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"Verfahren zum Betrieb eines Cewächshauses und
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Gewächshaus zum Durchführen des Verfahrens" Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zum Betrieb eines (ewächshauses sowie ein Gewächshaus zum Durchführen
dieser Verfahrens.
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Gewächshäuser sind bekanntlich hohe Energieverbraucher. Es sind bereits
zahlreiche Vorschläge gemacht worden, urn den Energiebedarf bei Gewächshäusern zu
verringern und/oder die erforderliche Energie teilweise oder ganz aus natürlichen
Energiequellen, wie Sonnenenergie oder Grundwasser oder dgl.
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zu gewinnen.
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Man ist heute auch häufig schon dazu übergegangen Gewächshäuser nur
saisonweise zu betreiben, insb, im Zusammenhang n1t Spezialkulturen.
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Bei all diesen verschiedenen Vorschlägen und Betriebsweisen verbleibt
die Tatsache, daß nur ein Bruchteil der aufzuwendenden
Energie
für die Pflanzen selbst und deren Wachstum ausgenutzt werden kann. Der weitaus größte
Teil der aurzubringenden Energie geht dagegen ungenutzt verloren, sei es durch den
Boden des Gewächshauses, sei es durch die Gewächshauswände und Dächer.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und ein Gewächshaus
der eingangs näher bezeichneten Art zu schaffen, bei dem die aufgezeigten Probleme
vermieden werden. Außerdem soll eine wesentlich bessere Anpassung des Gewächshausbetriebes
an unterschiedliche Kulturen und deren unterschiedliche Bedürfnisse ermöglicht werden.
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Ferner soll erreicht werden, daß auch alte und unwirtschaftliche Gewächshäuser
wieder kostengünstig betrieben werden können und der Ertrag auch bei neuen Gewächshäusern
gesteigert werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man gemäß dem
neuen Verfahren einzelne Kulturbereiche.innerhaib dazu Gewächsbauses zum Untergrund
hin und zum Inneren des Cewächsi1auses hin räumlich und wärmemäßig isoliert und
nur den isolierten Bereichen gezielt und bedarfserecht Wärme, Feuchtigkeit und Kohlendioxyd
zuführt.
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Zum Durchführen des Verfahrens sieht die Erfindung ein Gewächshaus
vor, das innerhalb des nach außen geschlossenen Gewächshauses eine Wärmeisolierung
zwischen Untergrund und Kulturboden aufweist, wobei einzelne Kulturbereiche
innerhalb
des Gewächshauses mittels gewächshausartigen Einrichtungen gegenüber dem Innenraum
des Gewächshauses isoliert sind und bei dem die isolierten Kulturbereiche über Verteilereinrichtungen
mit einer Versorgungseinrichtung für die Zufuhr von Wärme, Gießwasser und Kohlendioxyd
verbunden sind. Vorteilhafterweise ist jedem isolierten Kulturbereich innerhalb
des Gewächshauses eine besondere wannenförmige Boden isolierung zugeordnet,. deren
Rand über die Oberfläche des Kulturbodens innerhalb des Gewächshauses aufragt. Dabei
ist es zweckmäßig, wenn jeder wannenförmigen Bodenisolierung innerhalb des Gewächshauses
eine gesonderte, deren Ränder übergreifende Gewächshausartige Einrichtung zugeordnet
ist, Bei der Anwendung der Lehre nach der vorliegenden Erfindung wird es in der
Regel möglich eine besondere Beheizung des Gewächshauses als ganzes zu vermeiden.
Gegebenenfalls braucht nur eine relativ geringe erhöhte Temperatur durch Heizung
aufrechterhalten werden. Der Wärmeverlust wird ganz entscnieden eingedämmt dadurch,
daß das Abfließen der Wärme in den Untergrund unterhalb des Gewächshauses ebenso
wie das Cließen der Wärme über die Wände und das Dach des Gewachs-@auses weitgehend
unterbunden werden.
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Innerhalb des Gewächshauses sind einzelne Kulturbereiche isoliert,
Die Isolierung gilt sowohl bezüglich der räu,neinen Trennung als auch bezüglich
Wärme, Feuchtigkeit und Sol-lendioxydgasbedarf. Jeder isolierte Kulturbereich ist
von den anderen Kulturbereichen innerhalb des gleichen Gewächshauses unabhängig,
Die Verhältnisse in diesem isolierten
Kulturbereich können daher
ganz auf die in diesem Bereich angebaute Kultur angepaßt werden. Dies gilt für den
Wärmebedarf, für den Feuchtigkeitsbedarf, für die Düngung und für den Bedarf an
Kohlendioxyd Durch die Abtrennung einzelner Kulturbereiche innerhalb eines Gewächshauses
gegenüber dem übrigen Teil des Inneren des Gewächshauses wird der Wärmebedarf ebenso
wie der Bedarf an Kohlendioxyd stark eingeschränkt, da die zu erwärmenden bzw.
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mit Kohlendioxyd zu speisenden Volumenbereiche im Vergleich zu dem
gesamten Innenvolumen des Gewächshauses außerordentlich klein sind.
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Unter Ausnutzung dieser Tatsache erweist es sich als besonders vorteilhaft,
wenn man den isolierten Kulturbereichen für jeeils vorbestimmte begrenzte Zeit Kohlendioxyd
in einer Konzentration zuführt, die die maximalen Konzentrationen weit übersteigt,
die normalerweise für die Kohlendioxyddüngung der Kulturen angewendet wird. Wenn
beispielsweise das Maximum des Kohlendioxydgehaltes bei der Düngung bei etwa .Volumen%
liegt, kann kurzzeitig den Kulturbereichen Kohlendioxydgas in einer Menge zugeführt
werden, daß in diesen begrenzten Bereichen die Konzentration das 10- bis 100-fache
dieses Wertes erreicht.
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Erfahrungen zeigen, daß derartige Konzentrationen den Kulturen in
aller Regel nicht schaden. Dagegen werden Sauerstoff verbrauchende Schädlinge durch
einen solchen Kohlendioxydstoß vernichtet. Eine solche Vernichtung kann also auf
einfache Weise und ohne chemische Verseuchung des Bodens und mit großer Zuverlässigkeit
gezielt durchgeführt werden0 Die Höhe der Konzentration
des Kohlendioxydgases
für die Vernichtung der Schädlange hängt unter anderem auch von der Art der Schädlinge
ab.
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Volumenkonzentrationen bis zu 10% sind dabei durchaus realisierbar.
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Um die zu hohe Konzentration nicht zu lange aufrechtzuerhalten, kann
durch Absaugen die gewünschte, für die Düngung notwendige geringere Konzentration
eingestellt werden.
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Die vorgesehene Isolierung einzelner Kulturbereiche gegenüber dem
Rauminneren des Gewächshauses bietet den weiteren Vorteil, daß man bei der Klimatisierung
auch die Feuchtigkeit in den einzelnen Kulturbereichen auf den gewünschten Wert
einstellen kann, wobei es jedoch wesentlich ist, daß der Ausbildung von Kondenswasser
an den die Isolierung übernehmenden Trennflächen entgegengewirkt wird, Ein solches
Auskondensieren des Wassers ist beim Beregnen, Begießen oder Berieseln und bei entsprechen-:
dem Temperaturunterschied zwischen Innenluft und Außenluft möglich.
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Dieser Möglichkeit kann einmal vorteilhaft dadurch entgegengewirkt
werden, daß einzelne oder alle isoliertenKulturbereiche mittels doppelschalig ausgebildeten
transparenten Hauben, Umschließungen und/oder Abdeckungen gegenüber dem Innenraum
des Gewächshauses isoliert sind. Dadurch wird bei bestehendem starken Temperaturunterschied
dieser Temperaturunterschied an der Innenfläche der Innenschale weniger wirksam,
so daß auch eine geringere Gefahr der Kondenswasserbildung entsteht. Eine vollständige
Auskondensierung der Feuchtigkeit läßt sich jedoch
auf diese Weise
nicht vollständig bannen. Es ist daher zweckmäßigerweise ein Umluftsystem vorgesehen,
das neben einer Fördereinrichtung einen oder mehrere isolierte Kulturbereiche, einen
Kühltauscher zum Auskondensieren von Feuchtigkeit und vorzugsweise auch einen Wärmetauscher
zum Anwärmen der getrockne.ten Luft in Reihe aufweist. Wenn dem Gewächshaus ein
Kühlraum angeschlossen ist, läßt sich dort auf einfache Weise die von der Umluft
mitgenommene Feuchtigkeit auskondensieren und als Gießwasser rückgewinnen. Hierzu
kann z.B. die Primärseite einer Wärmepumpe ausgenutzt werden. Es kann aber auch
die Kälte der Außenluft hierzu verwendet werden. Ehe die auf diese Weise abge.
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kühlte Luft wieder in die isolierten Kulturbereiche eingeleitet wird,
um dort zum Trocknen der Wandungen beizutragen, ist es zweckmäßig, diese Luft über
einen Wärmetauscher auf die in dem isolierten Kulturbereich herrschende Temperatur
wieder anzuwärmen. Dazu kann die Umluft auch über die Oberfläche eines Wärmespeicherkessels
oder über die Oberfläche eines Heizkessels: geleitet werden.
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Dieses Umluftsystem kann auch gleichzeitig dazu benutzt werden, um
bedarfsweise und unter Verwendung entsprechender Umschaltmöglichkeiten im Umlaufsystem
nach einer Schädlingsbekämpfungsperiode überschüssiges Kohlendioxydgas aus den isolierten
Kulturbereichen wieder abzuführen, Zur Bodenisolierung einzelner abgetrennter Kulturbereiche
können auch auf dem Markt erhältliche Flächenheizelemente verwendet werden, welche
Heizelemente in flächigen Wäreisolierbauelementen integriert aufweisen. Diese Elemente
können in entsprechender Bodentiefe unter den betreffenden Kulturbereichen angeordnet
sein und gleichzeitig
zur Isolierung des Erdreiches gegenüber
dem Umgebungserdreich als auch zur wahlweisen Beheizung des Erdreiches verwendet
werden.
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Die wannenförmige Gestaltung der Bodenisolierung gewährt leistet auf
besonders einfache Weise, daß der Kohlendioxydgasgehalt der betreffenden Kultur
mit geringem Gasaufwand über lange Zeiten aufrecht erhalten werden kann, da das
Kohlen dioxydgas nicht abfließen kann, Die gewächshausartige Einrichtung, die jedem
isolierten Kulturbereich zugeordnet ist, kann ein festes Gestell umfassen, über
das durchsichtige oder durchscheinende Abdeckelemente gelegt, gezogen oder fest
montiert sein können. Die gewächshausartige Einrichtung stellt die Isolierung des
isolierten Kulturbereiches gegenüber dem Innenraum des Gewächshauses dar. Da diese
gewächshausartige Einrichtung den äußeren atmosphärischen Einflüssen nicht ausgesetzt
ist, kann auch eine folienartige Abdeckung verwendet werden. Es geht hier darum
innerhalb des Gewächshauses für den einzelnen isolierten Kulturbereich eine eigene
nach außen isolierte Gewächshausatmosphäre zu schaffen, die durch die Bödenwanne
einerseits und das Gewächshaus als solches andererseits gegen Wärmeverluste weitgehend
isoliert ist und überdies die Möglichkeit bietet, die Pflege der Kulturen zu intenivierten
und zu s-pezialisieren, So können die einzelnen Bereiche leicht nach Bedarf auf
unterschiedliche Temperaturen gehelzt werden, wie dies für unterschiedliche Kulturen
erforderlich ist. Außerdem können die isolierten Bereiche leicht und ureter
genauer
Dosierung mit Kohlendioxydgas gespeist werden. Dadurch kann der Wärmebedarf wesentlich
herabgesetzt werden, auch in ungünstigen Wachstumszeiten das Wachstum wesentlich
beschleunigt werden, der Einsatz von Schädlingsbekämpfungsmitteln weitgehend vermieden
werden und zugleich der pH-Wert des Kulturbodens auf einfache und billige Weise
eingesteuert werden.
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Die einzelnen, innerhalb des Gewächshauses isolierten Kulturbereiche
können miteinander und mit einer zentralen Versorgungseinrichtung für Wärme, Gießwasser
und Kohlendioxyd verbunden sein. Der Bedarf an diesen Versorgungsstoffen kann gering
gehalten werden, da nicht mehr das ganze Gewächshaus beheizt oder auf den erforderlichen
Feuchtigkeitsgehalt oder Kohlenstoffdioxydgehalt eingestellt zu werden braucht,
Durch das dafür vorgesehene Versorgungsnetz lassen sich die einzelnen Kulturbereiche
leicht in vorbestimmter Weise miteinander oder auch einzeln mit der Versorgungsstation
verbinden, so daß bezüglich der verschiedenen Kulturen eine leichte einfache Umstellung
möglich ist. Auch ergibt sich eine einfache automatische Steuerungsmöglichkeit,
indem an gezielten Punkten insb, auch an einzelnen isolierten Kulturbereichen entsprechende
Fühler für Temperatur, Feuchtigkeit und/oder Kohlendioxydgas vorgesehen sind.
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Die Erfindung läßt sich leicht zum Nachrüsten alter Cewächshauser
verwenden, die auf diese Weise wieder aus den modernsten Stand gebracht und rentabel
gemacht werden können. Besonders
einfach läßt sich die Erfindung
bei Neubau von Gewächshäusern verwirklichen, Aufgrund der neuen Maßnahmen wird erreicht,
daß die z.B. zum Heizen aufgewendete Energie zu dem überwiegenden Teil auch für
die Pflanzen tatsächlich nutzbar gemacht werden kann.
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Damit wird ein modernder Gewächshausbetrieb selbst mit üblichen yeizmethoden,
also auch ohne Ausnutzung von natUrlicher Energie möglich. Wird die Wärmeenergie
aus natUrlichen Wärmequellen gewonnen, läßt sich dies auch bei einem großen Gewächshausbetrieb
mit einem relativ geringen technischen Aufwand durchführen, da der Wärmebedarf als
solcher stark reduziert ist und durch die Isolierung der einzelnen Kulturbereiche
äußere Temperaturschwankungen nur sehr langsam auf die Temperatur innerhalb der
isolierten Kulturbereiche Einfluß nehmen kann.
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Da durch die genaue Dosierung des Kohlendioxydgehaltes der Atmosphäre
und des Bodens in den einzelnen isolierten Kulturbereichen das Wachstum der Kulturen
stark beschleunigt werden kann, ergibt eine Erhöhung der Rentabilität nicht nur
durch die wesentliche Herabsetzung des Wärmeenergiebedarfes, sondern auch durch
eine erhebliche Steigerung des Ernteerfolges.
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Das ganze System ist vergleichbar mit einem Gewächshaus im Gewächshaus,
wobei es entscheidend auf die Verbesserung des Energieaufwandes, auf die Wachstumsförderung
und die Cesunderhaltung der Kulturen in den Zeiten geringen Wärme und
Lichteinfalls
ankommt. Im Sommer kann. soweit die Verhältnisse dies zulassen, das Gewächshaus
normal betrieben werden, in dem die Abdeckung geöffnet oder entfernt wird. In lichtarmen
Zeiten bietet das Gewächshaus im Gewächshaus die genaue Dosierung der Wärmezufuhr,
der Feuchtigkeit und des C02-Gehaltes.
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Es können die bisher üblichen Maße Pflanzbeeteinfassungen in den Gewächshäusern
für'die wannenförmigen Bodenisolierungen beibehalten werden oder aber auch größere
Flächen zu einem Gewächshaus im Gewächshaus zusammengefaßt werden. Die einzelnen
isolierten Bereiche sind in Reihe oder parallel zueinander an eine Versorgungszentrale
angeschlossen. Jeder isolierte Bereich hat wenigstens zwei Leitungseingänge und
zwei Ausgänge für Heizung sowie wahlweise für Gießwasserw Nährlösung, C02-haltiges
Wasser oder C02-Gas, Das C02 aus Flaschen ist am geeignetesten, da am reinsten.
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Es konnte bisher wegen der großen Kosten nur in Großbetrieben für
bestimme Einsatzzwecke verwendet werden. Durch das Ge-Gewächshaus im Gewächshaus
ist der Einsatz selbst in uralten kleinen Gewächshäusern kostengünstig ermöglicht.
Der Ertrag erhöht sich entscheidend durch die Einsparung an Energie, den ganzjähren
Einsatz und die enorme Wachstums förderung bis zu 40°/0.