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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erhöhen einer Menge an Sonnenlicht in einem Gewächshaus, eine Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens sowie ein mit einer derartigen Einrichtung ausgestattetes Gewächshaus.
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Gewächshäuser, die auch Glashäuser oder Treibhäuser genannt werden können, werden seit vielen Jahren verwendet. Durch sie wird das geschützte und kontrollierte Kultivieren von Pflanzen ermöglicht. Sie schützen einerseits die Pflanzen vor Niederschlägen oder starken Winden und sorgen andererseits durch den Treibhaus- oder Glashauseffekt für eine im Vergleich zur Außentemperatur außerhalb des Gewächshauses deutlich erhöhte Innentemperatur. Auf diese Weise können die für bestimmte Pflanzen nötigen Wachstumsbedingungen im Innern des Gewächshauses optimiert oder wie beispielsweise für einen ganzjährigen Gemüseanbau im mitteleuropäischen Raum erst geschaffen werden.
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Das Wachstum von Pflanzen wird von einer Vielzahl unterschiedlicher Faktoren bestimmt, wobei die wichtigsten vier Faktoren Nährstoffe, Wasser, Umgebungstemperatur und Licht sind. Innerhalb von Gewächshäusern müssen diese in möglichst optimalen Parameterbereichen gehalten werden. Dazu müssen beispielsweise in Gewächshäusern wachsende Pflanzen bewässert und gedüngt werden.
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Gewächshäuser weisen eine Eindeckung auf, die für sichtbares Licht transparent ist und traditionell aus Glas, heute jedoch oft auch aus transparenten Kunststoffplatten oder -folien besteht. Sonnenlicht, das von außen auf das Gewächshaus trifft, dringt durch diese Eindeckung ein und sorgt für die Beleuchtung der im Gewächshaus wachsenden Pflanzen. Aufgrund des Treibhaus- oder Glashauseffektes kommt es zudem zu einer deutlichen Erwärmung der Luft im Innenraum des Gewächshauses im Vergleich zur Außentemperatur.
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Aus der
DE 37 37 780 C2 ist ein Gewächshaus bekannt, bei dem an einer Seite Reflektionsplatten angeordnet sind, die Sonnenlicht, das in das Gewächshaus eindringt, jedoch nicht direkt auf die Pflanzen trifft, reflektiert und den Pflanzen zuführt. Zudem verfügt das Gewächshaus über eine Jalousie, die insbesondere nachts geschlossen wird, um ein Auskühlen des Gewächshauses während der Nachtstunden zu vermeiden.
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Sollte die auf diese Weise eingestrahlte Menge des Sonnenlichtes für die im Gewächshaus wachsenden Pflanzen nicht ausreichen, muss für künstliche Beleuchtung, beispielsweise durch Tageslichtleuchten, gesorgt werden und das Gewächshaus gegebenenfalls beheizt werden. Die dafür benötigten Anlagen sind in der Anschaffung kostenintensiv, müssen regelmäßig gewartet werden und benötigen zudem Strom, so dass der Energiebedarf eines Gewächshauses deutlich ansteigt. Dies hat neben den erhöhten Preisen für die in Gewächshäusern wachsenden Pflanzen, beispielsweise Gemüse, auch eine verringerte Umweltverträglichkeit zur Folge.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und Einrichtungen vorzuschlagen, mit der die künstlich dem Gewächshaus zuzuführende Licht- und Wärmemenge reduziert werden kann und die dennoch wartungsarm und kostengünstig ist.
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Die vorliegende Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch ein Verfahren zum Erhöhen der Menge an Sonnenlicht in dem Gewächshaus, wobei bei dem Verfahren Sonnenlicht auf wenigstens ein außerhalb des Gewächshauses angeordnetes erstes Reflektorelement fällt, von dessen erster Reflektorfläche zumindest teilweise auf wenigstens ein innerhalb des Gewächshauses angeordnetes zweites Reflektorelement fällt und von dessen zweiter Reflektorfläche zumindest teilweise auf eine Pflanzfläche reflektiert wird.
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Die vorliegende Erfindung löst die gestellte Aufgabe zudem durch eine Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie wenigstens ein erstes Reflektorelement mit einer ersten Reflektorfläche aufweist zum Anordnen außerhalb des Gewächshauses derart, dass Sonnenlicht, das auf die erste Reflektorfläche fällt, an der ersten Reflektorfläche zumindest teilweise in das Gewächshaus reflektiert wird und dadurch, dass sie wenigstens ein zweites Reflektorelement mit einer zweiten Reflektorfläche zum Anordnen innerhalb des Gewächshauses aufweist, das so angeordnet werden kann, dass das von der ersten Reflektorfläche reflektierte Sonnenlicht wenigstens teilweise von der zweiten Reflektorfläche auf eine Pflanzfläche reflektiert wird.
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Durch das erste Reflektorelement wird folglich mehr Sonnenlicht in das Gewächshaus geleitet. Dies hat eine größere Helligkeit innerhalb des Gewächshauses sowie eine weitere Erwärmung der Luft im Inneren des Gewächshauses zur Folge. Auf diese Weise lässt sich die nötige künstliche Beleuchtung und/oder Erwärmung deutlich reduzieren.
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Die erste Reflektorfläche des wenigstens einen ersten Reflektorelementes hat folglich hauptsächlich die Aufgabe, zusätzliches Sonnenlicht in das Gewächshaus zu leiten. In einem optimalen Fall kann das Sonnenlicht, das von der ersten Reflektorfläche reflektiert wird, direkt auf die Pflanzfläche geleitet werden, auf der sich die Pflanzen befinden. Für den Fall, dass dies nicht oder nicht für das gesamte von der ersten Reflektorfläche reflektierte Sonnenlicht möglich ist, ist innerhalb des Gewächshauses wenigstens ein zweites Reflektorelement angeordnet, so dass die Pflanzfläche noch besser ausgeleuchtet wird. Natürlich ist es möglich, auch mehrere erste Reflektorelemente vorzusehen, wobei das von der ersten Reflektorfläche der mehreren ersten Reflektorelemente reflektierte Sonnenlicht auch auf mehrere zweite Reflektorelemente treffen kann, um von diesen auf die Pflanzfläche reflektiert zu werden.
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Für die konstruktive Ausgestaltung insbesondere des wenigstens einen ersten Reflektorelementes gibt es eine Reihe unterschiedlicher Möglichkeiten, die je nach Einsatzzweck und Gegebenheiten Vorteile aufweisen können. Als wenigstens eines erstes Reflektorelement können beispielsweise Spiegelelemente verwendet werden, die beispielsweise eine metallische oder mit Metall beschichtete Oberfläche aufweisen. Diese Spiegelelemente können in dafür vorgesehenen Rahmen oder Halterungen befestigt und angeordnet werden. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass die Reflektorelemente stabil ausgestaltet werden können und dennoch einfach montierbar und lösbar sind. So kann beispielsweise während der Sommermonate, in denen eine zusätzliche Beleuchtung des Innenraums des Gewächshauses nicht notwendig sein muss, auf die Einrichtung verzichtet werden. Die Spiegelelemente können in diesem Fall einfach aus den Halterungen oder Rahmen entfernt und sicher gelagert werden. Die von den Spiegelelementen zuvor abgedeckte Fläche kann als zusätzliche Pflanzfläche außerhalb von Gewächshäusern verwendet werden. Während der Wintermonate hingegen, in denen eine zusätzliche Beleuchtung im Innenraum des Gewächshauses nötig ist, werden die Spiegelelemente einfach in die dafür vorgesehenen Halterungen oder Rahmen eingesetzt und reflektieren einfallendes Sonnenlicht ins Innere des Gewächshauses.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das wenigstens eine erste Reflektorelement als Wasserfläche ausgebildet. Diese Wasserfläche kann beispielsweise die Oberfläche eines Teiches oder eines kleinen Sees sein, der in diesem Fall vorteilhafterweise möglichst windgeschützt angeordnet ist. Die Wasserfläche reflektiert das auftreffende Sonnenlicht in das Gewächshaus und erfüllt so ebenfalls die Aufgabe des wenigstens einen ersten Reflektorelementes. Insbesondere in den Sommermonaten, wenn eine zusätzliche Beleuchtung im Inneren des Gewächshauses nicht nötig ist, wirkt ein Teich oder ein kleiner See optisch und ästhetisch ansprechend und/oder kann als Anbaufläche für Wasserpflanzen genutzt werden. Alternativ dazu kann die Wasserfläche auch als Wasserfilm ausgebildet sein, der beispielsweise über einen polierten Gesteinsblock, beispielsweise Granit, geleitet wird. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn beispielsweise ein Bachlauf vorhanden ist, so dass keine separate Pumpe installiert werden muss, die das Wasser über die zu benetzende Oberfläche leitet. Je dünner der über die Oberfläche geleitete Wasserfilm ist, desto glatter ist seine Oberfläche und desto besser ist seine Reflexionseigenschaft. Ein derartig dünner Wasserfilm ist insbesondere im Vergleich zu Teichen, Seen oder Tümpeln unanfällig für durch Wind oder andere störende Einflüsse hervorgerufene Wellen, die die Reflexionseigenschaften einschränken könnten.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das wenigstens eine erste Reflektorelement aufrollbar ausgebildet. Es kann beispielsweise eine beschichtete Stoffbahn oder Folie sein. Diese kann, beispielsweise wie eine Markise, bei Bedarf ausgerollt und in der ausgerollten Position fixiert werden. Wird das wenigstens eine erste Reflektorelement beispielsweise in den Sommermonaten nicht benötigt, kann es eingerollt und so platzsparend verstaut werden.
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Als besonders vorteilhaft hat sich herausgestellt, wenn das wenigstens eine erste Reflektorelement und/oder das wenigstens eine zweite Reflektorelement um zumindest eine Schwenkachse schwenkbar gelagert ist. Auf diese Weise ist es möglich, immer einen besonders günstigen Winkel zum einfallenden Sonnenlicht einzunehmen, um die Lichtausbeute innerhalb des Gewächshauses weiter zu optimieren. Natürlich können auch mehrere Schwenkachsen vorgesehen sein, um die das jeweilige Reflektorelement schwenkbar gelagert ist. Dabei sind vorteilhafterweise die einzelnen Schwenkachsen senkrecht aufeinander angeordnet.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das wenigstens eine zweite Reflektorelement als Energieschirm ausgebildet. Energieschirme bestehen in der Regel aus Stoffen pflanzlichen oder synthetischen Ursprungs. Sie werden beispielsweise wie ein Vorhang beispielsweise von innen an den transparenten Außenwänden und/oder dem Dach eines Gewächshauses entlang geführt. Dabei dienen sie einerseits der Energieeinsparung, indem beispielsweise Heizkosten reduziert werden können, andererseits kann er auch für die Abschattung oder Schattierung für bestimmte Pflanzenbereiche verwendet werden. Ein derartiger Energieschirm ist daher heute in den meisten Gewächshäusern vorhanden. Wird er beispielsweise an seiner Innenseite mit einer metallischen Schicht beschichtet oder werden metallische Streifen in das Gewebe des Energieschirms eingewoben, kann er im über die Außenwand des Gewächshauses entfalteten Zustand als zweites Reflektorelement dienen. Damit können besonders einfach bestehende Gewächshäuser mit der vorliegenden Erfindung nachgerüstet werden. Zudem sind keine großen baulichen Veränderungen nötig.
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Damit ist es zum einen möglich, eine optimale Lichtausbeute im Inneren des Gewächshauses zu erreichen, zum anderen können beispielsweise bestimmte Bereiche einer Pflanzfläche im Inneren des Gewächshauses besonders stark und andere Bereiche weniger stark beleuchtet werden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn unterschiedliche Pflanzenarten in dem Gewächshaus wachsen, die je einen unterschiedlichen Bedarf an einfallendem Sonnenlicht aufweisen.
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Vorteilhafterweise weist die zweite Reflektorfläche zumindest eine diffraktive Schicht auf. Diese wird beispielsweise über eine verspiegelte Fläche des zweiten Reflektorelementes aufgetragen, so dass das zweite Reflektorelement und seine zweite Reflektorfläche das einfallende, von dem ersten Reflektorelement reflektierte, Sonnenlicht nicht einfach reflektiert, sondern gleichzeitig zu einer Streuung des Sonnenlichtes beiträgt. Dies hat zur Folge, dass der von dem Sonnenlicht beleuchtete Bereich besonders homogen beleuchtet werden kann. Alternativ oder zusätzlich dazu kann das wenigstens eine zweite Reflektorelement mit der zweiten Reflektorfläche auch eine hohlbrechende Form annehmen.
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Werden die Reflektorflächen gewölbt ausgebildet, muss je nach Anwendungsbereich entschieden werden, ob konkave oder konvexe Formen gewünscht sind. Dies ist von der baulichen Anordnung des Gewächshauses sowie der jeweiligen Reflektorelemente aber auch vom Sonnenstand und nicht zuletzt von der angebauten Pflanzenart abhängig.
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Ein erfindungsgemäßes Gewächshaus ist mit einer hier beschriebenen Einrichtung zum Leiten von Sonnenlicht in das Gewächshaus ausgestattet. Vorteilhafterweise verfügt es zudem über wenigstens einen Wärmetauscher, der eingerichtet ist, der Luft in dem Gewächshaus Wärme zu entziehen und diese an ein Heizsystem abzugeben. Dieses Heizsystem wird vorteilhafterweise als Bodenheizung für die Pflanzfläche verwendet, um die Bedingungen für die wachsenden Pflanzen weiter zu optimieren. Dadurch, dass durch die erfindungsgemäße Einrichtung mehr Sonnenlicht in das Gewächshaus geleitet wird, als dies ohne die Einrichtung der Fall wäre, kommt es im Inneren des Gewächshauses zu einer deutlichen Temperaturerhöhung gegenüber einem Gewächshaus ohne die erfindungsgemäße Einrichtung. Die warme Luft im Inneren des Gewächshauses steigt nach oben, so dass die Wärmetauscher bevorzugt im Dachbereich, optimalerweise im Giebel des Gewächshauses, angeordnet werden. Durch die erfindungsgemäße Einrichtung wird folglich nicht nur der Bedarf an künstlichem Licht reduziert, auch die benötigte Heizleistung wird verringert.
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Mit Hilfe einer Zeichnung wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung näher erläutert. Es zeigt
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1 – eine schematische Schnittdarstellung durch ein Gewächshaus gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
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2 – die schematische Schnittdarstellung durch ein Gewächshaus gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und
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3 – die schematische Schnittdarstellung durch ein Gewächshaus gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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1 zeigt die schematische Darstellung eines Gewächshauses 2, an dessen Boden sich eine Pflanzfläche 4 befindet. Außerhalb des Gewächshauses 2 befindet sich ein erstes Reflektorelement 6, das in zwei dafür vorgesehenen Halterungen 8 montiert ist. Ein einfallender Lichtstrahl 10 trifft auf eine Oberseite des ersten Reflektorelementes 6, die eine erste Reflektorfläche 12 bildet. Dort wird der einfallende Lichtstrahl 10 reflektiert und gelangt als erster reflektierter Lichtstrahl 14 ins Innere des Gewächshauses 2.
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An einer Dachfläche 16 des Gewächshauses 2 befindet sich ein in 1 nicht separat dargestelltes zweites Reflektorelement 18. Dieses kann als separates Bauelement ausgebildet sein, das beispielsweise an der Innenseite der Dachfläche 16 angeordnet ist. Alternativ dazu kann auch die Dachfläche 16 selbst als mit einer reflektierenden Beschichtung versehene Fläche ausgebildet sein. Der erste reflektierte Lichtstrahl 14 trifft auf eine zweite Reflektorfläche 20 des zweiten Reflektorelementes 18. Von dort wird er reflektiert und gelangt als zweiter reflektierter Lichtstrahl 22 auf die Pflanzfläche 4. Durch diese Anordnung gelangt folglich der einfallende Lichtstrahl 10 in das Gewächshaus 2. Er steht so als Beleuchtung für die Pflanzfläche 4 zur Verfügung und sorgt gleichzeitig dafür, dass die Luft im Inneren des Gewächshauses 2 sich erwärmt.
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Um diesen Effekt noch besser zu nutzen, ist in einem Giebelbereich 24 des Gewächshauses 2 ein schematisch dargestellter Wärmetauscher 26 angeordnet. Dieser entzieht der aufgewärmten Luft innerhalb des Gewächshauses 2 die Wärme und stellt sie beispielsweise einer Bodenheizung zur Verfügung, durch die die Pflanzfläche 4 beheizt werden kann. Wie viel zusätzliches Sonnenlicht durch die Einrichtung in das Gewächshaus 2 gelangt, hängt naturgemäß von der Größe der Reflektorelemente 6, 18, vom Winkel des einfallenden Sonnenlichtes und von der umliegenden Bebauung des Geländes ab.
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Natürlich können auch mehrere Reflektorelemente 6 und/oder zweite Reflektorelemente 18 verwendet werden, die gegebenenfalls auch unterschiedlich ausgebildet sein können.
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2 zeigt im Wesentlichen die Darstellung aus 1. Anders als in 1 ist jedoch eine der Halterungen 8, die das erste Reflektorelement 6 stützen, ausgefahren und angehoben worden, so dass sich ein Neigungswinkel des ersten Reflektorelementes 6 gegen die Horizontale verändert hat. Auf diese Weise wird der Auftreffwinkel und die Auftreffposition des ersten reflektierten Lichtstrahls 14 auf der zweiten Reflektorfläche 20 des zweiten Reflektorelementes 18 verändert. Dadurch kommt es hier zu einer geänderten Reflexion, so dass auch der zweite reflektierte Lichtstrahl 22 in einer etwas anderen Richtung und an einer etwas anderen Position auf die Pflanzfläche 4 trifft. Auf diese Weise kann durch eine Verkippung nicht nur die Position des Sonnenlichtes auf der Pflanzfläche 4 variiert werden, sondern auch die Gesamtlichtausbeute erhöht beziehungsweise vermindert werden.
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3 zeigt eine ähnliche Situation. Das erste Reflektorelement 6 ist wieder durch Ausfahren beziehungsweise Verlängern einer der Halterungen 8 verschwenkt worden, so dass Einfallswinkel und die Position des ersten reflektierten Lichtstrahls 14 verändert werden. Anders als in den 1 und 2 ist in 3 jedoch ein separat ausgebildetes zweites Reflektorelement 18 dargestellt, das in zwei dafür vorgesehenen Dachhalterungen 32 an der Dachfläche 16 des Gewächshauses 2 angeordnet ist. Wenigstens eine der Dachhalterungen 32 ist dabei verschiebbar oder verlängerbar ausgebildet, so dass auch das zweite Reflektorelement 18 um eine Schwenkachse verschwenkbar ausgebildet ist, die senkrecht zur Zeichenebene verläuft. Dies ist im 3 gezeigten Ausführungsbeispiel bereits geschehen, so dass sich auch der Auftreffwinkel, unter dem der erste reflektierte Lichtstrahl 14 auf die zweite Reflektorfläche 20 des zweiten Reflektorelementes 18 trifft, verschoben hat. Dies hat wiederum eine andere Position und einen anderen Einfallswinkel unter dem der zweite reflektierte Lichtstrahl 22 auf die Pflanzfläche 4 des Gewächshauses 2 trifft, zur Folge.
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Natürlich sind bei allen genannten Ausführungsformen auch Reflektorelemente denkbar, die nicht an einer Dachfläche 16 des Gewächshauses 2, sondern beispielsweise an Seitenwandungen oder frei im Raum des Gewächshauses 2 angeordnet sind. Je nach dem wo das zusätzliche Sonnenlicht auf die Pflanzfläche 4 auftreffen soll, kann die Position und/oder der Winkel des zweiten Reflektorelementes 18 frei gewählt werden.
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Natürlich lassen sich verschiedene Ausführungsformen der einzelnen Reflektorelemente kombinieren, so dass je nach Einfallswinkel des einfallenden Sonnenlichtes, der baulichen Umgebung des Gewächshauses 2 sowie der benötigten Lichtmenge eine optimale Kombination unterschiedlicher Reflektorelemente gewählt werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Gewächshaus
- 4
- Pflanzfläche
- 6
- Erstes Reflektorelement
- 8
- Halterung
- 10
- Einfallender Lichtstrahl
- 12
- Erste Reflektorfläche
- 14
- Erster reflektierter Lichtstrahl
- 16
- Dachfläche
- 18
- Zweites Reflektorelement
- 20
- Zweite Reflektorfläche
- 22
- Zweiter reflektierter Lichtstrahl
- 24
- Giebelbereich
- 26
- Wärmetauscher
- 32
- Dachhalterung
