DE2939673A1

DE2939673A1 - Verfahren zum betreiben eines gewaechshauses und dieses gewaechshaus

Info

Publication number: DE2939673A1
Application number: DE19792939673
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl.-Ing. Dipl.-Kfm. 8500 Nürnberg Gebhardt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-09-29
Filing date: 1979-09-29
Publication date: 1981-04-09
Also published as: JPS56102737A

Description

Dr. Max Schneider t

Dr. Alfred Eitel D_iP, -,_ng

μ Ernst Czowalla sea

Pat®imtainiwaflibe Peter Matschkur _D,_P,,p_hys

Zugelassen beim Europäischen Patentamt - admitted to the European Patent Office - agrees pres !'Office europeen des brevets

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85 Nürnberg 106, den Königstraße 1 (Museumsbrücke) Fernsprech-Sammel-Nr. 203931

Parkhaus Katharlnenhof Parkhaus Adlerstraße

unser Zeichen: 29 918-26/Bae

Dipl.-Kaufm., Dipl.-Ing. Karl Gebhardt, Blütenstraße 16A 8500 Nürnberg

" Verfahren zum Betreiben eines Gewächshauses und dieses Gewächshaus "

Dir Erfindung richtet sich zunächst auf ein Verfahren zum Betrciben eines Gewächshauses mit einem giebelförmigen Querschnitt.

In den gemäßigten Klimazonen bedient man sich, unter beachtlichem Energieeinsatz, Gewächshäuser, um auch in der kälteren und sonnenscheinärmeren Jahreszeit dem Bedarf entsprechende Frischpflanzen zu erzeugen. Die Einflüsse von Licht, Wärme und Feuchtigkeit werden in einem solchen Gewächshaus in ein möglichst optimales Verhältnis zueinander gebracht, welches den Lebensbedingungen der Nutzpflanzen am besten entspricht. In warmen und heißen Klimazonen besteht der gleiche Bedarf an pflanzlichen Kulturen, die insbesondere der menschlichen Ernährung dienen, zum Teil sogar lebenswichtig sind. Dort sind die Faktoren Licht und Wärme im Übermaß vorhanden, hingegen fehlt das Wasser. Abwasser, Brackwasser und Salzwasser, die möglicherweise verfügbar

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Deutsche Bank A. G. Nürnberg Nr. 330688, BLZ 76070O12 - Hypobank Nürnberg Nr. 1560274501, BLZ 76020214 Postscheck-Konto: Amt Nürnberg Nr 383 (*-855 - Drahtanschrift: Norispatent

sind, können unter den üblichen Bedingungen zum Betrieb von Gewächshäusern keine Verwendung finden.

Es besteht deshalb ein beachtliches Bedürfnis danach, diese Probleme einer befriedigenden Lösung zuzuführen, um ein Gewächshaus zu schaffen, das auch unter ungünstigen Bedingungen mit einem Mindestmaß an Energie und konstruktivem Aufwand einen maximalen Nutzen erbringt, d.h. insbesondere auch, mit Hilfe der jeweils vorhandenen Mitteln, ein Innenklima für ein Gewächshaus erzeugt, das unter Ausnutzung der jeweils gegebenen Voraussetzungen optimale Bedingungen für ein Nutzpflanzenwachstum schafft.

Im einen Fall stellt der Energieaufwand die kritische Voraussetzung für den Gewächshausbetrieb dar, im anderen Standort ist es das Wasser.

Erfindungsgemäß wird die erfindungsgemäße Aufgabe dadurch einer sinnvollen und wirksamen Lösung zugeführt, daß bei einem Gewächshaus der eingangs bezeichneten Art zwischen zwei in Abstand angeordneten, nach Süden gerichteten Schrägwänden unter Einfluß der Sonneneinstrahlung und Wasserzufuhr ein Aufstrom feuchter Luft erzeugt und die Feuchtigkeit aus dem anschließend zwischen zwei in Abstand angeordneten schrägen Rückwänden einfallenden Luftstrom kondensiert und einer Einrichtung zum Beregnen des Innenraums zugeführt wird.

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Ein solches Verfahren arbeitet mit durch Verdunstung gewonnener Feuchtigkeit, so daß nicht nur in den zivilisierten Gebieten zur Verfügung stehendes Frischwasser, sondern auch Abwasser, Brackwasser und schließlich auch Salzwasser zum Betrieb Verwendung finden kann. Die Rückstände können durch von Zeit zu Zeit durchgeführte Reinigung entfernt werden. Der Aufstrom der Luft ergibt sich durch die aus der natürlichen Sonneneinstrahlung gewonnene Erwärmung, wobei die Luftströmung zugleich eine Verdunstung des Wassers herbeiführt. Wird dann ein solcher feuchtigkeitsbeladener Luftstrom in seinem Gipfelpunkt umgelenkt und an der nach Norden gerichteten Gebäudeseite abgekühlt, kondensiert das Wasser bei absinkendem Taupunkt. Diese Wirkung kann durch einen entgegengerichteten Frischluftstrom noch verstärkt werden. Das ausfallende Wasser wird gesammelt und einer Beregnungseinrichtung für den Innenraum zugeführt, die auf die im Gewächshaus befindlichen Pflanzen einwirkt.

Der Betrieb eines solchen Gewächshauses basiert auf den weitgehend vorhandenen Faktoren Luft und Wärme sowie Feuchtigkeit, ggf. auch aus Abwasser und Salzwasser. Der Energieeinsatz,der in gemäßigten nördlichen Klimazonen bei Ausfall der Sonneneinstrahlung erforderlich ist, wird auf ein Mindestmaß herabgesetzt.

Die Erfindung befaßt sich darüber hinaus mit der Ausgestaltung eines speziell zur Durchführung dieses Verfahrens dienenden Gewächshauses, welches die entsprechende Aufgabe einer optimalen Lösung zuführt. Sie sieht hierzu vor, daß die im wesentlichen

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nach Süden gerichtete äußere Schrägwand eine der Sonneneinstrahlung ausgesetzte Wärmeabsorptionsfläche aufweist und in Abstand dahinter eine mit wasserführenden Kapillaren versehene, mit ihrem Fuß in einen Wasserbehälter hineinreichende Innenwand angeordnet ist und daß beide Wände am oberen Ende je an eine äußere und innere, in Abstand angeordnete, schräg verlaufende, verglaste Rückwand anschließen, von denen die innere Rückwand Einrichtungen zum Sammeln von Kondenswasser aufweist, die mit einer Beregnungseinrichtung für den Innenraum verbunden sind, wobei der Zwischenraum zwischen Innen- und Außenwänden als Strömungskanal für die Luft dient. Der zwischen der äußeren und inneren nach Süden gerichteten Wand gebildete Strömungskanal erzeugt unter der von der einfallenden Wärmestrahlung ausgehenden Erwärmung einen aufwärts gerichteten Luftstrom, der sich zum einen von dem Wasserbehälter mit Feuchtigkeit belädt. Dieser streicht über die in kapillaren Hohlwänden wasserführende Innenwand und belädt sich weiter bis zur Sättigungsgrenze. Im Bereich des Firstes fällt dieser feuchtigkeitsbeladene Luftstrom schließlich in den an der Nordseite des Gebäudes gebildeten Strömungskanal zwischen Außen- und Innenwand ein, wo durch die fehlende Sonneneinstrahlung niedrigere Temperaturen herrschen, so daß das Wasser zunehmend kondensiert und auf die Innenwand fällt. Diese Wirkung kann noch dadurch unterstützt werden, daß zusätzlich ein Frischluftstrom dem einfallenden warm-feuchten Luftstrom entgegengerichtet wird. Die Schräge der inneren Rückwand ermöglicht das Sammeln de:; Kondenswassers und seine Ableitung, ggf. über Sammelbehälter, zu einer Beregnungseinrichtung.

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In weiterer Ausgestaltung dieses allgemeinen Gedankens der Erfindung weist die nach Süden gerichtete äußere Schrägwand eine Verglasung mit einer wärmeabsorbierenden Schicht auf, unter deren Einwirkung bei entsprechender Sonneneinstrahlung der darunter befindliche Zwischenraum in erheblichem Maße erwärmt wird. Es

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liegt im Rahmen der Erfindung, die nach Süden gerichtete äußere Schrägwand auch aus Steinplatten, vorzugsweise mit dunkelfarbigem Gefüge, wie Basalt, Granit, Schiefer od.dgl., besteht. Es kommen allerdings auch Metallbleche in Betracht, wie Aluminium oder Kupferblech. Schließlich können auch dunkel beschachtete Glasflächen als Wärmeabsorptionsfläche dienen.

Die wasserführende Innenwand besteht nach einem anderen Merkmal der Erfindung aus einem Traggerüst mit einer Auflage von Matten aus organischem oder anorganischem Fasermaterial, von porösen mineralischen Stoffen, wie z.B. Tuffgesteinen oder anderen porösen Mineralien, von natürlichen oder künstlichen schwammartigen Werkstoffen, z.B. auch aus Kunststoff od.dgl.. Es kommt entscheidend darauf an, die notwendige Kapillarität zu erzeugen, damit, begünstigt durch den aufwärts gerichteten warmen Luftstrom, eine auf Kapillarwirkung beruhende, nach oben gerichtete Wasserführung zustande kommt. Auf der Innenseite dieser Innenwand wirkt sich naturgemäß eine gewisse Verdunstungskälte aus, die das Klima im Gewächshaus-Innenraum vorteilhaft beeinflußt. Auf diese Weise wird der Innenraum selbst bei höchster Sonneneinstrahlung einem fühlbaren Temperaturausgleich unterworfen.

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Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, daß die nach" Süden gerichtete Wand eine Neigung von ca. 45° zur Horizontalen aufweist. Dies gewährleistet eine besonders günstige Wärmeabsorption von dem einfallenden Sonnenlicht. Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß die Rückwand eine Neigung von weniger als 45° zur Horizontalen aufweist, womit die Grundfläche des Gewächshauses vergrößert, zum anderen aber auch den Erfordernissen des Sammelns des Kondenswassers Rechnung getragen werden kann. Natürlich kann beispielsweise der untere Teil der Rückwand auch etwa senkrecht verlaufen.

Sind, wie die Erfindung weiter vorsieht, im Bereich des Fußes der Rückwand Einströmöffnungen für Frischluft in den Strömungskanal zwischen innerer und äußerer Rückwand sowie in den Innenraum des Gewächshauses vorgesehen, ist Gewähr dafür geboten, daß selbst in heißem Klima die Frischluft relativ kühl gegenüber dem feuchtigkeitsbeladenen Luftstrom an der Südwand ist.

Erfindungsgemäß ist mindestens die eine Giebelwand doppelwandig ausgebildet und dient als Strömungskanal für die Frischluftzufuhr zu dem südseitigen Wandzwischenraum. Durch entsprechende öffnungen am Fuß der nach Süden gerichteten Innenwand kann dann die Luft an ihrem Fuß über den Wasserspiegel geleitet werden, wo sie mit dem verdunsteten Wasserdampf zusammentrifft.

Vorteilhaft ist am Fuß des Zwischenraums zwischen den Innen- und Außenwänden, zumindest an der Südseite, eine wasserführence Rinne

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vorgesehen, in die an der nach Süden gerichteten Seite der Fuß der mit Kapillaren versehenen Innenwand eingreift. An der Nordseite des Gebäudes bewirkt die Wasserrinne eine Kühlung des darüber hinwegstreichenden Frischluft-Zustroms.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weist die innere Rückwand an ihrer Oberfläche etwa quer verlaufende Sammelrinnen für das Kondenswasser auf, die mit der Beregnungseinrichtung verbunden sind. Vorteilhaft sind unter der inneren Rückwand Sammelbehäl-ter für das Kondenswasser angeordnet. Aus diesen wird dann die Beregnungseinrichtung derart gespeist, daß eine möglichst gleichmäßige Wasserzufuhr zu den Pflanzen erfolgen kann.

Im einfachsten Fall besteht die Beregnungseinrichtung aus Durchbrechungen in der inneren Rückwand. Durch diese tritt das auf die schrage Wand auffallende Kondenswasser in das Gewächshausinnere und tropft dort auf die darunter befindlichen Pflanzen.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch ein Gewächshaus; Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt II in Fig. 1; Fig. 3 eine Draufsicht auf eine besondere Ausführungsform der

inneren Rückwand;
Fig. 4 einen Teil-Querschnitt durch eine abgewandelte Ausfüh-Eungsform des Gewächshauses.

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Das Gewächshaus, wie es in Fig. 1 dargestellt i$t, weist einen unregelmäßigen giebelförmigen Querschnitt auf. Die Fläche der Wand 1 ist nach Süden ausgerichtet, also der maximalen Sonneneinstrahlung ausgesetzt. Ihr Winkel zur Horizontalen beträgt 45° (vgl. insbes. Fig. 2). Sie weist eine Wärmeäbsorptionsflache 2 auf, die beispielsweise aus einer hinter einer Verglasung 3 angebrachten dunklen Abdeckschicht besteht. Mit ihrem Fuß 4 ruht die Wand 1 auf einem Sockel 5 auf, in den eine Rinne eingearbeitet ist, die Wasser führt, dessen Oberfläche bei 7 liegen mag. In parallelem Abstand unterhalb dieser Außenwand 1 ist eine Innenwand 8 angeordnet. Diese besteht beispielsweise aus einem Traggerüst aus Längsstreben 29 und Querstreben 10 und einer darauf liegenden Auflage 11, die hochkapiilar ist. Diese Innenwand 8 greift mit ihrem Fuß 9 in die Rinne ;6 bis unter den Wasserspiegel 7 ein. Zwischen den beiden parallelen Wänden 1 u. ist ein Zwischenraum 12 ausgebildet, der als Strömungskanal für die Luft dient.

Im Bereich des Firstes 13 schließt die nach Süden gerichtete äußere Schrägwand 1 an eine demgemäß nach Nordeii gerichtete schräge Rückwand 14 an, deren Neigungswinkel zur Horizontalen etwa 30° beträgt. Der Fuß 16 der äußeren Rückwand 14 verläuft senkrecht. Die Schrägfläche dieser Wand 14 ist verglast. In Abstand darunter etwa parallel zur Wand 14 verläuft die Innenwand 17, die gleichfalls verglast ist und, wie die Fig. 3 erkennen läßt, mit leichtem Gefälle verlaufende Rinnen 18 aufweist, die mit Abflußöffnungen 19 versehen sind. Unter dieser Innenwand

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sind mehrere Sammelbehälter 20, 21, 22 vorhanden, die aus den Rinnen 18 gespeist werden. Auch am Fuß dieser Rückwand ist in dem Sockel 5 eine Rinne 6 vorgesehen, die mit Wasser gefüllt ist. In dem senkrechten Teil 16 der rückwärtigen Außen- und Innenwand 14 u. 17 sind Eintrittsöffnungen 23 für Frischluft vorgesehen. Auch hier bildet der Wandzwischenraum 24 einen Strömungskanal .

Der Giebel 25 des Gewächshauses weist eine Doppelwand 26 auf mit einem dazwischenliegenden Strömungskanal 27 im unteren Bereich, der in Fig. 1 gestrichelt angedeutet ist. Auf diese Weise stehen die äußeren Lufteintrittsöffnungen 23 mit dem Zwischenraum 12 zwischen den beiden Wänden 1 u. 8 an der Südseite des Gewächshauses in direkter Verbindung.

Die Rinnen 18 können in der aus Fig. 4 ersichtlichen Weise mit einer stark vereinfacht wiedergegebenen Beregnungsanlage 28 im Inneren des Gewächshauses verbunden sein.

Im Betrieb des Gewächshauses ist die als Wärmeabsorptionsfläche ausgebildete nach Süden gerichtete Außenwand 1 der Sonneneinstrahlung unmittelbar ausgesetzt. Dadurch erwärmt sich der Zwischenraum 12 unterhalb dieser und oberhalb der darunter befindlichen Innenwand 8, so daß die durch Lufteintrittsöffnungen 23 einströmende und beispielsweise durch den Strömungskanal 27 im Giebel zugeführte Frischluft in dem Zwischenraum 12 erwärmt wird und aufsteigt. Hier belädt sie sich zunächst mit dem aus der Rinne

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am Fuß dieses Wandzwischenraums 12 verdunstenden Wasser. Der aufsteigende Luftstrom 30 nimmt außerdem dadurch, daß er über die poröse Schicht 11 der Innenwand 8 hinwegströmt, aus deren Kapillaren weitere Feuchtigkeit auf. Im Bereich des Firstes 13 kehrt der Strom um, wie durch den Pfeil 31 in Fig. 4 angedeutet ist und fällt im Zwischenraum 24 zwischen der äußeren Rückwand 14 und der inneren Rückwand 17 ein. Hierbei kühlt sich der Luftstrom 32 ab, und das mitgeführte Wasser kondensiert zunehmend und fällt aus. Es wird in den Rinnen 18 gesammelt und der Beregnungsanlage 28 oder ggf. zunächst den Sammelbehältern 20,21,22 zugeführt. Die Kondensation wird dadurch gefördert, daß in dem als Strömungskanal wirkenden Wandzwischenraum 24 an der Nordseite des Gewächshauses ein durch die öffnung 23 eintretender Frischluftstrom 33 aufwärts gerichtet verläuft.

Bei der Anordnung des Gewächshauses in Nord-Süd-Richtung und Ausbildung der Südfläche als Wärmeabsorptionsfläche ergibt sich ein Schattenwurf, der die Ausbildung eines feucht-warmen Klimas im Inneren des Gewächshauses begünstigt.

Es liegt im Rahmen der Erfindung,zur Verbesserung der Abkühlung des zwischen den beiden Südwänden aufwärts gerichteten feuchtwarmen Luftstroms, d.h. zur Förderung der die Kondensation bewirkenden Abkühlung an der Nordseite, in den Wandzwischenräumen ein Absorbersystern anzubringen, dessen Verdampferseite an der Südseite des Gewächshauses, ggf. auch außerhalb desselben, angeordnet ist, während das Kühlgitter in dem Wandzwischenraum an der Nordseite untergebracht wird.

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Claims

Patentansprüche

1J Verfahren zum Betreiben eines Gewächshauses mit einem giebel-

förmigen Querschnitt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei in Abstand angeordneten, nach Süden gerichteten Schrägwänden (1,8) unter Einfluß der Sonneneinstrahlung und Wasserzuführung ein Aufstrom (30) feuchter Luft erzeugt und die Feuchtigkeit aus dem anschließend zwischen zwei in Abstand angeordneten schrägen Rückwänden (14,17) einfallenden Luftstrom (32) kondensiert und einer Einrichtung (28) zum Beregnen des Innenraums zugeführt wird.
2. Gewächshaus zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im wesentlichen nach Süden gerichtete äußere Schrägwand (1) eine Wärmeabsorptionsfleiche (2) aufweist und in Abstand dahinter eine mit wasserführenden Kapillaren versehene, mit ihrem Fuß (9) in einen Wasserbehälter hineinreichende Innenwand (8) angeordnet ist und daß beide Wände (1,8) am oberen Ende je an eine äußere und innere, in Abstand angeordnete, schräg verlaufende, verglaste Rückwand (14,17) anschließen, von denen die innere Rückwand Einrichtungen zum Sammeln von Kondenswasser aufweist, die mit einer Beregnungseinrichtung (28) für den Innenraum verbunden sind, wobei der Zwischenraum (12,24) zwischen Innen- und Außenwänden als Strömungskanal für die Luft dient.

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3. Gewächshaus nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nach Süden gerichtete äußere Schrägwand (1) eine Verglasung mit einer wärmeabsorbierenden Schicht (2) aufweist.
4. Gewächshaus nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nach Süden gerichtete äußere Schrägwand (1) aus Steinplatten mit dunkelfarbigem Gefüge, aus Metallblech od.dgl. besteht.
5. Gewächshaus nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die wasserführende Innenwand (8) auf einem Traggerüst eine Auflage (11) von Matten aus Fasermaterial, von porösen mineralischen Stoffen, von natürlichen oder künstlichen schwammartigen Werkstoffen od.dgl. aufweist.
6. Gewächshaus nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die nach Süden gerichtete Wand (1,8) eine Neigung von ca. 45° zur Horizontalen (15) aufweist.
7. Gewächshaus nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückwand (14,17) eine Neigung von weniger als 45° zur Horizontalen (15) aufweist.
8. Gewächshaus nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Fußes (16) der Rückwand (14,17) Einströmöffnungen (23) für Frischluft in den Strömungskanal (24) sowie in den Innenraum vorgesehen sind.

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9. Gewächshaus nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch geKennzeichnet, daß mindestens die eine Giebelwand (25) doppelwandig ausgebildet ist und einen Strömungskanal (27) für die Frischluftzufuhr zu dem südseitigen Wandzwischenraum (12) bildet.
10. Gewächshaus nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Rückwand (17) etwa quer verlaufende Sammelrinnen (18) für das Kondenswasser aufweist, die mit der Beregnungseinrichtung (28) verbunden sind.
11. Gewächshaus nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß unter der inneren Rückwand (17) Sammelbehälter (20,21,22) für das Kondenswasser angeordnet sind.
12. Gewächshaus nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Beregnungseinrichtung (28) aus Durchbrechungen in der inneren Rückwand besteht.

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