DE2743984A1 - Selbstregulierende gewaechshaus- klimaanlage - Google Patents

Selbstregulierende gewaechshaus- klimaanlage

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DE2743984A1
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Juergen Euskirchen
Frieder Dipl Phys Wolz
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Airbus Defence and Space GmbH
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Messerschmitt Bolkow Blohm AG
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    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G9/00—Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
    • A01G9/24—Devices or systems for heating, ventilating, regulating temperature, illuminating, or watering, in greenhouses, forcing-frames, or the like
    • A01G9/243—Collecting solar energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
    • Y02A40/25—Greenhouse technology, e.g. cooling systems therefor
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Description

Selbstrequlierende Gewächshaus-Klimaanlage
Die Erfindung betrifft eine selbstregulierende Gewächshaus-Klimaanlage mit einem Flachkollektor zum Auffangen des Sonnenlichtes und einem Wärmespeicher.
Zur Förderung des Wachstums von Pflanzen werden Gewächshäuser eingesetzt, welche möglichst viel Globalstrahlung, auch in der kälteren Jahreszeit zur Verfügung stellen sollen. Bei diesen Häusern handelt es sich um geschlossene Räume, welche vorwiegend aus einem licht- und strahlungsdurchlässigen Material, beispielsweise Glas, errichtet werden. Durch den so geschlossenen Raum wird die WänneJconvektion an andere Luftschichten behindert und die durch die Strahlung erwärmte Luft bleibt im Inneren des Hauses erhalten. Dieser Vorgang wird allgemein auch als Treibhauseffekt bezeichnet.
In vielen Fällen ist aber diese Wärmestauung für die Wärmebedarfsdeckung des Gewächshauses nicht ausreichend, so daß zusätzliche Maßnahmen notwendig werden, um das üblicherweise schlecht isolierte Haus insgesamt zu beheizen. Ebenso sind oft Maßnahmen vorgesehen, um bei Überangebot von Licht, d.h. Wärme, durch passive Abschirmungen, etwa in Form von Abdeckungen durch Strohmatten o.a. oder auch mechanischen Konstruktionen, wie manuell oder durch Stellmotoren getriebene Jalousien Strahlung vom Inneren des Hauses fernzuhalten.
Der Wärmehaushalt des Hauses wird wirtschaftlich weniger effizient durch Ventilatoren oder auch einfaches Öffnen von
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Fenster und Türen beeinflußt.
Bei den konventionellen Gewächshäusern ist eine Speicherung überschüssiger, mithin abgeschirmter Energie zürn Ausgleich der natürlichen Temperaturschwankungen im allgemeinen nicht vorgesehen.
Ein Ansatzpunkt zur Verwendung von zusätzlichen Solarkollektoren bei Gewächshausheizungen um zur Erhöhung der Wirtschaftlichkeit zu kommen, ist aus dem Tagungsbericht "Heizen mit Sonne", Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie e.V. 23./24. Februar 1976, Göttingen, auf S.259 ff bekannt geworden.
Dort wird vorgeschlagen, Sonnenenergie über Solarkollektoren entweder direkt oder über Wärmepumpen in einem Speicher zu speichern und dem Gewächshausirmeren die VJarme entsprechend dem Bedarf zuzuführen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung anzugeben, welche es gestattet, eine wirtschuttliche Regelung des Licht- und vJärmehaushaltes von Gewächshäusern durchzuführen.
Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß der Kollektor bei übermäßigem Lichteinfnll als selbstregulierende Abschirmung mit dem wärmeträgermediurn auffüllbar ist.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Besonders vorteilhaft wirkt sich aus, daß keine mechanisch bewegten Teile vorhanden sind, mithin Wartungsprobleme auf ein unumgängliches Minimum beschränkt bleiben.
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Dadurch, daß der Wärmespeicher unterhalb des Pflanzen-Erdreiches angeordnet ist, wird vermieden, daß der gesamte Gewächshausraum beheizt wird. Die Wärme wird dem Pflanzgut im Wurzelbereich, d.h. besonders effizient zugeführt.
In del? Figur ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt die einzige Figur ein Gewächshaus mit selbstregulierender Klimaanlage im Zustand Lichteinfall unterhalb eines festlegbaren Wertes.
Gemäß der Figur besteht ein Gewächshaus nach der Erfindung im wesentlichen aus einem Hüllraum Ίο, zumeist aus Glas gefertigt, einem Flachkollektor 11, einem üehiikörper 12, einem Verdrängungsgefäß 13, einem Wärmespeicher 14 und einem Pflanzentrog 15. Zwischen dem Wärmespeicher 14 und dem Pflanzentrog ist eine Wanne J6 mit niedrigschmelzendem Material, etwa Paraffin eingefügt.
Wahlweise kann auch eine Zusatzheizung 17, beispielsweise in Form einer elektrischen Heizmatte oder einer beliebig anderer konventioneller Heizung vorgesehen sein.
Der Kollektor 11 bildet an seiner Oberseite über eine Ablaufleitung 18 und an seiner Unterseite über eine Zulaufleitung 19 mit dem Wärmespeicher 14 das KoIlektorsystem 20. Das Verdrängungsgefäß 13 steht mit dem Kollektorsystem 20 über eine Speiseleitung 21 in Verbindung. Auf der Oberseite des Verdrängungsgefäßes 13 führt eine Verdrängungsleitung 22 zu dem Dehnkörper 12, welcher seinerseits in einem ansonsten hermetisch dichten Installationsraum 23 eingefügt ist. Schließlich ist oberhalb des Kollektors 11 noch ein Ausgleichsgefäß 24 vorgesehen.
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Die Anlage funktioniert nun nach folgendem Prinzip: Sobald die Lichteinstrahlung bzw. die Außentemperatur einen vorherbestimmbaren Wert übersteigen, wird durch ein einfaches Drucksystem ein Flüssigkeitskreislauf hergestellt, der die gewünschte Abschirmung, Energieaufnahme, Transport und Speicherung umfaßt.
Die Befüllung des Kollektorsystems 2o erfolgt nach entsprechender Erwärmung des den Umgebungsbedingungen Einstrahlung und Außentemperatur ausgesetzten Installationsraumes 23. Der Dehnkörper 12, beispielsweise ein mit einer bestimmten Menge eines leichtflüchtigen Stoffes geeigneter Dampfdruckcharakteristik, wie etwa Freon/Frigen gefüllter Ballon dehnt sich aus und verdrängt die im Raum 23 befindliche Luft über die Leitung 22. Infolge des in der Leitung 22 entstehenden Druckes wird das im Verdrängungsgefäß 13 befindliche Wärmeträgermedium, im einfachsten Fall Wasser oder Flüssigkeiten spezieller Charakteristik über die Speiseleitung 21 in das Kollektorsystem 2o gedrückt und füllt dieses auf. Der Flüssigkeitskreislauf im Kollektorsystem kommt von selbst in Gang, sobald der Kreislauf befüllt ist und durch Erwärmung im Kollektor Schwerkraftzirkulation über die einfachen Leitungswege mit der Abkühlung im Speicher, einsetzt.
Wasser als Wärmeträgermedium kann mit einem Frostschutzmittel versetzt sein. Zur Erzielung selektiver Einstrahlung für Sonderkulturen etc. können geeignete Additive beigegeben werden. Eine hier nicht näher dargestellte Pumpe kann gegebenenfalls zur Unterstützung des Kreislaufes eingesetzt werden.
Die Anlage kann durch Variierung der Kollektordicke, d.h. der ai durchstrahlenden Flüssigkeitssäule auf einfache Art und Weise
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für den Einsatz in unterschiedliche Klimazonen modifiziert werden. Ein veränderter Anstellwinkel des Flachkollektors bedingt unterschiedliche optische Weglängen, der gleiche Effekt kann auch durch unterschiedliche Wärmeträger Medium - Schichtdicke erzielt werden.
Zur Belüftung des Gewächshauses kann darüber hinaus der Flachkollektor schwenkbar angeordnet werden.
Für die Fälle des denkbaren Wärmeüberangebotes und des Wärmeunterangebotes im Speicher 14 können zwei einfache Zusatzmaßnahmen Abhilfe schaffen.
Soll eine bestimmte Temperatur im Wurzelbereich nicht überschritten werden, so reicht es aus, eine Wanne 16 mit niedrigschmelzendem Material, etwa Paraffin, zwischen dem Pflanzentrog 15 und dem Wärmespeicher 14 einzufügen.
Um Untertemperatur zu vermeiden, ist die bereits erläuterte Zusatzheizung 17 vorgesehen.
Nach Abklingen der Umgebungsbedingungen Temperatur und Einstrahlung tritt die Wiederverflüssigung des Treibmittels im Dehnkörper 12 ein. Durch den absinkenden Druck in der Leitung 22 füllt sich das Verdrängungsgefäß 13 mit Wärmeträgermedium auf, so daß der Kollektor 11 entleert wird.
In diesem Betriebszustand kommt die Kollektorkonstruktxon als gute Isolation des Gewächshausinnenraumes gegen Wärmekonvektion zum Tragen.
Das Ausgleichsgefäß 24 dient in bekannter Weise zur Aufnahme überschüssiger Kollektorflüssigkeit.
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Claims (13)

  1. HESSERSCHHITT-BGLKOW-BLGHH GESELLSCHAFT
    HIT BESCHRÄNKTER HAFTUNG HÜNCHEN
    Ottobrunn, 28.09.1977 Ö197
    BTOl Fro/gö
    Selbstregulierende Gewächshausklimaanlage
    Patentansprüche
    Selbstregulxerende Gewächshaus-Klimaanlage mit einem Flachkollektor zum Auffangen des Sonnenlichtes und einem wärmespeicher, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor (11) bei übermäßigem Lichteinfall als selbstregulxerende Abschirmung mit dem Wärmeträgermedium auffüllbar ist.
  2. 2. Selbstregulierende Gewächshaus-Klimaanlage nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet
    daß der Wärme-
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    Speicher (14) unterhalb des Pflanzgutes (15) angeordnet ist.
  3. 3. Selbstregulierende Gewächshaus-Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Wärmespeicher als Pflanzentrog-Aufnahme ausgebildet ist.
  4. 4. Selbstregulierende Gewächshaus-Klimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Kollektor (11) an seiner Oberseite und seiner Unterseite mit zu dem Wärmespeicher (14) führenden Leitungen (18,19) versehen ist, daß in einem hermetisch dichten Installationsraum (23) ein der Sonnenstrahlung ausgesetzter, flexibler, mit einem leichtflüchtigen Treibmittel gefüllter Dehnkörper (12) vorgesehen ist, daß dem Dehnkörper eine zu einem Verdrängungsgefäß (13) führende Verdrängungsleitung (22) zugeordnet ist und daß das Verdrängungsgefäß über eine Speiseleitung (21) mit dem Kollektorsystem (20) in Verbindung steht.
  5. 5. Selbstregulierende Gewächshaus-Klimaanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß ein Ausgleichsgefäß (24) vorgesehen ist.
  6. 6. Selbstregulierende Gewächshaus-Klimaanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Wärmespeicher (14) und das Verdrängungsgefäß (13) mit dem Wärmetransportmedium gefüllt sind.
  7. 7. Selbstregulierende Gewächshaus-Klimaanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß eine Zusatzheizung (17) zwischen Wärmespeicher (14) und Pflanzentrog (15) vorgesehen ist.
    909Ö15/Q132 ~3~
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  8. 8. Selbstregulierende Gewächshaus-Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß dem Pflanzentrog (15) eine Wanne (16) mit niedrigschmelzendem Material nachgeordnet ist.
  9. 9. Selbstregulierende Gewächshaus-Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß dem Wärmeträgermedium zur Erzielung selektiver Einstrahlung entsprechende Additive beigebbar sind.
  10. 10. Selbstregulierende Gewächshaus-Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß das Treibmittel Freon/Frigen (flüssig) ist.
  11. 11. Selbstregulierende Gewächshaus-Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das niedrigschmelzende Material Paraffin ist.
  12. 12. Selbstregulierende Gewächshaus-Klimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Grad der Einstrahlung über die Schichtdicke des Wärmeträgermediums im Flachkollektor frei wählbar ist.
  13. 13. Selbstregulierende Gewächshaus-Klimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Flachkollektor nach Art herkömmlicher Stellfenster ausstellbar ist.
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