verhältnis zur Außentemperatur) warmem Grundwasser
im Inneren des Gewächshauses erhöhen sich sowohl
Temperatur als auch die Luftfeuchte. Bei kühlen oder frostigen
Außentemperaturen schlägt sich an den Innenscheiben
des Gewächshauses Kondenswasser ab und an besonders kalten
Oberflächen bildet sich eine Reifschicht. Eine so gebildete
dicke Reifschicht an den Innenscheiben des Gewächshauses
bewirkt eine verbesserte thermische Isolierung des Gewächshauses.
Versuche haben gezeigt, dass das Gewächshaus auch bei ständigen
Außentemperaturen von unter minus 15 Grad Celsius, kurzzeitig
auch bei minus 20 Grad Celsius, allein durch Verregnen von Grundwasser
aus der neutralen Tiefenzone frostfrei gehalten werden kann. Durch
die so einsetzende verbesserte thermische Isolierung des Gewächshauses
bei Frostgraden entfällt auch die Notwendigkeit einer kostspieligen
Doppelbedachung oder anderer zusätzlicher Isolationsmaßnahmen.
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Durch
die Zuführung von Wärme durch Grundwasserverregnung
lassen sich im Gewächshaus ohne komplizierte technische
Einrichtungen relativ konstante Temperaturen erzielen, zumal die
technischen Investitionen bereits in den meisten Gewächshäusern
für andere Zwecke vorhanden sind. Kostenträchtige
Heiz- und Wärmetauschersysteme wie Kompressions-Wärmepumpen,
Solaranlagen oder besondere Wärmeaustauscher sind nicht
erforderlich.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren erlaubt aufs Jahr eine
etwa zehnfache Nutzung der eingesetzten Energie. Die sogenannte
Energiebilanz von 1:10 ergibt sich aus dem Verhältnis der
benötigten Energie für die Wasserförderung
gegenüber der eingesparten Energie zur Gewächshausheizung.
Damit ist eine Vorrichtung, die sich dieses Verfahren zunutze macht
weitaus effizienter als handelsübliche Wärmepumpen,
die nur eine Energiebilanz von 1:4 bis 1:5 besitzen.
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Die
Effizienz kann noch erhöht werden, wenn man zum Verregnen
des Grundwassers eine Sprinkleranlage mit feiner verregnenden Düsen
verwendet. Bei hohen Außentemperaturen führt eine
feine Zerstäubung dazu, dass das Wasser schon beim Austreten
in Wasserdampf übergeht beziehungsweise schneller verdunstet,
was zu einer Abkühlung der Umgebung führt. Bei
niederen Temperaturen hingegen wird nach dem Austritt mehr Kondensationswärme
frei. Feinere Düsen verlangen aber einen höheren
Wasserdruck und eine höhere Pumpleistung, so dass die Düsen
nicht beliebig klein werden dürften.
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In
einer Ausführungsform der Erfindung wird die Gesamtfläche
in der geschützten Umgebung so aufgeteilt, dass pro 4 Einheiten
Anbaufläche 1 Einheit Freifläche zur Verregnung
gegenüber steht. Je nach Bedarf können auch andere
Verhältnisse gewählt werden. Die Freifläche
dient dazu, das verregnete Wasser aufzufangen und durch Versickerung
dem Erdreich wieder zuzuführen.
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In
einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt ein
regelmäßiger Wechsel der Beregnungsflächen.
Dieser Wechsel kann insbesondere in jährlichen Abständen
vorgenommen werden oder bei einem Kulturwechsel. Vorteilhaft dabei
ist, dass natürlich im Wasser vorkommende Nährstoffe
auf der Freifläche ausgefällt werden, und sich
hier anreichern können. Je nach Qualität des verregneten
Grundwassers kann dadurch eine künstliche Düngung
des Bodens mit Spurenelementen wie Eisen, Mangan, Kupfer usw. entfallen. Durch
den Wechsel der Anbau- und Freiflächen wird die Bodengare
verbessert und mit Nährstoffen angereichert. Gleichzeitig
kann durch das Ausfällen Grundwasser belastender Salze
und deren Zuführung in die Pflanzenernährung die
Grundwasserqualität verbessert werden. Dazu muss allerdings
sichergestellt werden, dass die verwendeten Beregnungsflächen
vor Inbetriebnahme frei von leicht löslichen Salzen sind,
um einen Austrag dieser Salze ins Grundwasser zu vermeiden.
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Weiterhin
enthält Grundwasser regelmäßig mehr als üblich
Hydrogencarbonat. Bei der Verregnung von Grundwasser wird somit
partiell Kohlendioxid frei, so dass eine Kohlendioxid-Düngung
der Kultur in besonderem Maß gewährleistet ist.
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Das
Verregnen erhöht die Feuchtigkeit in einem kühlen
Gewächshaus so stark, dass sich quasi überall Kondenswasser
niederschlägt und auf die Kulturen niedertropft. Durch
dieses Kondenswasser werden die Pflanzen auf den Kulturflächen
im Inneren des Gewächshauses ständig so benetzt,
dass überraschenderweise Grauschimmel und die in Gewächshäusern
chronisch auftretenden Pilzkrankheiten auf ökologische
Art, ohne den Einsatz von Pflanzenschutzmitteln, einfach abgewaschen
werden und gar nicht erst entstehen.
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Das
hier beschriebene Verfahren ist vor allem anwendbar, wenn auf den
Anbauflächen Schnittblumen wie Freesien, Anemonen oder
Ranunkeln oder Feldsalat, angebaut wird. Der Anbau weiterer Pflanzen
ist denkbar.
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Das
hier beschriebene preiswerte und effiziente Verfahren ermöglicht
also gleichzeitig die Kontrolle der Luftfeuchtigkeit und Temperatur
in einer geschützten Umgebung, ohne dass zusätzliche
Heizenergie in das System eingeführt werden muss.
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Weiter
wird der Bedarf an zusätzlicher thermischer Isolation für
die geschützte Umgebung reduziert.
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Die
Erfindung umfasst des Weiteren eine Vorrichtung zur Ausführung
des Verfahrens, umfassend eine Pumpe, die Grundwasser an die Erdoberfläche
fördert; einen Fühler zur Messung der Temperatur
außerhalb der geschützten Umgebung; einen Fühler
zur Messung von Temperatur und Luftfeuchtigkeit innerhalb der geschützten
Umgebung; eine Bewässerungsanlage zur Verregnung des Grundwassers über
Freiflächen, die sich zwischen Anbauflächen innerhalb
der geschützten Umgebung befinden; eine Kontrolleinheit
zum Ein- und Ausschalten der Pumpe und der Bewässerungsanlage;
ein Leitungssystem zur Versorgung der Bewässerungsanlage
mit Grundwasser. Die Bewässerungsanlage kann eine übliche
Sprinkleranlage sein. Ebenfalls Teil der Erfindung ist die Verwendung
der vorgenannten Vorrichtung innerhalb eines Gewächshauses
zum Anbau von Schnittblumen oder Gemüse.
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Es
werden nun weitere Vorteile sowie Ausführungsformen an
Beispielen mit Bezug auf die anliegenden Abbildungen beschrieben.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN
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Es
zeigt:
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1 eine
schematische Zeichnung einer erfindungsgemäßen
Verregung von Grundwasser aus der neutralen Tiefenzone in einem
Venlo-Glasgewächshaus zur Vermeidung von Frostschäden
an Pflanzen;
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2A–E
Kurvendiagramme des jahreszeitlichen Verlaufs der Grundwassertemperatur
an topographisch verschiedenen Messstellen in Abhängigkeit
von der Tiefe.
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EINGEHENDE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Je
nach topographischen Gegebenheiten besitzt ab einer gewissen Tiefe
das Grundwasser nahezu stets die gleiche Temperatur. Die Eindringtiefe
der jahreszeitlichen Temperaturschwankungen hängt ab von
geogenen Faktoren wie Flurabstand, Wärmeleitfähigkeit
der Gesteine, Grundwasserneubildung und von anthropogenen Faktoren.
Nachstehend wird als neutrale Zone die Tiefenlage des Grundwassers
bezeichnet, wo die Wassertemperatur im Wesentlichen nicht mehr schwankt.
Im Raum Berlin-Brandenburg liegt die neutrale Zone in einer Tiefe
von 15 bis 25 m (Henning, A. & Limberg A., Das Grundwasser-Temperaturfeld
von Berlin. Brandenburgische Geowiss. Beitr., 2, 1, S. 97–104,
Kleinmachnow).
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2A–D
zeigen die jahreszeitlichen Temperaturschwankungen des Grundwassers
an vier Grundwassermessstellen ähnlicher geologischer Lage
(Wechsel von Fein- und Mittelsanden in den ersten zehn Bodenmetern)
aber mit unterschiedlicher Besiedlungsstruktur, sowie die jahreszeitliche
Veränderung des Temperaturverlaufs in den ersten 30 Metern
unter der Geländeoberkante. Die festgestellten Temperaturen
und der Temperaturverlauf sind abhängig vom Standort der
Grundwassermessstelle. Die niedrigsten Grundwassertemperaturen an
der Grundwasseroberfläche treten in der Regel im Frühjahr
auf (Februar bis Mai), die höchsten im Spätsommer
(September bis Oktober), wobei es aber Ausnahmen gibt. Zum Beispiel
lagen an einer Messstelle (4110) die höchsten Grundwassertemperaturen
im Winter (Januar), die niedrigsten im Sommer (Juli) vor, was sich
dadurch erklärt, dass diese Messstelle mitten in einer
dichten Industrieansiedlung mit mehreren großen Abwärmeproduzenten
in unmittelbarer Nähe zu einem Oberflächengewässer
lag. Über das ganze Jahr ist aber eine Temperaturanomalie
mit jahreszeitlichen Temperaturschwankungen von nur ca. 1°C
zu beobachten. Auch die Form des Temperaturverlaufs der Messstellen
329 und 4103 unterhalb der neutralen Zone weisen auf instationäre
Temperaturverhältnisse hin. Dies bedeutet, dass langfristig
aufgrund anthropogener Aktivitäten mit einer Erhöhung
der Grundwassertemperaturen zu rechnen ist.
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2E zeigt
ein jahreszeitliches Grundwassertemperatur-Tiefenprofil von knapp
100 ausgewählten Messstellen in Bayern. Die Messungen der
Grundwassertemperatur erfolgten an definierten Tiefenmesspunkten,
und zwar an jeder Messstelle vom Wasserspiegel bis zur Sohle beziehungsweise
bis zur Unterkante der eingebauten Filterrohre und zwar auf Grundlage
einer Richtlinie der Länderarbeitsgemeinschaft Wasser.
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In
der Tabelle 1 sind zusammengefasst ausgewählte Temperaturkennwerte
für unterschiedliche Besiedlungsbereiche gegenübergestellt.
Der Flurabstand betrug jeweils 5 Meter.
| Messstelle
Besiedlungsstruktur | Tiefsttemperatur
[°C] | Höchsttemperatur
[°C] | Temperatur neutrale
Zone [°C] | Tiefe
der neutralen Zone [m] |
| Messstelle
4640 Überwiegend Vegetation | 9 | 13 | 10 | 20 |
| Messstelle
329 Mittlere Siedelungsdichte | 10 | 14 | 11 | 20 |
| Messstelle
4103 Hohe Siedelungsdichte | 12 | 14 | 12 | 20 |
| Messstelle
4110 Industrie-Ansiedlung | 13 | 15 | 14 | 35 |
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Tabelle
1 ist zu entnehmen, dass mit der Besiedlungsdichte die Grundwassertemperatur
ansteigt. In Waldgebieten liegen in Deutschland die Tiefsttemperaturen
in der neutralen Zone aber immer noch bei über neun Grad
Celsius, während in urbanen Räumen das Grundwasser
zumeist mehr als 2 Grad wärmer ist.
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Die
Werte zeigen, dass in Mitteleuropa die Grundwassertemperatur bei
etwa 10 Grad Celsius liegt. Im dichtbesiedelten Rheintal liegen
nach eigener Messung in der neutralen Tiefenzone die Grundwassertemperaturen
bei bis zu 14 Grad Celsius. Nachdem Unterglas-Gartenbau in der Regel
in urbanen Räumen und Siedlungsgebieten erfolgt, und zudem
sehr viele Gartenbaubetriebe eigene Brunnenanlagen besitzen, kann
die Wärme des Grundwassers aus der neutralen Tiefenzone
ohne Weiteres durch die erfindungsgemäße Sprühverregung
genutzt werden,
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1 zeigt
ein Gewächshaus mit einer Anlage zur erfindungsgemäßen
Sprühverregnung von Grundwasser aus der neutralen Tiefenzone,
sobald die Außentemperaturen Minusgrade erreichen. Ein
Fühler 8 misst die Temperatur im Außenbereich 2 und
ein anderer Fühler 10 misst Temperatur und Luftfeuchtigkeit
im Innenbereich 6 eines Gewächshauses 4 mit
Kulturflächen 16 und Freiflächen 18.
Das Verhältnis von Kulturflächen zu Freiflächen
beträgt 4:1. Die Fühler 8 und 10 sind über
eine Steuereinheit 24 mit einer Pumpe 12 verbunden,
die Grundwasser aus dem Boden 20 fördert und in
ein Leitungssystem 22 einspeisen. Die Bewässerungsanlage 14 verregnet
das geförderte Grundwasser über den Freiflächen 18,
wo es wieder im Boden 20 versickert. Die Steuereinheit 24 kann,
je nach Bedarf, so eingestellt werden, dass die Pumpe 12 nur
bei bestimmten Messwerten von Fühler 8 und/oder
Fühler 10 anspringt.
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BEISPIEL
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Anzucht und Kultivierung von
frostempfindlichen Freesien unter Glas im Raum Mannheim
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Es
wurden regelmäßig Freesien in mehreren nebeneinander
liegenden offenen Venlo-Gewächshäusern (Gewächshäuser
in Stahl-Glas-Bauweise als Venlo-Blöcke, Breite jeweils
4,6 m) jeweils in den Wintermonaten von 2005 bis 2008 gezüchtet.
Die Gewächshäuser lagen im Rheintal (Raum Mannheim),
wo das Grundwasser in der neutralen Tiefenzone (ab 7,5 m) das ganze
Jahr über eine Temperatur von 12 Grad Celsius besitzt.
In diesem Zeitraum waren in einigen Winternächten Fröste
von bis zu minus 15 Grad zu überstehen. Es erfolgte keine
Zuheizung. Die Freesien wurden auf gewachsenem Boden gehalten. Durch
die temperaturstabilisierende Grundwasserverregnung auf einem Fünftel
der Gewächshausfläche waren die Pflanzen vor Frost geschützt.
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Durch
dieses Vorgehen konnte eine Energieeinsparung von ca. 15 L Heizöl
pro Quadratmeter Anbaufläche und Jahr erzielt werden. Dies
entspricht einer Einsparung von ca. 150 kWh Heizenergie pro Quadratmeter,
wobei die notwendige Energie für die Grundwasserförderung
nur 15 kWh betrug. Dies entspricht einer zehnfachen Nutzung der
eingesetzten Energie bzw. einer Energiebilanz von ca. 1:10.
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Durch
die ständige Benetzung der Pflanzen mit Kondenswasser wurde
auch der Einsatz von Fungiziden und Pestiziden überflüssig.
Pilze der Gattung Botrytis sind bedeutende Phytopathogene, die hohen
Schaden an vielen wichtigen Schnittblumen und anderen Agrarerzeugnissen
verursachen. Sie werden häufig chemisch, zum Beispiel mit
Fenbutatinoxid, Pyrimethanil, Fludioxonil, Cyprodinil oder Fenhexamid
bekämpft.
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Überraschend
war zu beobachten, dass aber keine Grauschimmelfäule mehr
auftrat. Es wird vermutet, dass Sporen und Schädlinge durch
die hohe Luftfeuchtigkeit und die erfindungsgemäß erzielte
ständige Benetzung der Pflanzen einfach ausverdünnt
und abgewaschen werden
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Auch
für die menschliche Gesundheit stellt Botrytis vor allem
durch sein hohes allergenes Potential eine Gefährdung dar.
Die Gattung zählt zu den bedeutendsten Allergenen unter
den Schimmelpilzen. Im Einzelnen waren folgende Verbesserungen gegenüber
dem Mittel der Vorjahre zu beobachten: TABELLE 1
| Pflanzenteil
(Freesien) | Krankheit | Befallstärke |
| Blüte | Grauschimmelfäule
(Botrytis cinerea) | Reduktion
90% |
| Blatt | Grauschimmelfäule
(Botrytis) | Reduktion
100% |
| Blatt | Fusarium | Reduktion
100% |
| Tierische
Schädlinge | Läuse | Reduktion
90% |
| | Tripse | Reduktion
100% |
| | Spinnmilben | Reduktion
100% |
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Bei
den anderen Pilzerregern, die über das Blatt eindringen,
wie echter und falscher Mehltau sowie Blattfleckenpilze, sind ähnliche
Ergebnisse zu erwarten. Letztere Krankheiten bekommen Freesien aber
nicht. Dies bedeutet, dass im Schnitt beim Pflanzenschutz eine über
90 prozentige Verbesserung erhalten wurde.
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Weiterhin
führte die Grundwasserverregnung zu einem besseren Wachstum.
Das Grundwasser im Raum Mannheim ist carbonathaltig und dadurch
wurde, ohne zusätzliche Begasung, im Gewächshaus
regelmäßig und ständig eine CO2-Konzentration von 1000–1200 ppm
erhalten. Die Grundwasserverregnung erfolgte durchgängig
von Oktober bis Ende April. Die Temperatur des Grundwassers aus
der Tiefenzone und und die natürlichen Lichtgegebenheiten
in Mitteleuropa zwischen Oktober bis April stellen ein optimales
Licht-Temperatur-Verhältnis für ein gesundes Planzenwachstum
im Winter dar. Die optimale Wachstumstemperatur bei Schnittblumen
beträgt nämlich ca. 20°C. Eine solche
Temperatur führt aber im Winter wegen der geringen Menge
an natürlichem Licht zu dünnen, weichen Stielen,
so dass zur Verbesserung der Pflanzenqualität mit Kunstlicht
nachgeholfen werden muss. Dies ist ökologisch und bei den
derzeitigen und zukünftigen Energiekosten auch ökonomisch
nicht vernünftig.
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Eine
Temperaturführung von 6–12°C ist bei
den mitteleuropäischen Lichtverhältnissen im Winter
besser und führt bei Schnittblumen wie Freesien zu gesünderen
Pflanzen. Die ständige Verregnung von Grundwasser aus der
Tiefenzone in Verbindung mit einer CO2-Einstellung
zwischen 1000–1200 ppm stellen somit im Winter qualitätsoptimierte
Pflanzenwachstumsverhältnisse für Schnittblumen
her. Zudem wird durch die Grundwasserverregnung eine bessere Temperaturverteilung
im Gewächshaus erreicht. Wird das Gewächshaus
nämlich trocken, mit warmer Luft beheizt, sind die Pflanzen
anfälliger gegenüber Schädlingen, da
die Lufttemperatur in der Regel 6 bis 8 Grad Celsius über
der optimalen Temperatur liegt. Bei zeitweiliger Sonneneinstrahlung
steigt die Temperatur im Gewächshaus noch weiter über
die optimale Wachstumstemperatur an.
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Bei
Freesien steht ein Stilgewicht von 18 Gramm für Extra-Qualität,
und ein Stielgewicht von 25 Gramm für Super-Qualität.
Die permanente Grundwasserfeinverregnung im Gewächshaus
erlaubte bei Freesien im Zeitraum 2005 bis 2008 ein mittleres Stielgewicht
von über 30 Gramm. Es wurde in den Jahren sogar bis zu
39–40 Gramm pro Stiel erreicht. Die produzierte Qualität
lag somit weit über konventionell produzierten Schnittblumen.
Normalerweise ist auf Versteigerungen für Freesien eine
50er-Bündelung vorgeschrieben, um das übliche
Bündelgewicht uu gewährleisten. Für erfindungsemäß hergestellte
Freesien konnten eine Ausnahmegenehmigung und eine 20er-Bündelung
auf Blumenversteigerungen erlangt werden.
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Insgesamt
waren bei Freesien folgende Verbesserungen in Beschaffenheit und
Produktion zu beobachten: TABELLE II
| KRITERIUM | VERÄNDERUNG |
| Stielgewicht
gegenüber herkömmlicher Produktion | +20–30% |
| Kulturzeit
zwischen Kulturanlage und Ernte | +10–20% |
| Stiele
pro Quadratmeter während der Kulturdauer | +20–30% |
| Stiele
pro Tagesquadratmeter | +10–20% |
| Erntegewicht
je Tagesquadratmeter | +30–40%. |
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Wie
erwähnt konnte die Produktion ohne Zusatzbeleuchtung für
die Wintermonate erfolgen. Die oben genannten Werte sind nur erzielbar
bei kontinuierlich über 100% Luftfeuchtigkeit und Nebelbindung
im Gewächshaus, um einen ständigen warmen Taubelag
auf den Pflanzen aufrecht zu erhalten. Bei einer Trockenbeheizung
ist dies nicht möglich. Durch die ständige Benetzung
der Pflanzen mit Kondenswasser werden Phytophatogene und tierische
Schädlinge weiterhin ausverdünnt und abgewaschen.
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Weil
das verregnete Grundwasser vor Ort versickert werden kann und dem
Grundwasser wieder zufließt, wurden auch keine Wasserabgaben
(sogenannter Wasserpfennig) fällig, denn das Verfahren
erfüllte die Voraussetzungen für eine Befreiung
von den Wasserabgaben. Es verbraucht letztlich kein Wasser, sondern
es wird eine ökonomisch und ökologisch wertvolle
Alternative für eine Gewächshausheizung zur Verfügung
gestellt, die der anthropogenen Erwärmung des Grundwassers
entgegenwirkt und den Einsatz von Fungiziden und Pestiziden erübrigt.
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Die
Messung der allgemeinen Luft- und Bodentemperatur im Gewächshaus
und außerhalb des Gewächshauses kann selbstverständlich
auch manuell und über Erfahrungswerte erfolgen. Da der
Gärtner sowieso nahezu jeden Tag im Gewächshaus
arbeitet, kann er entsprechend den aktuellen Bedürfnissen,
Erfahrungswerten und dem Wetterbericht die Menge an zu verregnendem
Grundwasser für die Beheizung des Gewächshauses
abschätzen. Die Erfindung ist daher nicht auf automatische
Regelungsanlagen beschränkt sondern liegt in einem Verfahren
zur feuchten Beheizung von Gewächshauskulturen durch permanente
Vernebelung oder Verregnung von Grundwasser aus der Tiefenzone im
Winter.
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Weitere
Ausführungsformen der Erfindungen kann der Fachmann den
beiliegenden Ansprüchen entnehmen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102004001139
A1 [0002]
- - RU 2112354 C1 [0003]
- - JP 2002-330640 [0005]
- - JP 1-179632 [0005]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - Henning, A. & Limberg A., Das
Grundwasser-Temperaturfeld von Berlin. Brandenburgische Geowiss.
Beitr., 2, 1, S. 97–104, Kleinmachnow [0032]