DE2659020A1

DE2659020A1 - Kuehleinrichtung fuer gewaechshaeuser

Info

Publication number: DE2659020A1
Application number: DE19762659020
Authority: DE
Inventors: Gerhard Barthel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-12-31
Filing date: 1976-12-27
Publication date: 1977-07-14
Also published as: US3998071A

Description

Kühleinrichtung für Gewächshäuser

Die. Erfindung betrifft eine Kühleinrichtung insbesondere für künstlich belichtete und wärmeisolierte Gewächshäuser,bestehend aus einem Wasserbehälter mit im Wasserbereich angeordneten Belüftungsrohren, die mit einem Luftzu- und -abfuhrsystem in Verbindung stehen»

Kühleinrichtungen der genannten Art sind nach der DT-PS 1 918 8o1 bekannt. Das Problem bei Gewächshäusern besteht darin, in der Sommerzeit die Gewächshausatmosphäre bei einer Temperatur unterhalb etwa 32 ⁰C zu halten, weil festgestellt wurde, daß dae Pflanzenwachstum langsamer wird, wenn die Temperaturen über 32 ⁰G steigen.

Es wurde ebenfalls festgestellt, daß das Pflanzenwachstum im Frühling am stärksten ist, wenn die Temperaturen mäßig sind, sich aber zunehmend verzögert, wenn die Temperaturen in der Sommerzeit ansteigen. Infolgedessen ist für ein zufriedenstellendes Wachstum in der Sommerzeit eine Kühlung notwendig, um die Wärme der Gewächshaustemperatur zu reduzieren. Wärme geht zudem von wachstumsfördernden Beleuchtungskörpern aus, die jetzt in modernen Gewächshäusern benutzt werden, die ohne Fenster gebaut werden, so daß das licht genau geregelt werden kann, und zwar unabhängig vom natürlichen Lichtwechsel im Winter und im Sommer, wie er bei Gewächshäusern mit Fenstern zwangsläufig gegeben ist.

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Die vorliegende Erfindung knüpft an ein Gewächshaus nach der genannten DT-PS an, dessen Kühleinrichtung verbessert werden soll und bei dem eine große und umfangreiche Ausschachtung erforderlich war, um einen Schwimmbeckengroßen Tank unterzubringen, in dem im Winter Bis produziert wird, um mit diesem im Sommer das Treibhaus zu kühlen, das durch seine Verglasung star ke Kühlung erforderte. Darüberhinaus nahm der vorbekannte Tank mit seinen nicht isolierten Wandungen Wärme vom umgebenden Boden auf, der das Eis im Tank mehr oder weniger schnell zum Schmelzen brachte, so daß ein beträchtlich großer Tank benutzt werden mußte. Außerdem erforderte die Einrichtung relativ lange Rohre, und die Luftdurchführung konnte nicht gleichmässig sein, was zu einer ungleichmäßigen Eisbildung führte.

In der Vermeidung dieser Nachteile, insbesondere hinsichtlich einer gleichmäßigeren Eisbildung bei kleiner Bauweise besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die mit einer Kühleinrichtung der eingangs genannten Art nach der Erfindung gelöst ist durch einen über Boden angeordneten Kühlwasserbehälter, bestehend aus wärmeisoliertem Boden, isolierter Seitenwand und Decke, einem in das Wasser des Behälters eintauchenden Wärmetauscher mit Luftdurchführungskanälen mit Luftzufuhr und Luftauslaß, einem Lufteinlaß- und Luftauslaßschacht, aufrecht über dem Behälter angeordnet, wobei die Lufteinlaß- und auslaßschächte mit ihren inneren Enden mit entsprechenden Enden des Wärmetauschers in Verbindung stehen, einem angetriebenen Gebläse, das mit dem Lufteinlaßschacht und dem Wärmetauscher derart in Verbindung steht, daß kalte Luft von außerhalb des Gewächshauses durch den Lufteinlaßschacht und durch den Wärmetauscher zum Gefrieren des Wassers im Behälter gefördert wird und durch Luftströmungsregelelemente zur ausgewählten Warmluftführung aus dem Gewächsinneren durch den Auslaßschacht aus dem Gewächshaus und alternativ zur Kaltlufteinführung von außerhalb des Gewächshauses durch den Einlaßschacht und zum Y/ärmetauscher und von da zurück durch den Auslaßschacht aus dem Gewächshaus .

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Die Erfindung und weitere vorteilhafte Ausführungsformen gemäß Unteransprüchen werden nachfolgend anhand der zeichnerischen .Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 teilweise in Schnitt und Ansicht die Gewachshauskühl-

einrichtung längs Linie I-I in Fig.3» Pig. 2 teilweise in Schnitt und Ansicht die Einrichtung nach Pig.1 gesehen von Linie II-II in Pig.3»

Pig. 3 teilweise in Schnitt und Ansicht das Gerät nach Fig.1; Fig.4 perspektivisch eine "bauliche Einzelheit der Einrichtung,

gesehen von Linie IV-IY in Pig.2 und Pig. 5 im Schnitt eine besondere Ausführungsform des Behälters.

In den Pig. 1-3 ist die Einrichtung allgemein mit 1 bezeichnet und besteht aus einem bspw. kreisförmigen Überbodenbehälter 2 mit einer Seitenwand 3> die sich, auf einer Bodenplatte 4 sitzend, nach oben erstreckt und aus einer Deckplatte 5· In Rücksicht auf möglichst niedrige Kosten und geringe Wärmeleitfähigkeit sind diese Wände und Platten aus Sperrholz gebildet und erforderlichenfalls mit Stahlbändern( nicht dargestellt) verstärkt. Im Inneren des Behälters 2 ist oberhalb der Bodenplatte ein Zwischenboden 6 eingezogen(Pig.1), der von parallelen, hochkant stehenden Leisten 7 getragen wird, wobei zwischen den Leisten 7 Isolationsmaterial 8 angeordnet ist, das wasserfest und feuerschutzsicher ist.

Die Seitenwand 3 ist ebenfalls innen mit einer Isolationsschich 9 belegt. Eine ähnliche Isolationsschicht 1o befindet sich unter der Deckplatte 5.

Die Deckplatte 5 mit ihrer Isolationsschicht 1o wird von parallelen, hochkant stehenden Leiste^ 11 getragen, die auf einer Zwischendecke 12 sitzen. In der Deckplatte 5, der Isolationsschicht 1o und der Zwischendecke 12 sind zueinander fluchtende Luftführungsöffnungen 13»14,15(Pig»2) angeordnet. Auf der Deckplatte 5 über der Öffnung 13 sind dreieckige Wände 16 mit geneigten Oberkanten 17 angeordnet und bilden einen Luftzuführung kanal 18 mit einer Luftkammer 19. Auf der Deckplatte 5 ist, sicli

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nach oben erstreckend, ein luftregelgehau.se angeordnet mit Zwischenwänden 2o,21(Fig.3) und zwar parallel zu einer Seitenwand 22 bzw. zu einer Stirnwand 23 zur Ausbildung von Luftkammern 24,25,26.

Der Teil der Deckplatte 5, der den Boden der Luftkanuner 26 bildet, hat eine Luftöffnung 27 und zwar unmittelbar angeordnet über den oberen Leisten 11 und der oberen Zwischendecke 12. Die Deckplatte 5 ist unterhalb der Kammern 25,26(Fig.3) für die Aufnahme der oberen Enden von Luftzufuhr- und Luftableitungsleitungen 28,29 angebohrt, die zu den Ein-und Auslaßenden eines Satzes 3o von konzentrisch angeordneten Leitungsschiingen 31 aus Kupfer führen, welche auf dem unteren Zwischenboden 6 ruhen Die innere Stirnwand 23 der Kaiumer 24 ist mit einer Luftöffnung 32 versehen, die mit einer Luftöffnung 33 in der benachbarten Wand 16 des Luftkanales 18 fluchtet und die durch einen vertikal verstellbaren Schieber 34 geöffnet oder geschlossen werden kann.

Die Zwischenwand 2o ist ebenfalls mit einer Öffnung 35 versehen die durch eine bei 36 gelagerte und frei ausschwenkbare Klappe 37(Fig. 3) geschlossen werden kann. Diese Klappe 37 ist an ihren unteren Ende mit einem Gewicht 38 belastet, so daß die Öffnung 35 normalerweise geschlossen ist, sich aber öffnet, wenn sich ein ausreichender Luftdruck in der Kammer 24 einstellt. Wenn di< Öffnung 35 frei ist, kann Luft nach unten durch die Leitungen 28 fließen, dann durch die Leitungsschiingen 31 und durch die Rückleitungen 29 zurück in die Luftkammer 26(Fig.3). Der Satz 3o aus den Leitungsschiingen 31 bildet einen Gewächshaus wärme taus eher.

Auf der Abdeckung 39(Fig.4) des Luftregelgehäuses 4o sind verschiedene elektromotorisch angetriebene Gebläse vorgesäien mit oberen und unteren Luftein- und -auslaßöffnungen 41,42 bzw. gemäß Fig.4 in kleinen Gehäusen 43 angeordnet für die Beschikkung der Kammer 24 mit Luft, wenn die angelenkten Abdeckungen

44 der Gehäuse 43 geöffnet sind. Oberhalb der Abdeckung 39 des Luftregelgehäuses 4o sind Luftein-und Luftauslaßschächte 45,46 (Fig.1) mit luftführenden Kanälen 47,48 angeordnet. Der Schacht

45 endet an seinem oberen Ende in einer Luftöffnung »!-9» die

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durch einen Verschluß 5ο geöffnet oder geschlossen werden kann. Unmittelbar unterhalb der Öffnung 49 ist eine Seitenöffnung 51 vorgesehen, die zu einem Seitenkanal 52 führt, dessen Öffnung 53 durch einen Verschluß 54 geöffnet und geschlossen werden kann. Der Schacht 46 hat an seinem oberen Ende eine Öffnung 55 mit einem Verschluß 56. Unmittelbar unter dieser Öffnung 55 ist auch dieser Schacht mit einem-Seitenkanal 57 versehen, der an eine Öffnung 58 anschließt und eine Öffnung 59 hat, die mit einem Verschluß 6o geöffnet oder geschlossen werden kann.

Auf den Leitungsschleifen 3o liegt ein kreuzförmiges Verteilerrohr 61, das einen wassergekühlten Wärmetauscher bildet und drei Arme 62 mit verschlossenen Endkappen 63 hat und einen vierten Arm 64, der mit einer Luftzufuhrleitung 65(3?ig.1) verbunden ist, die ihrerseits mit einem herkömmlichen, tragbaren Motorkompressor 66 gekoppelt ist.

Die Arme 62,64 haben auf ihren Oberseiten Luftausblasöffnungen 67(Pig.3), durch die Luft nach oben durch das im Behälter 2 befindliche Wasser perlen kann, wenn Luft vom Kompressor 66 durch die Luftzufuhrleitung 65 zugefördert wird. Die obere Zwischendecke 12(Mg.1) ist mit einer Vielzahl von Löchern zur Aufnahme der oberen Enden der Luftauslaßleitungen 68(Fig.1) versehen, die aus biegsamen Material bestehen und etwa s-förmig in der Weise aasgebildet sind, daß sich ihre unteren Enden und mittleren Bereiche in Bezug auf das befestigte obere Ende auf und ab bewegen können, wenn sich der Wasserspiegel 69 durch Eis verfestigt, was noch nachfolgend näher erläutert wird.

Zur Beschreibung der Betriebsweise sei unterstellt, daß der Winter beginnt, daß der Behälter 2 mit Wasser bis zum Spiegel 69 gefüllt ist und daß das Wasser aber noch nicht gefroren ist, dies aber gewünscht wird. Um das-Gefrieren einzuleiten, öffnet der Benutzer den Schieber 54 im Kanal 52 und schließt den Schie· ber5o in der öffnung 49 im Lufteinlaßschacht 45. Dann wird der Schieber 6o im Seitenkanal 57 geschlossen und der Schieber 56 in der Öffnung 55 geöffnet. Der Schieber 34 im Schacht 22 wird ebenfalls gehoben, um die Öffnung 33 freizulegen(l'ig.3) Die Klappen 44 der Gebläse 7o werden nach oben geklappt, um ihre

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Eintrittsöffnungen 41(Fig.4) zu öffnen. Danach werden die gebläse 7o und der Kompressor 66 in Gang gesetzt, wodurch komprimierte Luft durch die Luftzufuhrleitung 65 in die Arme strömi,wo die Luft durch die vielen Löcher 67 entweicht und durch das Wasser nach oben perlt«

Zur gleichen Zeit passiert Luft den Lufteinlaßschacht 45 nach unten, veranlaßt durch die Gebläse 7o, die in die Kammer 24, die in die Kammer 24(Fig.3) münden.

Wenn der Druck in der Kammer 24 bis zu dem Punkt angestiegen ist, wo er das Gewicht 38 an der Klappe 37 überwinden kann, so wird diese aufgestellt(Fig.4) und die Luft kann durch die Kammer 25 strömen, von da durch die Leitungen 28 nach unten, woraufhin sie durch die Leitungsschleifen 3o strömt und nach oben durch die Luftauslaßleitungen 29 in die Kammer 26, von der aus sie schließlich in den Luftauslaßschacht 46 gelangt und von diesem aus durch die Öffnung 55 in die Atmosphäre. Auf diese V/eise strömt die komprimierte,kalte Außenluft vom Kompressor 66 durch die Lufteinlaßleitung 65 und perlt nach oben durch das Wasser von den Löchern 67 tier kreuzförmigen Arme 61 aus. Gleichzeitig gelangt kalte Außenluft von den Gebläsen 7o in die Kammer 24 und daraufhin seitlich durch die Öffnung 33 in die Kammer 19 innerhalb des oberen Luftkanales woraufhin sie durch die fluchtenden Löcher 15,14,15 in den Raum oberhalb des Wasserspiegels gelangt, von wo aus sie nach unten durch die beigsamen Rohre 68 unter den Wasserspiegel gelangt und damit ein Gefrieren der oberen Wasserschichten bewirkt. Dadurch werden die offenen enteren Enden der Rohre 68 fixiert, de: kalten Außenluft wird aber ermöglicht, von den Öffnungen 67 nach oben zu perlen, wodurch das Gefrieren des Wassers unterhalt dieser Schicht fortgesetzt wird. Die Luft entweicht nach Passag des Wassers nach oben durch den Luftauslaßschacht 46 in die Atmosphäre durch die Öffnung 55.

Es ist allgemein bekannt, daß sich Wasser beim Gefrieren ausdehnt. Um ein dadurch mögliches Zersprengen der Seitenwand 3 des Behälters 2 durch seitliches Ausdehnen des gefrierenden Wassers zu vermeiden, können die Seitenwände 3 bspw. etwas kegelstumpfförmig ausgebildet sein, anstatt zylindrisch. Wenn sich das Eis bildet und nach oben ausdehnt, so schaffen die

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geneigten Wände Raum für eine seitliche Ausdehnung, da ein sich nach oben erweiternder Raum vorliegt. Falls es in der Sommerzeit gewünscht wird, die Luft im Gewächshaus mit Hilfe des Eises zu kühlen, das jetzt den Raum besetzt hält, wo sich vorher Wasser befand, schließt der Benutzer die Verschlüsse 5o,56 und öffnet die Verschlüsse 54,60, wodurch die Seitenkanäle 52,57 mit dem Innenraum des Gewächshauses in Verbindung kommen. Der Kompressor 66 wird jetzt nicht mehr benötigt und kann gegf. für andere Zwecke benutzt werden.

Außerdem ist der Kompressor mit einem Sicherheitsschaltventil versehen, das dann anspricht, wenn auf Grund totaler Vereisung keine Kaltluft mehr durchgedrückt werden kann.

Eines der Gebläse 7o wird durch die angehobene Klappe 44 offengehalten, während die anderen beiden Klappen geschlossen werden können. Die Seitenöffnung 34 wird nun geschlossen, so daß die Gewächshausluft nun nach unten durch den Schacht 47 und die Kammer 24 strömt, wobei der sich ergebende Druck die Klappe nach oben schwingen läßt und der eintretenden Luft erlaubt, nach unten durch die Leitungen 28 zu strömen, von da durch die Rückluftleitungen 29, nachdem die Luft durch Kontakt mit den Leitungen 3o gekühlt wurde vermittels des die Leitungen umgebenden Eises bzw. des Eis-Kaltwassergemisches. Die Luft strömt auf diese Weise nach oben in die Kammer 26 durch die Öffnungen 13,14,15 und ebenso auch durch die Rückluftleitung strömt dann nach oben durch den Kanal 48 im Luftauslaßschacht 46 und gelangt in das Gewächshaus durch die Öffnung 59 im Seitenkanal 57. Ein temperaturabhängiger Thermosschalter(nicht dargestellt) ist im Motorschaltkreis des Gebläses 7o angeordnet und startet bzw. stoppt das motorgetriebene Gebläse 7o gemäß wechselnder Temperatur im Gewächshaus.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform gemäß Fig.5 besteht darin, daß im Behälter 2 in Distanz zur Seitenwand 3 wasserfeste Isolierplatten 71 parallel zur Seitenwand und zueinander ohne Spaltabdichtung aufgestellt und in Bezug auf die Seitenwand 3 elastisch gelagert werden, bspw.' durch Gummidistanz-■ stücke 72.

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Diese Isolierplatten 71 können sich beim Einfrieren des Wassers (das auf der anderen Seite der Platten 71 nicht einfriert) entsprechend verstellen und stellen außerdem eine zusätzliche Isolierung dar. Ferner kann weiterhin Luft durch die Seitenspalte in den nicht geforenen Ringrauia 73 gelangen, wenn sich oben eine geschlossene üisaecke gebildet haben sollte.

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Leerseite

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1.) Kühleinrichtung für Gewächshäuser, bestehend aus einem Wasserbehälter mit im Wasserbereich angeordneten Belüftungsrohren, die mit einem Luftzu- und -abfuhrsystem in Verbindung stehen, gekennzeichnet durch einen über Boden angeordneten Kühlwasserbehälter (2), bestehend aus wärmeisoliertem Boden (4), isolierter Seitenwand (3) und Decke (5); einem in das Wasser des Behälters eintauchenden Wärmetauscher (30) mit Luftdurchführungskanälen mit Luftzufuhr (28) und Luftauslaß (29); einem Lufteinlaß- (45) und Luf auslaßschacht (46) aufrecht über dem Behälter (2) angeordnet, wobei die Lufteinlaß- und -auslaßschächte (45,46) mit ihren inneren Enden mit entsprechenden Enden des Wärmetauschers in Verbindung stehen; mindestens ein angetriebenes Gebläse (70), das mit dem Lufteinlaßschacht (45) und dem Wärmetauscher derart in Verbindung steht, daß kalte Luft von außerhalb des Gewächshauses durch den Lufteinlaßschacht und durch den Wärmetauscher zum Gefrieren des Wassers im Behälter gefördert wird und durch Luftströmungsregelelemente (37,5o,54,56,59) zur ausgewählten Warmluftführung aus dem Gewächshausinneren durch den Lufteinlaßschacht zum Wärmetauscher und zurück durch den Auslaßschacht aus dem Gewächshaus und alternativ zur Kaltlufteinführung von außerhalb des Gewächshauses durch den Einlaßschacht und zum Wärmetauscher und von da zurück durch den Auslaßschacht aus dem Gewächshaus.

ORIGINAL INSPECTED

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2. Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Wasserkühlungswärmetauscher im Bereich der Wasseroberfläche des Behälters (2) angeordnet ist.

3. Kühleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn-7, eich net, daß der Wärmetauscher aus einer Vielzahl von horizontal distanzierten, kurzen Kaltluftführungsrohren (68) gebildet ist, die, von der Decke (5) des Behälters (2) sich nach unten erstreckend, mit ihren unten ofPenen Enden in den Wasserspiegel (69) eintauchen.

4. Kühleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kaltluftführungsrohre (68) elastisc und etwa S-förmig ausgebildet sind.

5. Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurc h gekennj· zeichnet, daß ein zweiter Luftförderer mit Kaltluft beaufschlagbarer Wasserkühlungswärmetauscher unter und entfernt vom ersten Wärmetauscher im Behälter (2) angeordnet ist.

6. Kühleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Luftförderer einen Hilfsluftkompressor (öj einschließt und ferner eine Hilfsluftleitung (65), die zum zweiten Wärmetauscher geführt ist.

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7. 'Kühleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch g e k e η η zeichnet , daß der zweite Wärmetauscher in Form von rohrförmigen, "kreuzweise angeordneten Armen (6l) ausgebildet und mit einer Vielzanl von horizontal distanzierten Luftaustrittsöffnungen (67) versehen ist.

8. Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e -

-Ve η η zeich net, daß die LuP tströmungsregeleinrichtung aus Schächten (45,46) gebildet ist, von denen jeder eine mit den Inneren des Gewächshauses in Verbindung stehende ÖPfnung (53,59) aufweist und je eine weitere, mit der Atmosphäre in Verbindimg stehende Öffnung (49)55), wobei jede Öffnung mit Öffnungs- bzw. Verschlußschiebern/versehen ist.

9. Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Luftkammer (4o) zwischen dem unteren Ende des Lufteinlaßschachtes (45) und dem Wärmetauscher (3o) angeordnet und mit Luftöffnungen (33,35) dazwischen versehen ist und in der Luftklappe (34,37) an der Luftöffnung angeordnet sind.

10. Kühleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn)-zeichnet , daß die Decke (5) des Behälters (2) aus einer oberen und einer unteren, vertikal voneinander distanzierten Wandung mit einer Luftkammer dazwischen gebildet ist

/* (5ο,54,56,6ο)

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in die die T. al tluftf ührungs rohre (68) münden, wobei ein im
wesentlichen horizontaler Luftkanal zwischen der Decke und
dem Lufteinlaßschacht mit einer Luftöffnung dazwischen angeordnet ist und in dem ein selektiv bewegliches Verschlußelement neben der Luftöffnung in angrenzender Zuordnung zu dieser angeordnet ist.

11.Kühleinrichtung nach jedem der Ansprüche 1 bis Io, d a durch gekennzeich net, daß im Behälter
(2) in Distanz zu seiner Seitenwand (3) wasserfeste Isolierplatten (71) mittels elastischer Zwischenelemente, wie Gummibolzen (72) oder dergl. angeordnet sind.

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