DE3050074C2 - Einrichtung für Gewächshäuser oder Züchträume - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung für Gewächshäuser oder Züchträume zur Förderung des Wachstums von Pflanzen oder des Keimens von Samen, umfassend einen Boden und einen Pflanzenträger aus einem Tablett aus durchsichtigem Kunststoff oder einem anderen für Strahlungsenergie durchlässigen Material, der mit Löchern oder Schlitzen für den Durchtritt klimatisch konditionierter Luft versehen und senkrecht im Abstand über dem Boden angeordnet ist, so daß zwischen dem Boden und dem Pflanzenträger ein Raum zum Einführen von klimatisch konditionierter Luft vorhanden ist.

Für das Wohlbefinden und das Wachstum von Pflanzen ist es wichtig, daß die Temperatur und die Luftfeuchtigkeit auf einem geeigneten Wert gehalten werden und daß nur eine begrenzte Temperaturdifferenz zwischen dem Blattwerk und dem Wurzelsystem besteht. So soll die Wurzeltemperatur der Pflanze die Temperatur des Blattwerkes nicht um mehr als etwa 8° C überschreiten. Andererseits ist das Blattwerk der Pflanzen gegen Luftströme empfindlich, weshalb Luftströme eine Geschwindigkeit von etwa 0,4 m/sec nicht überschreiten sollen.

In Gewächshäusern entsteht an einem Sonnentag zur Winterszeit während des Tages ein beträchtlicher Wärmeüberschuß, wogegen während der Nacht ein großer Wärmebedarf vorliegt. Der Wärmeüberschuß während des Tages wird gewöhnlich abgeführt und geht so verloren, wogegen während der Nacht Wärme zugeführt werden muß. Es wird dann das gesamte Gewächshaus beheizt, um die für die Pflanze geeigneten Temperaturverhältnisse einzustellen.

Eine Einrichtung der eingangs genannten Art ist aus der DE-AS 19 44 539 bekannt. Bei dieser Einrichtung ist in einem Züchtraum im Abstand von dessen Boden ein Pflanzenträger angeordnet, der aus einer im Querschnitt mäanderförmig abgewinkelten Platte besteht, so daß er eine Anzahl mit Abstand voneinander angeordneter Rippen aufweist, die dazwischen liegende Kanäle begrenzen. Die Oberseiten der Rippen sind ausreichend dicht beeinander angeordnet, um Pflanztöpfe tragen zu können, welche die Kanäle überbrücken. Die Löcher für den Luftdurchtritt sind in den sich vertikal erstreckenden Seitenwänden der Kanäle angeordnet Die aus dem unterhalb des Pflanzenträgers angeordneten Raum durch die Löcher austretende Luft strömt in die Kanäle

ίο in im wesentlichen horizontaler Richtung über, so daß sie einen Teil ihrer kinetischen Energie verliert bevor sie mit geringerer Geschwindigkeit von den Kanälen vertikal aufsteigt und damit an den Seitenwänden der Töpfe sowie auch an dem Blattwerk der Pflanzen vorbei nach oben aufsteigt

Der Pflanzenträger der bekannten Einrichtung kann aus Blech oder einem Kunststoff-Tafelmaterial bestehen. Sofern dieses Material undurchsichtig ist wird es durch das Einfallen von Sonnenlicht stark erhitzt mit dem Risiko einer übermäßigen Erwärmung der ganzen Wurzeln, und es bietet die bekannte Anordnung nicht die Mögiichkeit, klimatisch kontrollierte Luft um das Wurzelsystem der Pflanzen mit einer anderen Geschwindigkeit strömen zu lassen als mit der Geschwindigkeit, mit der die Luft mit dem Blattwerk der Pflanzen in Kontakt kommt, da bei der bekannten Einrichtung die konditionierte Luft etwa mit der gleichen Geschwindigkeit an den Töpfen und dem Blattwerk der Pflanzen vorbei nach oben strömt. Die gleiche Wirkung würde auch entstehen, wenn der Pflanzenträger aus einem durchsichtigen Kunststoff oder einem anderen für Strahlungsenergie durchlässigen Material bestehen würde, wie es beispielsweise aus dem DE-GM 18 92 847 bekannt ist, weil dann eine entsprechende Überhitzung der Pflanzenwurzeln durch die am Boden reflektierte Strahlungsenergie eintreten könnte. Im übrigen handelt es sich bei dem aus dem DE-GM 18 92 847 bekannten Züchtraum um ein reines Zimmergewächshaus, bei dem unterhalb des Pflanzenträgers ein Wasserbecken angeordnet ist, durch das mittels einer Aquariumpumpe Umgebungsluft hindurchgeleitet wird, um eine im wesentlichen mit Wasser gesättigte Atmosphäre zu erzeugen. Die Probleme der Beheizung und der Tag/Nacht-Unterschiede, wie sie gerade im Winter bei im Freien stehenden Gewächshäusern auftreten, kommer, bei solchen Zimmergewächshäusern nicht vor, so daß davon auch keine Anregungen für die Lösung der bei Gewächshäusern auftretenden Probleme ausgehen können.
Aus der CH-PS 4 80 781 ist ein Gewächshaus bekannt, bei dem über einem Betonboden im Abstand voneinander mehrere Beete angeordnet sind, die jeweils einen Gitterboden aufweisen. Der Gitterboden erlaubt den Durchtritt der dem Gewächshaus zugeführten und vom Boden aufsteigenden Luft. Auch läßt er einen Teil des Sonnenlichtes durchscheinen, so daß er weniger erwärmt wird als ein nicht durchbrochenes Material. Auch hier werden jedoch nicht die eingangs erwähnten Probleme bezüglich der Wurzeltemperatur und der Vermeidung von störenden Luftströmen gelöst.

Aus der DE-OS 26 26 902 ist eine Sonnen-Destillationsanlage zur Beregnung von Pflanzenkulturen bekannt, bei der unter einer pneumatisch stabilisierten, aus einer Plastikfolie bestehenden Überdachung neben einem Pflanzenkulturen tragenden Landstreifen ein mit Wasser gefülltes Folienbecken angeordnet ist. Die das Wasserbecken gegen den Boden abgrenzende Folie ist gegen das Erdreich mit einer Isolierung gegen Wärmeverluste versehen. Auf diese Weise soll ein Absinken der

Wassertemperatur durch Wärmeübertragung an den Erdboden vermindert werden. Vergleichbare Verhältnisse liegen in einem Gewächshaus, in dem die Pflanzen auf einem im Abstand vom Boden angeordneten Pflanzenträger angesiedelt sind und wo dem Raum zwischen Boden und Pflanzenträger klimatisch konditionierte Luft zugeführt wird, nicht vor.

Aus der FR-OS 22 14 397 ist es bekannt, in einem Gewächshaus angeordnete Pflanzen mit Abstand mit einer Plastikfolie zu umgeben, um sie gegen Sonneneinstrahlung zu schützen. Zugleich soll durch Ausbildung der Folie mit einer weißen Außenseite und einer schwarzen Innenseite eine übermäßige Erwärmung der von der Folie umschlossenen Pflanzen vermieden werden. Einzelheiten über den Aufbau des Gewächshauses selbst sind in dieser Druckschrift nicht offenbart

Endlich ist aus der DE-OS 28 50 764 eine Vorrichtung zum Bewässern von Topfpflanzen bekannt, bei der die Topfpflanzen auf einer leicht geneigten Stellfläche stehen, der am oberen Rand Wasser zugeführt wird und die mit einer Bewässerungsmatte überzogen ist, die für eine gleichmäßige Verteilung des Wassers über die Stellfläche sorgt Eine entsprechende Bewässerung ist bei einem Gewächshaus oder Züchtraum der eingangs genannten Art nicht vorhanden.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung für Gewächshäuser oder Züchträume der eingangs genannten Art zu schaffen, die es ermöglicht, den Wärmebedarf zu reduzieren und zugleich zu gewährleisten, daß sowohl die Pflanzenwurzeln als auch das Blattwerk günstigen klimatischen Bedingungen ausgesetzt sind, sowie überflüssige Wärme aufzunehmen, ohne die Pflanzen unannehmbaren Luftbewegungen auszusetzen. Weiterhin soll die Einrichtung das Speichern überflüssiger Energie ermöglichen, so daß die Zufuhr von Fremdenergie vermindert werden kann. Insgesamt soll die Erfindung eine klimatische Steuerung ermöglichen, die für die Produktion von Pflanzen sowohl in konventionellen Gewächshäusern als auch in Züchträumen geeignet ist, die ausschließlich auf der Zufuhr künstlichen Lichtes beruhen.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Pflanzenträger auch noch Vertiefungen oder öffnungen zum Einsetzen des Wurzelsystems der Pflanzen oder zur Aufnahme von Samen aufweist und — wie an sich bekannt ist — der Boden wärmeisoliert ist und eine Oberfläche besitzt, die fähig ist, Strahlungsenergie und ggf. Feuchtigkeit zu absorbieren.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Einrichtung eine obere, ebene, schattenspendende und/oder isolierende Vorrichtung auf. deren Höhe über dem Pflanztablett gemäß der Höhe der Pflanzenschicht einstellbar ist.

Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung dringt der Anteil der von der Sonne oder anderen Lichtquellen gelieferten Energie, der nicht von dem Blattwerk der Pflanzen absorbiert wird, durch das durchsichtige und mit Vertiefungen oder ausgestanzten öffnungen versehene Tablett hindurch und in den darunterliegenden Raum ein. Diese Strahlungsenergie wird von dem isolierenden Boden absorbiert. Ist der Boden auch feuchtigkeitsabsorbierend ausgebildet, kann er zusätzlich das Drainagewasser von den Pflanzen aufnehmen und auch ein Reservoir für Pflanzennahrung bilden. Nuten zum Umwälzen von Nährflüssigkeit können ebenfalls im Boden angeordnet sein. Das Wurzelsystem der Pflanzen erstreckt sich in umhüllter oder nicht umhüllter Form nach unten in den Luftraum, dem klimatisch konditionierte Luft zugeführt wird, die dann direkt oder indirekt um das Wurzelsystem der Pflanzen streicht und erst danach durch die Löcher in den Pflanztabletls nach oben strömt

In der Zeichnung ist die Einrichtung nach der Erfindung schematisch in Form eines Beispieles dargestellt, das ein Pflanztablett 1, Löcher 2 für den Durchtritt von Luft, ausgestanzte öffnungen 3, einen Boden 4, in die ausgestanzten öffnungen eingesetzte Pflanztöpfe 5, einen Luftraum (Druckkammer) 6 zwischen dem Pflanztablett 1 und dem Boden 4 und eine Pflanzschicht 7 umfaßt.

Gemäß der Zeichnung ist eine hygroskopische, strahlungsabsorbierende Oberflächenschicht 8 auf dem Boden 4 angeordnet. Diese Oberflächenschicht kann auch mit Nuten für flüssige Pflanzennahrung versehen sein. Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Boden 4 mit einem wärmeisolierenden Material 9 isoliert Wenn mehrere Pflanztröge vereinigt werden, ist es auch vorteilhaft, wenn die Pflanztröge mit Führungsstiften 10 versehen sind. Die Pflanztröge können auch nach dem Prinzip einer Nut-Keil-Verbindung verbunden sein. Um die Möglichkeit zum Erhalt ruhiger Luftbedingungen in der Pflanzschicht 7 zu erhöhen, kann die An-Ordnung weiterhin mit Trennwänden 11 versehen sein, um unerwünschte Turbulenzen zu begrenzen, welche durch Luft verursacht werden, welche von dem umgebenden Raum her eintritt Weiterhin ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Einrichtung durch Beine 12 getragen, jedoch ist klar, daß die Anordnung auch auf andere Weise getragen werden kann, beispielsweise von Schienen oder Rollen oder einfach unmittelbar von der Erde.

Das Einleiten von klimatisch konditionierter Druckluft 13 in die Druckkammer 6 zwischen dem Pflanztablett 1 und dem Boden 4 wurde durch Pfeile veranschaulicht.

Der Feuchtigkeitsgehalt, die Temperatur und der Druck der Druckluft werden zentral gesteuert und gemaß den Bedingungen eingestellt, die zu jeder Zeit einen optimalen Pflanzenwuchs ergeben. Wenn also die Umgebungsluft in dem Gewächshaus oder dem Züchtraum eine niedrige Temperatur besitzt, wird Druckluft mit einer geeigneten Temperatur, beispielsweise 21°C, in die Druckkammer 6 mit einem solchen Druck und einer solchen Geschwindigkeit eingeführt, daß gewährleistet ist, daß die durch die Löcher 2 in dem Pflanztablett 1 aufsteigende Luft in der Pflanzenschicht 7 ein Luftkissen bildet, so daß der Temperaturabfall von der Oberfläche des Pflanztabletts bis zur Spitze der Pflanze vorzugsweise nicht mehr als 3° C betragt. Wie angegeben, kann jedoch die Differenz zwischen der Wurzeltemperatur und der Temperatur des Blattwerkes der Pflanzen bis zu 8°C betragen, jedoch sollte der Unterschied vorzugsweise nicht 6° C überschreiten.

Wenn im Gegenteil die Temperatur in dem umgebenden Raum infolge der Zufuhr großer Mengen an Strahlungsenergie hoch ist, wird die klimatisch konditionierte Druckluft mit einer solchen Temperatur eingeführt, daß in der Pflanzschicht 7 eine Kühlung stattfindet im Vergleich zu der Temperatur, welche sie sonst annehmen würde. Die Strahlungsenergie, die unter solchen Bedingungen normalerweise von den Pflanzen und/oder den üblichen Pflanztabletts absorbiert worden würde, wird im wesentlichen die vorhandenen Pflanztabletts 1 durchdringen, weil diese aus einem durchsichtigen Kunststoff und/oder aus einem anderen wärmedurchlässigen Material bestehen, und wird in dem isolierten

Boden 4 absorbiert. Vorzugsweise ist die Oberfläche 8 des Bodens 4 mit Nuten für Wasser oder Nährflüssigkeit versehen und, weiterhin, weist die Anordnung eine obere, ebene, schattenspendende oder isolierende Vorrichtung auf, die sich in einer Höhe über dem Pflanztablett 1 befindet, die gemäß der Höhe der Pflanzenschicht 7 einstellbar ist

Die letztgenannte Ausführungsform ist von besonderem Interesse, um eine zu starke Bestrahlung der Pflanzen zu verhindern und/oder um eine scharfe Trennung zwischen der klimatisch konditionierten Luft, die durch die Pflanzenschicht 7 aufsteigt, und der Atmosphäre oberhalb der Pflanzenschicht in dem Gewächshaus oder Züchtraum zu erhalten. Auf diese Weise wird verhindert, daß Teile der Pflanzenschichi gegenüber der Temperatur, die für das Blattwerk erwünscht ist, und gegenüber der Temperatur des Wurzelsystems der Pflanze zu stark erwärmt oder zu stark gekühlt wird, und es trägt darüber hinaus diese Ausführungsform wesentlich zu Energieeinsparungen bei, wenn der Raum oberhalb der Pflanzenschicht 7 in dem Gewächshaus oder Züchtraum wesentlich tiefer ist als die Temperatur, die in der Pflanzenschicht 7 aufrechterhalten werden soll. Die Vorrichtung für eine solche Abdeckung der Pflanzenschicht kann in einer dünnen Folie bestehen, beispielsweise aus Kunststoff, die von der klimatisch konditionierten Luft, welche durch die Löcher 2 in den Pflanztabletts 1 aufsteigt, dicht über der Pflanzenschicht schwebend gehalten wird.

Die Pflanztabletts 1, die mit eingepreßten Vertiefungen oder ausgestanzten öffnungen 3 zum Einsetzen von Topfen oder einfach zum Einhängen von Pflanzen versehen sind, beispielsweise Salatpflanzen, so daß das Wurzelsystem der Pflanze sich unterhalb des Pflanztabletts 1 befindet, können aus einem oder mehreren austauschbaren Tabletteilen bestehen. Die klimatisch konditionierte Luft unterhalb der Pflanztabletts 1 wird mit einer Geschwindigkeit umgewälzt, die so eingestellt ist, daß die korrekte Temperatur in den Pflanzenwurzeln erzielt wird. Die Pflanzen werden dann durch die Luftbewegung unterhalb der Tabletts 1 nicht nachteilig beeinflußt und demgemäß nicht geschädigt, selbst wenn die Luftgeschwindigkeit unterhalb der Tabletts 0,4 m/ see überschreiten soiite, was, wie obenerwähnt, die zulässige Maximalgeschwindigkeit der Luft ist, welcher das Blattwerk der Pflanzen ausgesetzt werden sollte.

In der Praxis kann es vorteilhaft sein, Pflanztabletts 1 mit zwei gegenüberliegenden Seiten zu verwenden, die in solcher Weise geformt sind, daß die Tabletts nach dem Nut-Keil-Prinzip oder in anderer Weise vereinigt werden können, so daß sie eine kontinuierliche Folge von Pflanztabletts 1 bilden. Der Raum 6 unter einer solchen Folge von Pflanztabletts 1 bildet dann einen Kanal, durch den die klimatisch konditionierte Luft umläuft

Die Pflanztabletts 1 sind mit Löchern, Schlitzen oder ähnlichen Durchbrechungen 2 versehen, und es wird klimatisch konditionierte Luft durch diese Löcher nach oben gepreßt und dadurch ein günstiges Klima für die Pflanzen in der Pflanzenschicht 7 erzeugt Während des Winters kann die warme Luft welche durch die Löcher 2 aufsteigt als »Fata Morgana« in der Pflanzenschicht 7 beobachtet werden, und es ist mittels der erfindungsgemäßen Einrichtung möglich, die aufsteigende Warmluft zu steuern, beispielsweise durch Variieren des Luftdrukkes in der Druckkammer 6 und/oder der Löcher 2 in den Pflanztabletts 1, so daß die gewünschte Temperatur nur in der Pflanzenschicht 7 aufrechterhalten wird, wodurch beträchtliche Wärmeenergie gespart wird, die sonst dazu benötigt würde, eine entsprechende Temperatur in dem Luftraum oberhalb der Pflanzen aufrechtzuerhalten. Während des Sommers bildet die aufsteigende Luft ein kühlendes Luftkissen, das die Pflanzen gegen eine Überhitzung schützt, und es ist dann nicht erforderlich, Energie zum Kühlen des Luftraumes oberhalb der Pflanzen einzusetzen. Zurückgewonnene Überschuß-Wärme kann in einem Tank gespeichert werden, der mit Flüssigkeit gefüllt ist, oder in anderer Weise, um nach Bedarf verwendet zu werden. Feuchtigkeit, die in den Raum 6 unterhalb der Pflanztabletts 1 abgeführt oder aus den Nuten verdampft worden ist, wird von der umgewälzten Luft aufgenommen und durch die Löcher 2 in den Pflanztabletts ί zur Pflanzenschicht 7 zurückgeführt.

Daher ist mittels der vorliegenden Einrichtung eine bedeutende Energieeinsparung und eine zuverlässige, klimatische Steuerung von Pflanzenkulturen möglich, wobei unter Pflanzenkulturen sowohl gekeimte Pflanzen als auch Saaten zu verstehen sind.

Das Pflanztablett 1 wurde oben als »Pflanzenträger« bezeichnet, und es ist damit gemeint, daß diese Einrichtung dazu dient, die Pflanzenkulturen in solcher Weise an ihrem Platz zu halten, daß das Wurzelsystem oder die Samen der Pflanzenkulturen sich in den Vertiefungen oder öffnungen 3 des Pflanzentabletts 1 mit oder ohne einen umgebenden Topf 5 befinden, oder daß das Wurzelsystem oder die Samen der Pflanzenkulturen in Topfen 5 enthalten sind, die in die öffnungen 3 der Pflanztabletts 1 so eingesetzt sind, daß die Töpfe 5 auf dem Boden 4 aufsitzen. Es ist auch möglich, manche Pflanzen, wie beispielsweise Salatpflanzen, unter Verwendung der vorliegenden Einrichtung in solcher Weise zu züchten, daß die Pflanzen einfach in die öffnungen 3 des Pflanztabletts 1 derart eingehängt werden, daß das Wurzelsystem der Pflanzen in nicht umhülltem Zustand in der Druckkammer 6 zwischen dem Pflanztablett 1 und dem Boden 4 vorliegt, und zwar derart, daß das Wurzelsystem die Oberfläche 8 berührt, um davon flüssige Nahrung aufzunehmen. Durch Anwendung eines solchen Aufhängesystems oder durch die Verwendung von Topfen 5 ist es auch möglich, daß längs des oberen Randes der Öffnungen oder Vertiefungen 3 in dem Pflanztablett 1 ein freier Schlitz gebildet wird, so daß die klimatisch konditionierte Luft auch durch diese Schlitze von der unteren Kammer 6 aufsteigen kann.

Der hier verwendete Ausdruck »Topf« soll jede Einrichtung bezeichnen, die dazu geeignet ist, das Wurzelsystem der Pflanzen aufzunehmen, d. h. gewöhnliche Pflanztöpfe aus jedem üblichen Material, einschließlich Torf, sowie Züchtziegel, -briketts und -zylinder, beispielsweise aus geschäumten Polymeren.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Einrichtung für Gewächshäuser oder Züchträurae zur Förderung des Wachstums von Pflanzen oder des Keimens von Samen, umfassend einen Boden und einen Pflanzenträger aus einem Tablett aus durchsichtigem Kunststoff oder einem anderen für Strahlungsenergie durchlässigen Material, der mit Löchern oder Schlitzen für den Durchtritt klimatisch konditionierter Luft versehen und senkrecht im Abstand über dem Boden angeordnet ist so daß zwischen dem Boden und dem Pflanzenträger ein Raum zum Einführen von klimatisch konditionierter Luft vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Pflanzenträger (1) auch noch Vertiefungen oder Öffnungen (3) zum Einsetzen des Wurzelsystems der Pflanzen oder zur Aufnahme von Samen aufweist und — wie an sich bekannt ist — der Boden (4) wärmeisoliert ist und eine Oberfläche (8) besitzt, die fähig ist, Strahlungsenergie und ggf. Feuchtigkeit zu absorbieren.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine obere, ebene, schattenspendende und/oder isolierende Vorrichtung aufweist, deren Höhe über dem Pflanztablett (1) gemäß der Höhe der Pflanzenschicht (7) einstellbar ist