DE3006083C1 - Klima-Gewaechshaus - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Klima-Gewächshaus mit einem giebelförmigen Querschnitt, bei dem zwischen zwei im Abstand angeordneten, der Sonne zugewandten Schrägwänden unter Einfluß der Sonneneinstrahlung und Wasserzuführung aus einem Wasserbehälter feuchte Luft erzeugt, die Feuchtigkeit kondensiert und einer Einrichtung zur Versorgung, insbesondere zum Beregnen des Innenraums, zugeführt wird.

In den gemäßigten Klimazonen betreibt man unter beachtlichem Energie-Einsatz 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 es an Wasser. Abwasser, Brackwasser und Salzwasser, die möglicherweise verfügbar sind, können unter den üblichen Bedingungen zum Betrieb von Gewächshäusern keine Verwendung finden. Hinzu kommt, daß in derartigen warmen und heißen Klimazonen neben der Bereitstellung des notwendigen Frischwassers es auch erforderlich ist, eine Klimatisierung im Gewächshaus zu erzielen, um die übermäßig vorhandenen Wärmeangebote zu regulieren. Dabei handelt es sich um ein Gebot, das nicht nur für den Betrieb von Gewächshäusern gilt, sondern allgemein für Häuser in heißen Klimazonen, insbesondere auch für Wohnhäuser, wobei für derartige Wohnhäuser auch das gleiche Bedürfnis nach Erzeugung von Frischwasser aus im allgemeinen überall vorhandenen Abwässern, Brackwasser oder Salzwasser gegeben ist, wie bei den vorstehend angesprochenen Gewächshäusern.

Aus der DE-AS 16 32 943 sowie aus der Zeitschrift »Gb + Gw« Nr. 39/1.10.1977, Seiten 940-944, ist bereits ein Gewächshaus der eingangs genannten Art bekanntgeworden, bei dem die genannten Schrägwände ein Doppeldach eines Gewächshauses bilden. Meerwasser wird mittels einer Pumpe am Dachfirst zwischen die Dachflächen eingebracht. Dieses Wasser läuft an der inneren Dachfläche herunter und wird durch die Sonneneinstrahlung verdampft. Das herunterlaufende angereicherte Salzwasser wird abgeleitet, während das an der Innenseite der äußeren Dachfläche kondensierende Wasser aufgefangen und in einem Süßwassertank gesammelt wird.

Bei diesem bekannten Gewächshaus geht es zunächst ausschließlich um die Wassergewinnung aus Salzwasser. Dieses Gewächshaus ist aber — abgesehen davon, daß es eine Pumpe benötigt, mit der das Wasser immer wieder auf das Dach hinaufgepumpt wird, was wegen des Energiebedarfs und der Investitionskosten von vorne herein ungünstig ist — für ein selbsttätig sich regelndes Klima-Gewächshaus völlig ungeeignet, bei dem angestrebt wird, daß die Innentemperatur und das

Feuchtigkeitsniveau im Innern in etwa in einem engen Toleranzrahmen verbleiben, unabhängig davon, wie warm oder kalt es außen ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Klima-Gewächshaus der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß es bei einfachem Aufbau sowohl das notwendige Frischwasser aus Brack- oder Salzwasser mit Hilfe der Sonnenenergie gewinnen kann, als auch gleichzeitig eine Innenklimaregelung vornimmt, bei der die Innentemperatur und das Feuchtigkeitsniveau unabhängig von den Außenbedingungen möglichst auf einem konstanten Niveau gehalten werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Schrägwände und ihre daran anschließenden, der Sonne abgewandten Rückwände Teile zweier übereinanderstehender, mit getrennten Giebelseiten versehener Häuser bilden, daß der Wasserbehälter ein zwischen den beiden Häusern umlaufender Wassergraben ist, daß im Bereich des Fußes beider der Sonne abgewandter Rückwände Einströmöffnungen für Frischluft vorgesehen sind und daß im Firstbereich des Innenhauses die jeweils zwei voneinander beabstandete Giebelseiten durchsetzende, das Innenhaus mit der Außenatmosphäre verbindende Querbelüftungsschächte vorgesehen sind.

Durch die Sonneneinstrahlung wird Wasser aus dem Wassergraben verdunstet und gemeinsam mit der dabei miterwärmten Luft nach oben geführt. Im Firstpunkt wird dieser Strom feuchtigkeitsbeladener Luft umgelenkt und an der der Sonne abgewandten Gebäudeseite abgekühlt, so daß das Wasser bei absinkendem Taupunkt kondensiert. Das ausfallende Wasser wird gesammelt und der zentralen Hauswasserversorgung oder direkt der Beregnungseinrichtung zugeführt.

Dabei ergibt sich ein für die Klimatisierung des Innenhauses wesentlicher Luftstrom, indem der auf der der Sonne abgewandten Seite durch die Einströmöffnungen für Frischluft eintretende Luftstrom über dem Wassergraben um die Giebelwände herum zur Südseite, d. h. der der Sonne zugewandten Seite angesaugt wird, wo infolge der Sonneneinstrahlung und der Erwärmung der Luft sowie der Wasserverdampfung ein Aufstrom gebildet wird. Ein weiterer wesentlicher Punkt des erfindungsgemäßen Klima-Gewächshauses liegt in den besonderen Querbelüftungsschächten, die in Verbindung mit den Frischlufteinströmöffnungen das Auftreten eines Wärmestaus im Innenhaus auch bei sehr hohen Außentemperaturen und starker Sonneneinstrahlung verhindern. Die überschüssige erhitzte Luft wird durch die Querbelüftungsöffnungen in die Außenatmosphäre geleitet, während in verstärktem Maß durch die Frischluft-Einströmöffnungen frische Luft von der der Sonne abgewandten Seite des Klima-Gewächshauses zufließt, wobei diese Luft zusätzlich gekühlt wird, da sie ja vor Eintreten in das Innenhaus zunächst den Wassergraben überqueren muß.

Die Wasserverdunstung und damit das Maß der Wassererzeugung läßt sich in Weiterbildung der Erfindung dadurch erhöhen und verbessern, daß die der Sonne zugewandte Schrägwand des Außenhauses eine Wärmeabsorptionsfläche aufweist und in diesem Bereich innen mit einer mit wasserführenden Kapillaren versehenen Platte (Außenvlies) hinterlegt ist, die mit ihrem unteren Ende in den Wassergraben hineinragt. Bei dieser Ausgestaltung wird dann der Hauptteil der durch Verdunsten gewonnenen Luftfeuchtigkeit von diesem Außenvlies abgegeben, während die direkte Verdampfung über dem Wassergraben nur einen Teil der erzeugten Wasserdampfmenge darstellt. Insbesondere durch den direkten Kontakt mit der Wärmeabsorptionsfläche der der Sonne zugewandten äußeren Schrägfläche wird die im Außenvlies durch Kapillarwirkung aufsteigende Feuchtigkeit sehr stark erwärmt, so daß erhebliche Mengen an Wasserdampf an die Luft zwischen den Schrägwänden abgegeben werden.

Zusätzlich zu dem genannten Außenvlies kann in Ausgestaltung der Erfindung auch vorgesehen sein, daß

ίο die der Sonne zugewandte Schrägwand des Innenhauses ebenfalls mit einer mit wasserführenden Kapillaren versehenen Platte (Innenvlies) belegt ist, wobei diese Platten bevorzugt als Saugvliese ausgebildet sein sollen. Dabei wird ein Teil der Feuchtigkeit zwischen den der Sonne zugewandten Schrägwänden, die mit der aufströmenden Luft über den Dachfirst geleitet und auf der anderen Seite einer Kondensation zugeführt werden, auch vom Innenvlies stammen. Dabei ist allerdings die Feuchtigkeitsabgabe dieses Innenvlieses nicht das Primäre, sondern vielmehr der an dieser Stelle auftretende Kühleffekt auf die innere Schrägwand und damit auf den Innenraum des Klima-Gewächshauses. Es handelt sich dabei um die Anwendung der an sich bekannten Mattenkühlung bei der erfindungsgemäßen Klima-Gewächshaus-Konstruktion mit zwei übereinandergebauten Häusern. Da das Innenvlies mit der in ihm hochsteigenden Flüssigkeit nicht von der Sonne bestrahlt wird, da es ja von der Wärmeabsorptionsfläche abgeschattet wird, wird hier die Verdunstungskälte beim Verdunsten von Flüssigkeit aufgrund des vorbeistreichenden Luftstroms zwischen den der Sonne zugewandten Schrägwänden wirksam.

Im Bereich des Firstes wird die bis zur Sättigung feuchtigkeitsbeladene Luftströmung nach unten umgelenkt. Infolge der fehlenden Sonneneinstrahlung und den niedrigeren Temperaturen auf dieser Seite kondensiert der Wasserdampf und fällt auf die der Sonne abgewandte Schrägwand des Innenhauses. Die Schräge ermöglicht das Sammeln des Kondenswassers und seine Ableitung, gegebenenfalls über einen Sammelbehälter zu einer zentralen Wasserversorgungseinrichtung.

Die besondere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Klima-Gewächshauses mit einem umlaufenden begehbaren Wassergraben hat gegenüber prinzipiell ebenfalls funktionsfähigen Anordnungen mit lediglich doppelwandigen Konstruktionen den entscheidenden Vorteil, daß eine ständige Kontrolle stattfinden kann und daß eine Säuberung von den anfallenden Sedimenten ohne weiteres möglich ist. Gerade beim Einsatz von Brackwasser oder Salzwasser ist es in regelmäßigen Abständen notwendig, die Vliese zu reinigen oder gegebenenfalls teilweise zu ersetzen. Dabei ist es grundsätzlich auch möglich, die Häuser geometrisch unterschiedlich auszugestalten, insbesondere die Schrägwände des Innenhauses steiler anzuordnen als des Außenhauses, so daß sich nach oben eine Verjüngung des Strömungskanals und damit eine Beschleunigung des Luftstroms nach oben ergibt. Ob es günstiger ist, eine derartige unterschiedliche Neigung der Schrägwände vorzusehen, oder aber Heber einen konstanten Strömungsquerschnitt zu wählen, ergibt sich je nach den besonderen Anforderungen, sowie den äußeren Klimabedingungen. Prinzipiell können die der Sonne zugewandten Schrägwände, d. h. in nördlichen Breiten die Schrägwände auf der Südseite, praktisch ohne lichtdurchlässige Abschnitte ausgebildet sein, wobei Flächenabschnitte, die für die erfindungsgemäße Funktionsweise nicht mit einer Wärmeabsorptionsflä-

ehe belegt zu sein brauchen, mit Solarzellen zur Stromversorgung belegt werden können. Bei einem Klima-Gewächshaus sollen jedoch bevorzugt die der Sonne zugewandten Schrägwände verglast sein, wobei die Verglasung der äußeren Schrägwand mit einer sie teilweise bedeckenden wärmeabsorbierenden Schicht, insbesondere einer an ihrer Innenseite angeordneten Schwarzfolie aus gut wärmeleitendem Material, z. B. Metall, hinterlegt sein soll.

Die Wärmeabsorptionsfläche kann bevorzugt in Streifen auf die dazwischen lichtdurchlässige äußere Schrägwand aufgebracht sein, wobei die Breite der stehenbleibenden lichtdurchlässigen Streifen von den äußeren klimatischen Bedingungen abhängt. In heißen und tropischen Klimazonen, in denen auch bei kleinen lichtdurchlässigen Flächenabschnitten genügend Licht für das Pflanzenwachstum im Inneren des Gewächshauses zur Verfügung steht, kann durch die größere Wärmeabsorptionsfläche und die daraus resultierende stärkere Wasserdampfproduktion dem erhöhten Bedürfnis zur Erzeugung großer Mengen Frischwasser Rechnung getragen werden.

Neben der angesprochenen Verglasung der äußeren Schrägwand liegt es aber auch im Rahmen der Erfindung, daß die der Sonne zugewandte äußere Schrägwand aus Steinplatten, gegebenenfalls mit dunkelfarbigem Gefüge, wie Basalt, Granit, Schiefer od. dgl., besteht. Darüber hinaus kommen auch Metallbleche in Betracht, wie Aluminium oder Kupferblech. Schließlich können auch dunkelbeschichtete Glasflächen als Wärmeabsorptionsfläche dienen.

Die angesprochene wasserführende Innenwand, die der Einfachheit halber vorstehend mit »Innenvlies« und »Außenvlies« bezeichnet worden ist, kann aus einem Traggerüst mit einer Auflage von Matten aus organischem oder anorganischem Fasermaterial, von porösen mineralischen Stoffen, wie z. B. Tuffgesteinen oder anderen porösen Materialien, von natürlichen oder künstlichen schwammartigen Werkstoffen, z. B. auch aus Kunststoff od. dgl. gebildet sein. Es kommt entscheidend darauf an, einerseits die notwendige Kapillarität zu erzeugen, damit, begünstigt durch den aufwärts gerichteten warmen Luftstrom, eine auf Kapillarwirkung beruhende, nach oben gerichtete Wasserführung zustande kommt, um im Falle des Außenvlieses eine möglichst große, mit der Wärmeabsorptionsfläche in Kontakt stehende Vliesfläche zur Verfügung zu haben, von der ausgehend eine Wasserdampfproduktion stattfinden kann. Im Falle des Innenvlieses ist es entscheidend, daß das Wasser ebenfalls genügend weit durch Kapillarwirkung nach oben steigen kann, um eine entsprechend große Fläche zu haben, die durch die entstehende Verdunstungskälte in an sich bekannter Weise für eine Klimaregulierung im Innenraum, d. h. für eine Kühlung des Innenraums sorgt. Selbstverständlich bestehen hinsichtlich dieser Betriebsfaktoren je nach der Klimazone unterschiedliche Anforderungen, beispielsweise ist die Notwendigkeit der Kühlung des Innenraums in gemäßigten Breiten erheblich geringer als in tropischen Zonen, so daß demzufolge auch das Innenvlies nicht derart stark nach oben gezogen zu sein braucht wie bei einem Klima-Gewächshaus für tropische Länder. Es hat sich in der Praxis aber gezeigt, daß durch die Wärmeeinstrahlung und die Wasserabgabe vom Außenvlies verbunden mit der Luftkonvektion zwischen den Schrägwänden sich ein derartiges Gleichgewicht einstellt, daß durch die mit stärker werdender Sonneneinstrahlung stärker werdende Strömung und damit auch stärker werdende Verdunstung am Innenvlies letztendlich erreicht wird, daß selbst bei extremen Außenbedingungen die Innentemperatur selbst in einem solchen Klima-Gewächshaus, in welchem je nach wie vor noch eine gewisse Sonneneinstrahlung zum Pflanzenwachstum zugelassen werden muß, niemals über wesentlich mehr als 30° C ansteigt.

Es hat sich weiter als vorteilhaft erwiesen, daß die

ίο nach Süden gerichtete Schrägwand in gemäßigten Breiten eine Neigung von ca. 45° zur Horizontalen aufweist. Dies gewährleistet eine besonders günstige Wärmeabsorption vom 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 Kondenswasser Rechnung getragen werden kann. Selbstverständlich kann beispielsweise der untere Teil der Rückwand auch etwa senkrecht verlaufen, um auch die Randzone noch begehbar zu gestalten. Auch im Hinblick auf die Neigung der Schrägwände gilt wiederum das bereits mehrfach genannte Prinzip, daß diese Parameter je nach den äußeren klimatischen Bedingungen unterschiedlich optimiert werden können, d. h., daß für die günstigste Neigung der Süd- und Nord-Schrägwände in den Tropen andere Verhältnisse gelten als in gemäßigten Breiten. Die jeweils optimalen Bedingungen lassen sich jedoch unter Beachtung der erfindungsgemäßen Funktionsprinzipien sehr einfach finden.

Die zum Zweck der Wartung eines erfindungsgemäßen Klima-Gewächshauses außerordentlich wichtige Ausbildung des Wasserbehälters als umlaufender begehbarer Wassergraben hat zusätzlich eine erhebliche ausgleichende Wirkung hinsichtlich des Betriebs bei Tag und Nacht. Der Wassergraben dient als Wärmereservoir, so daß — wie die Erfahrung gezeigt hat — bei erfindungsgemäßen Regen-Gewächshäusern die Luftkonvektion und die Erzeugung von Frischwasser noch viele Stunden anhält, nachdem bereits die Sonne untergegangen ist. Umgekehrt ergibt sich dabei selbst' erständlich auch ein stark dämpfender Effekt beim Betrieb in heißen Klimazonen, bei denen den extrem hohen Tagestemperaturen häufig entsprechend extrem niedrige Nachttemperaturen gegenüberstehen. Im Inneren eines erfindungsgemäßen Klima-Gewächshauses machen sich diese starken Außentemperaturschwankungen aber nur sehr gering bemerkbar.

5(i Es hat sich gezeigt, daß ein erfindungsgemäßes Klima-Gewächshaus in gemäßigten Breiten selbst dann noch betrieben werden kann, wenn die Außentemperatur unter 0⁰C fällt. Lediglich bei Abfall der Außentemperatur unter —5 bis —8° C sollte eine Zusatzheizung vorgesehen werden, wobei es aber ausreicht, eine Zusatzheizung in den Wassergraben einzubringen, damit sich das Wasser nicht zu stark abkühlt und damit der erfindungsgemäße Prozeß der Luftumwälzung und Verdunstung und Abkühlung auch bei tieferen Außen-

Mi temperaturen und relativ geringer Sonneneinstrahlung noch funktionieren kann.

Ein ganz erheblicher Vorzug der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß das System ohne Schläuche, Pumpen od. dgl. arbeiten kann. Dies ist aber

fi5 für einen robusten, billigen und wartungsfreien Betrieb von erheblicher Bedeutung.

Zum Sammeln des Kondenswassers können entweder Sammelbehälter am unteren Ende der Rückwand

vorgesehen sein, oder aber diese mit etwa querverlaufenden Sammelrinnen versehen sein, die vorzugsweise direkt mit einer Beregnungseinrichtung verbunden sind. Diese kann im einfachsten Fall aus Durchbrechungen der inneren Rückwand im Bereich der Sammelrinnen bestehen.

Der Vollständigkeit halber sei an dieser Stelle noch auf zwei Besonderheiten des erfindungsgemäßen Klima-Gewächshauses hingewiesen. So ergibt sich bei extremen Außenbedingungen in Verbindung mit der besonderen Be- und Entlüftung eine Art Gewittereffekt, der jegliche Überhitzung im Inneren verhindert. Durch den erhöhten Partialdruck tritt die noch mit Flüssigkeit zumindest teilweise beladene Luftströmung auf der der Sonne abgewandten Seite in unterschiedlichen Höhen in das Innenhaus ein, d. h. die Umlenkung des nach unten gerichteten Luftstroms erfolgt nicht weit über dem Wassergraben. Diese Luft steigt dann unter der der Sonne abgewandten Schrägfläche des Innenhauses nach c Den zu den Querentlüftungsöffnungen. Dadurch ergibt sich eine besonders starke Sogwirkung, durch die Frischluft über dem Wassergraben unmittelbar ins Innenhaus gesaugt wird. Die Versuche mit erfindungsgemäßen Häusern haben ergeben, daß unter solchen Extrembedingungen warme und auch relativ feuchte Luft quasi wie eine Dampfpfeife durch die Querbelüftungsschächte entweicht, so daß auf diese Weise ganz erhebliche überschüssige Außenwärmebelastungen für das Innenklima des Hauses unschädlich abgebaut werden können.

Darüber hinaus sei darauf hingewiesen, daß selbst die bei erfindungsgemäßen Gewächshäusern vorgesehene Abdeckung des unteren Flächenabschnitts der Südwände durch die Wärmeabsorptionsfläche bzw. die Saugvliese eine vollständige Raumausnutzung des Klima-Gewächshauses nicht hindert, da die hinter diesen Flächenabschnitten liegenden Bereiche im Innern des Klima-Gewächshauses zum einen der Anordnung von Pflanzen dienen können, die wenig Licht brauchen (Nachtschattengewächse), auf der anderen Seite unmittelbar an der der Sonne zugewandten inneren Schrägwand ein Begehungsgang vorgesehen sein kann.

Die Erfindung soll nachstehend an einigen Ausführungsbeispielen sowie an Hand der Zeichnung näher erläutert werden. Dabei zeigt

F i g. 1 einen schematischen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Gewächshaus,

F i g. 2 einen Teilquerschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform des Gewächshauses und

F i g. 3 einen Schnitt durch ein Klimawohnhaus.

Das Gewächshaus, wie es in F i g. 1 dargestellt ist, weist einen unregelmäßigen giebelförmigen Querschnitt auf. Es besteht aus zwei übereinandergestellten Häusern 1 und 2, die durch einen umlaufenden Wassergraben 3 voneinander getrennt sind. Die äußere Schrägwand 4 und die innere Schrägwand 5 sind zur Sonne hin ausgerichtet, also der maximalen Sonneneinstrahlung ausgesetzt. Der Winkel zur Horizontalen beträgt etwa 45°. Die im dargestellten Ausführungsbeispiel als Glaswand ausgebildete äußere Schrägwand 4 ist im unteren Abschnitt innenseitig mit einer Wärmeabsorptionsfläche 6, beispielsweise einer Metallplatte, hinterlegt, unter der ein Saugvlies, das Außenvlies 7, in gut wärmeleitendem Kontakt zur Wärmeabsorptionsfläche 6 angeordnet ist. Das untere Ende des Außenvlieses 7 ragt in den Wassergraben 3, so daß das darin befindliche Wasser, bei dem es sich auch um Abwasser, Brackwasser oder gar Salzwasser handeln kann, im Außenvlies aufsteigt und sich an der stark erwärmten Wärmeabsorptionsfläche 6 erwärmt und in großen Mengen verdampft. Der Wasserdampf wird von der über Giebelseiten nachgeströmten, zwischen der äußeren Schrägwand 4 und der inneren Schrägwand 5 erwärmten Zuluft, die in Richtung des eingezeichneten Pfeils nach oben strömt — die Zuluft wird über die Giebelseiten von der der Sonne abgewandten Hausseite nachgeführt — aufgenommen und zum Gipfelpunkt der übereinandergestellten Häuser transportiert. Bei dieser Luftströmung erfolgt darüber hinaus eine Wasserverdunstung an einer zweiten unmittelbar auf der inneren Schrägwand angeordneten, mit wasserführenden Kapillaren versehenen Platte (Innenvlies 9), welches mit seinem Ende ebenfalls in den Wassergraben 3 hineinhängt. Durch diese Verdunstung erfolgt eine Kühlung der inneren Schrägwand 5 und damit eine entsprechende Regulierung des Raumklimas im Innenraum 10 des Gewächshauses. Die weder von der Wärmeabsorptionsfläche 6 noch dem Innenvlies 9 bedeckten oberen Abschnitte der äußeren Schrägwand 4 bzw. der Innenschrägwand 5, die beide im Falle eines Gewächshauses aus Glas bestehen, dienen dem Sonneneinfall, um die notwendige Sonneneinstrahlung für das Pflanzenwachstum im Inneren des Gewächshauses zu gewährleisten. Selbstverständlich ist es nicht erforderlich, daß die Wärmeabsorptionsfläche und die Vliese den unteren Abschnitt der Wände 4 und 5 bedecken, sondern sie könnten auch in Längsstreifen aufgebracht sein, die von oben nach unten durchgehen und durch Zwischenräume getrennt sind, in denen das Licht durch beide Wände 4 und 5 ins Gewächshaus gelangen kann.

Das Ausmaß der Flächenbedeckung mit der Wärmeabsorptionsfolie sowie die Größe der Vliese 7 und 9 richtet sich im wesentlichen nach den äußeren klimatischen Bedingungen. In gemäßigten Breiten wird die Wärmeabsorptionsschicht nicht so weit hochgezogen, damit ein genügender Lichteinfall für das Pflanzenwachstum bestehen bleibt. Außerdem ist das einfallende Licht selbstverständlich auch wichtig für die Erwärmung des Innenraums des Gewächshauses. In heißen Zonen wird man die Außenwand sehr viel weitgehender mit einer Wärmeabsorptionsschicht abdecken und auch entsprechend größere Saugvliese vorsehen, um einerseits eine geringere Licht- und Wärmeeinstrahlung ins Gewächshaus zu haben. Auf der anderen Seite wird durch die dadurch vergrößerte Fläche sowohl des Außenvlieses als auch des Innenvlieses einmal mehr Wasser produziert und eine höhere Verdunstungskälte und damit eine stärkere Kühlung des Gewächshausinnern erzielt. Diese Verhältnisse werden weiter unten noch ausführlicher beschrieben werden.

Im Bereich des Firstes schließt an die der Sonne zugewandten Schrägwände 4 und 5 der beiden Häuser 1 und 2 jeweils eine der Sonne abgewandte schräge Rückwand 12 bzw. 13 an, deren Neigungswinkel zur Horizontalen etwa 30° beträgt. Der Fußabschnitt beider Rückwände 12 und 13 verläuft senkrecht, um auch die Randbereiche im Norden des Gewächshauses noch bearbeiten zu können. Die Rückwände 12 und 13 können, brauchen jedoch nicht unbedingt verglast sein, da üblicherweise das durch die freibleibenden oberen Zonen der nach Süden weisenden Wände 4 und 5 einfallende Sonnenlicht für das Pflanzenwachstum ausreicht. In der inneren Rückwand 13 sind bei dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel Rinnen 14 eingearbeitet, die zum Sammeln des Kondenswasser

130 241/590

dienen, welches sich dadurch bildet, daß die zwischen den Schrägwänden 4 und 5 aufsteigende feuchtigkeitsbeladene Luft, die im Firstbereich umgelenkt wird und zwischen den Rückwänden 12 und 13 nach unten strömt, sich abkühlt Das in den Rinnen 14 sich sammelnde Kondenswasser kann entweder durch Bodenöffnungen der Rinnen oder auch durch anschließende, die Anbaufläche im Gewächshaus überdeckende Regenrinnen 16 mit Wasseraustrittsbohrungen (vgl. F i g. 2) auf die Pflanzen aufgebracht werden. Der Abstand zwischen den Wänden 4 und 5 sowie 12 und 13 sowie auch der Abstand zwischen den in den Zeichnungen nicht erkennbaren Giebelwänden der Häuser 1 und 2 ist so groß, daß ein begehbarer Gang entsteht, der es ermöglicht, die Saugvliese zu kontrollieren und zu reinigen oder auszuwechseln oder anfallende Sedimente im Wassergraben zu entfernen oder aber auch die unvermeidliche Algenbildung wirksam zu bekämpfen. Der umlaufende Wassergraben 3 zwischen den übereinandergestellten Häusern 1 und 2 braucht dabei selbstverständlich nicht den gesamten Zwischenraum auszufüllen, sondern es kann noch zusätzlich ein Sockelstreifen vorgesehen sein, um den Zwischenraum trockenen Fußes begehen zu können.

Ein Teil der an der Nordseite durch die Einströmöffnungen 15 zuströmenden Frischluft gelangt direkt durch Öffnungen 17 der inneren Rückwand 13 in den Innenraum 10 des Gewächshauses. Darüber hinaus können bevorzugt auch noch die jeweils einander benachbarten Giebelwände der Häuser 1 und 2 durchsetzende Querbelüftungsschächte 18 vorgesehen sein, so daß erwärmte Luft aus dem Innern des Gewächshauses unmittelbar an die Außenatmosphäre abgegeben werden kann, und zwar bevorzugt unter dem First, wo sich die warme Luft sammelt.

Der sich durch die Zwischenschaltung eines begehbaren umlaufenden Wassergrabens zwischen den übereinandergestellten Häusern 1 und 2 ergebende relativ große Abstand zwischen den nach Süden gerichteten Schrägwänden 4 und 5 hat zusätzlich die Folge, daß kein Wärmestau zwischen diesen Wänden besteht, wie es der Fall wäre, wenn es sich nur um eine Doppelwand mit wenigen Zentimetern Abstand handeln würde. Außerdem kann auf diese Weise die von der Wärmeabsorptionsfläche 6 ausgehende Wärme nicht unmittelbar auf das Innenhaus 2 durchschlagen, d. h. nicht eine zusätzliche Aufheizung des Gewächshauses bewirken. Je heißer es ist, desto mehr erwärmt sich die Wärmeabsorptionsfolie 6 und desto mehr Wasser wird im Außenvlies 7 verdampft. Umgekehrt wird dabei durch die stärkere Erwärmung der Luft im Kanal 8 eine größere Luftströmung erzeugt, die wiederum dazu führt, daß am Innenvlies 9 mehr Wasser verdampft, wodurch eine entsprechend größere Verdunstungskälte erzeugt wird, die für eine Kühlung der Innenwand 5 und damit des Innenraums 10 des Gewächshauses sorgt. Auf diese Weise spielt sich ein Gleichgewicht ein, welches dazu führt, daß auch bei stärkster Sonnenstrahlung und hohen Außentemperaturen die Temperatur im Gewächshaus niemals über 30⁰C ansteigt. Die durch die Wärmeabsorptionsfläche 6 bzw. die Saugvliese 7 und 9 abgeschatteten Bereiche im Innern des Gewächshauses dienen zur Aufnahme von Nachtschattengewächsen mit geringem Lichtbedarf, so daß sich trotz dieser Abschattung die Gewächshausfläche optimal ausnutzen läßt.

Während die Sonnenwärme und Sonnenstrahlung in der Zeit der größten Hitze über die Vliese 7 und 9 in den Wassergraben mit abgeleitet wird, erwärmt sich das Wasser im Wassergraben 3, wodurch die Verdunstung im Innenvlies 9 größer wird und damit auch die der Kühlung des Innenraums 10 des Gewächshauses dienende Verdunstungskälte entsprechend ansteigt. Auch auf diese Weise ergibt sich wiederum eine wirksame Regelung, die dafür sorgt, daß im Innern des Gewächshauses die Temperaturen nicht zu stark ansteigen. Umgekehrt führt die Erwärmung des

ίο Wassers im umlaufenden Wassergraben 3 zu einem wirksamen Ausgleich zwischen Tag und Nacht. Auf der einen Seite geht die Wasserdampfproduktion und das daraus resultierende Beregnen des Innenraums noch stundenlang weiter, wenn die Sonne bereits untergegan-

!5 gen ist. Auf der anderen Seite ist das große Wasserreservoir des Wassergrabens 3 ein guter Wärmepuffer. Die erfindungsgemäße Funktionsweise eines Klima-Gewächshauses bringt es mit sich, daß es sogar bei Temperaturen unter 0°C noch ohne Heizung funktionsfähig ist, wobei lediglich bei Temperaturen unterhalb von etwa —5° C es zweckmäßig ist, eine kleine Zusatzheizung vorzusehen, die dabei am besten als Zusatzheizung für das Wasser im Wassergraben 3 ausgelegt ist. Man kann also erfindungsgemäße Gewächshäuser nach Art von Kalttreibhäusern (Gemüseanbau) den ganzen Winter über auch in unseren nördlichen Breiten mit geringer Energiezufuhr und ohne besondere Installationen für Heizkörper od. dgl. im Gewächshaus betreiben. Selbst bei Warmtreibhäusern bedarf es gegenüber den bisherigen Systemen nur einer sehr viel geringeren zusätzlichen Energie, die — wie vorstehend ausgeführt — nur zu starken Frostzeiten bereitgestellt zu werden braucht Ein erfindungsgemäßes Klima-Gewächshaus arbeitet vollkommen automatisch, auch mit automatischer Beregnung, benötigt keinerlei Verteilungsschläuche oder Pumpenanlagen, kann aus den verschiedensten Materialien — anstelle einer Verglasung der Wände auch Metall- oder Steinplatten eingesetzt werden — bestehen. Darüber hinaus läßt sich ein erfindungsgemäßes Gewächshaus sehr einfach, d. h. sogar in Selbsthilfe, herstellen und es liefert aufgrund seines funktionsbedingten Regelungsmechanismus ein gemäßigtes Klima, welches äußere Temperaturschwankungen weitestgehend ausgleicht.

Das Prinzip des in den F i g. 1 und 2 dargestellten Klima-Gewächshauses läßt sich auch auf ein Wohnhaus für heiße Klimazonen übertragen, wie es an Hand der F i g. 3 schematisch dargestellt ist. In diesem Fall ist die Neigung der Wände 4 und 5 bzw. 12 und 13 der

so übereinandergestellten Häuser gerade umgekehrt wie in gemäßigten Breitenzonen, d.h. die Südwände sind flacher geneigt als die Nordwände. Die Südwände sind dabei bevorzugt völlig ohne Fenster ausgeführt, wobei die unteren Abschnitte 4a die Wärmeabsorptionsflächen aufweisen oder diese unmittelbar selbst bilden, indem sie aus entsprechenden Steinplatten bestehen. Die nicht benötigten oberen Abschnitte 4b können mit Solarzellen belegt sein, um die elektrische Betriebsenergie des Hauses zu erzeugen. Das auf der Nordseite erzeugte, im Kanal 14 gesammelte Kondenswasser dient der Wasserversorgung des Hauses, ausgehend von im Wassergraben 3 enthaltenen Abwasser oder gar Salzwasser, welches selbst in trockenen Klimazonen fast überall zur Verfügung steht. Bei dem in Fig.3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind lediglich schematisch auf der Nordseite Fenster 19 dargestellt Die Funktionsweise ist praktisch die gleiche wie bei dem vorstehend ausführlich beschriebenen Klima-Gewächs-

haus gemäß den F i g. 1 und 2, d. h. durch die auf die Südwand auftreffende Sonnenwärme wird aus dem Brackwasser im umlaufenden Wassergraben 3 einerseits Wasserdampf erzeugt, der durch Kondensation die Wasserversorgung des Hauses sicherstellt, andererseits

ergibt sich eine Verdunstung am Innenvlies 9, welches eine wirksame Kühlung des Inneren des Hauses gewährleistet. Bei 20 ist schließlich eine Eingangsschleuse zwischen Außenhaus 1 und Innenhaus 2 angedeutet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Klima-Gewächshaus mit einem giebelförmigen Querschnitt, bei dem zwischen zwei im Abstand angeordneten, der Sonne zugewandten Schrägwänden unter Einfluß der Sonneneinstrahlung und Wasserzuführung aus einem Wasserbehälter feuchte Luft erzeugt, die Feuchtigkeit kondensiert und einer Einrichtung zur Versorgung, insbesondere zum Beregnen des Innenraums, zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägwände (4, 5) und ihre daran anschließenden, der Sonne abgewandten Rückwände (12, 13) Teile zweier übereinanderstehender, mit getrennten Giebelseiten versehener Häuser bilden, daß der Wasserbehälter ein zwischen den beiden Häusern umlaufender Wassergraben (3) ist, daß im Bereich des Fußes beider der Sonne abgewandter Rückwände (12, 13) Einströmöffnungen (15, 17) für Frischluft vorgesehen sind und daß im Firstbereich des Innenhauses die jeweils zwei voneinander beabstandete Giebelseiten durchsetzende, das Innenhaus (2) mit der Außenatmosphäre verbindende Querbelüftungsschächte (18) vorgesehen sind.

2. Klima-Gewächshaus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Sonne zugewandte Schrägwand (4) des Außenhauses eine Wärmeabsorptionsfläche (6) aufweist und in diesem Bereich innen mit einer mit wasserführenden Kapillaren versehenen Platte (Außenvlies 7) hinterlegt ist, die mit ihrem unteren Ende in den begehbaren Wassergraben (3) hineinragt.

3. Klima-Gewächshaus nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, daß die der Sonne zugewandte Schrägwand (5) des Innenhauses (2) mit einer mit wasserführenden Kapillaren versehenen Platte (Innenvlies 9) belegt ist.

4. Klima-Gewächshaus nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten Saugvliese sind.

5. Klima-Gewächshaus nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die nach Süden gerichtete äußere Schrägwand (4) eine Verglasung mit einer sie teilweise bedeckenden wärmeabsorbierenden Schicht (6), insbesondere einer an ihrer Innenseite angeordneten Schwarzfolie aus gut wärmeleitendem Material, z. B. Metall, aufweist.

6. Klima-Gewächshaus aus einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeabsorptionsfläche (6) in Streifen auf die dazwischen lichtdurchlässige äußere Schrägwand (4) aufgebracht ist.

7. Klima-Gewächshaus nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Zusatzheizung im Wassergraben (3).

8. Klima-Gewächshaus nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die der Sonne abgewandte Rückwand (13) des Innenhauses etwa quer verlaufende Sammelrinnen (14) für das Kondenswasser aufweist, die mit der Beregnungseinrichtung (16) verbunden sind.

9. Klima-Gewächshaus nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Beregnungseinrichtung aus Durchbrechungen in der Rückwand (13) besteht.