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Ferner sind Anlagen mit Wärmepumpen bei Gewächshäusern bekannt, die
im Rahmen eines integrierten Energieversorgungssystems zur Luftentfeuchtung in Verbindung
mit einer sinnvollen Ausnützung der im Gewächshaus entstehenden Solarwärme bzw.
der Nutzung der Umweltwärme eingesetzt werden (vgl. DE-Zeitschrift »Gb + Gw« 16/1982,
S.344 bis 348). Danach wird von wärmegedämmten Gewächshäusern mit verringertem Luftaustausch
und erhöhter relativer Luftfeuchtigkeit ausgegangen. Die dadurch bedingten Probleme
treten bei Gewächshäusern verstärkt auf, bei denen Untertisch-Heizungen oder eine
auf dem Boden oder dem Tisch verlegte Vegetationsheizung eingesetzt werden, durch
die die Verdunstung verstärkt wird. Um die Wachstumsbedingungen günstig beeinflussen
zu können, ist bei der bekannten Anlage eine geregelte mechanische Luftentfeuchtung
mit Hilfe einer Entfeuchtungswärmepumpe vorgesehen. Dazu wird die Raumluft des Gewächshauses
über ein kaltes Lamellenaustauschsystem geführt und dabei so gekühlt, daß Feuchtigkeit
in Form von Kondenswasser ausgeschieden wird. Die Luft wird dann über ein warmes
Lamellenaustauschsystem wieder angewärmt und als warme getrocknete Luft der Gewächshausatmosphäre
wieder zugeführt. Um die gleiche Wärmepumpenanlage auch noch nur zum Heizen der
Gewächshausatmosphäre über die Außenluftwärme oder die Sonnenwärme innerhalb des
Gewächshauses einsetzen zu können, sind im bekannten Fall zwei Möglichkeiten vorgesehen.
Im einen Fall ist die Wärmepumpe umschaltbar mit einem Wärmespeicherbehälter verbunden,
so daß beim Kühlen und Entfeuchten die gewonnene Wärme in den Wärmespeicher geleitet
und zum Heizen Wärme aus dem
Speicher dem Gewächshaus zugeführt
werden kann. Im anderen Fall ist zwischen den beiden Lamellenaustauschsystemen der
Wärmepumpe eine Umschalteinrichtung vorgesehen. Im umgeschalteten Zustand wird die
Luft aus dem Gewächshaus nur über das warme Lamellenaustauschsystem geleitet und
das kalte Lamellenaustauschersystem in einen gesonderten Luftumwälzstrom eingeschaltet,
der ansaugseitig und ausstoßseitig mit der Außenatmosphäre zur Gewinnung der Außenwärme
in Verbindung steht.
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Ferner ist eine Sonnenheizung für ein Gewächshaus bekannt, bei dem
als Basis in das Giebeldreieck des Gewächshauses ein langgestrecktes Kollektorblech
für die Sonnenwärme eingesetzt ist, so daß in dem Giebel ein Längskanal entsteht,
der an eine Luftleitung angeschlossen ist. Diese steht über ein Gebläse mit mehreren
im Erdreich des Gewächshauses eingebetteten Heizrohren in Strömungsverbindung, die
in Längsrichtung angeordnet sind und an ihren Enden freie Auströmöffnungen für die
Luft aufweisen. Die Heizrohre bestehen beispielsweise aus dickwandigem Beton (vgl.
deutsches Gebrauchsmuster 8117 659).
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Bei den beiden zuletzt beschriebenen Anordnungen handelt es sich
um solche, die zur Nutzung der Wärmeenergie durch Sonneneinstrahlung auf Wärmespeicher
angewiesen oder direkt mit einem Heizrohrsystem verbunden sind, wobei durch Ausbildung
der Heizrohre in Form von dicken Betonrohren die Heizrohre selber einen Speichereffekt
aufweisen, um so ein Teil der Sonnenenergie für die Zeit zu speichern, in der im
Gewächshaus Zusatzwärme benötigt wird. Soweit eine wirksame Entfeuchtung erreicht
werden soll ist dazu eine Wärmepumpe zum Abkühlen und erneuten Aufwärmen der Umluft
erforderlich.
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Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, ein Gewächshaus mit den
Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 so weiterzubilden, daß mit wesentlich
einfacheren Mitteln die Entfeuchtung der Kulturbeetatmosphäre auf energiesparende
Weise verwirklicht wird.
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Diese Aufgabe wird durch die Maßnahmen des Anspruchs 1 gelöst.
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Aufgrund dieser Ausbildung bedarf es zur Entfeuchtung der Kulturbeetatmosphäre
keiner Wärmepumpe.
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Vielmehr wird zur Auskondensation der überschüssigen Luftfeuchtigkeit
das Temperaturgefälle zwischen dem Inneren des Kulturbeetes und dem Inneren des
die Kulturbeete aufnehmenden Gewächshauses in energiesparender Weise ausgenutzt.
Dabei sind die Flächen, an denen die überschüssige Feuchtigkeit im Inneren des Kulturbeetes
auskondensieren kann an Stellen des Kulturbeetes verlegt, welche den für das Wachstum
der Kulturen unbedingt erforderlichen Lichteinfall nicht beeinträchtigen. Auf der
anderen Seite gewährleistet die neue Anordnung, daß ein Auskondensieren der Luftfeuchtigkeit
an den für den Lichteinfall erforderlichen lichtdurchlässigen Wandteilen nicht erfolgt,
so daß der Lichteinfall auch nicht durch eine Kondenswasserschicht an diesen Flächen
beeinträchtigt wird. Ein weiterer Vorteil der neuen Anordnung besteht darin, daß
mit dem gleichen System auch für die bei vielen Kulturen notwendige Luftbewegung
in der Atmosphäre der isolierten Kulturbeete Sorge getragen werden kann, und zwar
auch dann, wenn eine Entfeuchtung der Atmosphäre nicht erforderlich ist Zu diesem
Zweck kann beispielsweise derjenige von den mehreren Kanälen an der Bodenseite einer
Beetwanne oder dgl., der durch eine zum Auskondensieren von Wasser vorgesehene wärmedurchlässige
Wand begrenzt ist, von der Um-
luftströmung einfach abgetrennt werden.
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Das sich innerhalb des einzelnen Kulturbeetes sammelnde Kondenswasser
kann über kurze Wege dem dem Kulturbeet zugeordneten Gießwasservorrat zugeführt
werden, wodurch sich auch für die Sammlung des Kondenswassers eine einfachere Anordnung
ergibt.
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In der gegenüber dem Volumen des Gewächshauses klein bemessenen Innenatmosphäre
jeden Kulturbeetes läßt sich die erforderliche Zwangsumluftströmung mit einfachen
Lüftern zuverlässig und auch bei Dauerbetrieb mit geringem Energieaufwand gewährleisten.
Die als Wärmebrücke zum Auskondensieren von Luftfeuchte ausgebildeten Wandbereiche
jedes Kulturbeetes sind flächenmäßig klein im Vergleich zur wärmemäßig isolierten
Gesamtoberfläche des Kulturbeetes, so daß die beim Auskondensieren auftretenden
Wärmeverluste außerordentlich gering sind. Außerdem gelingt die aus dem einzelnen
Kulturbeet dabei austretende Wärme in das Innere des Gewächshauses und kann aus
dieser leicht wieder zurückgewonnen werden, z. B. dann, wenn man gemäß einem älteren
Vorschlag (vgl. deutsches Patent 33 04405) jedem einzelnen Kulturbeet eine Kleinstluftwärmepumpe
zuordnet, deren Kondensator einer Umluftströmung, die dem Inneren des Kulturbeetes
zugeordnet ist, und dessen Verdampfer einer Zwangsströmung von Luft im Inneren des
Gewächshaus es aussetzbar sind. Diese Kleinstluftwärmepumpe dient dazu, das Innere
des zugehörigen Kulturbeetes durch Entnahme der Wärme aus der Atmosphäre des Gewächshauses
zu heizen.
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Bei einer solchen Anordnung läßt sich die Maßnahme nach der Erfindung
in besonders vorteilhafter Weise dadurch verwirklichen, daß das dem Kondensator
zugeordnete Gebläse der Kleinstluftwärmepumpe unabhängig von dem Betrieb der Wärmepumpe
einschaltbar ist.
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In diesem Falle läßt sich das ohnehin vorhandene Gebläse dieser Kleinstluftwärmepumpe
für die Erzeugung der Zwangsumluftströmung innerhalb des Kulturbeetes heranziehen
auch dann, wenn die Kleinstluftwärmepumpe nicht in Betrieb ist. Die Kleinstluftwärmepumpe
kann so an das Kulturbeet bzw. an dessen Abdeckung angebaut sein, daß das dem Kondensator
zugeordnete Gebläse der Kleinstluftwärmepumpe im Inneren des Kulturbeetes zu liegen
kommt.
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Man kann die vorhandene Kleinstluftwärmepumpe auch noch zur Steigerung
der Auskondensierung der Luftfeuchtigkeit dadurch ausnützen, daß auf der Außenseite
einer wärmedurchlässigen Wand des Kulturbeetes eine Zwangsführung vorgesehen ist,
die mit der Luftführung der Verdampferseite der Kleinstluftwärmepumpe verbunden
ist, so daß diese wärmedurchlässige Wand auf ihrer Außenseite ständig von einer
Außenluftströmung innerhalb der Gewächshausatmosphäre beaufschlagt wird. Bei Betrieb
der Kleinstluftwärmepumpe wird gleichzeitig die an der wärmedurchlässigen Wand vom
Inneren des Kulturbeetes nach außen übertretende Wärme von der Zwangsluftströmung
der wärmeaufnehmenden Seite der Kleinstluftwärmepumpe zugeführt und so zu Heizzwecken
unmittelbar wieder in das Innere des zugehörigen Kulturbeetes zurückgeleitet.
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So kann auf sehr einfache und energiesparende Weise nahezu die gesamte
von den Pflanzen verdampfte Feuchtigkeit innerhalb jedes Kulturbeetes selbst für
Gießzwecke zurückgewonnen werden.
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Die Erfindung wird nachfolend anhand schematischer Zeichnungen an
mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 im senkrechten Querschnitt
eines der mehreren.
im Gewächshaus angeordneten und voneinander
unabhängigen, tischartigen Kulturbeete.
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F i g. 2 einenlängsschnitt durch das Kulturbeet nach F i g. 1 entlang
der Schnittlinie ll-ll.
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F i g. 3 eine Stirnansicht des Kulturbeetes nach F i g. 1 und F i
g. 4 im Ausschnitt einen Querschnitt durch einen bodenseitigen Bereich eines Kulturbeetes
in abgewandelter Ausführungsform.
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In den Figuren ist das die mehreren Kulturbeete aufnehmende Gewächshaus
nicht gezeigt. Dieses kann von üblicher Form und Größe und Bauart sein. Auf dem
Gewächshausboden 2 sind mehrere. voneinander unabhängige tischartige und gegenüber
dem Innenraum des Gewächshauses wenigstens wärmemäßig allseitig isolierte Kulturbeete.
wie das in den Figuren gezeigte Kulturbeet 3. angeordnet. Die Gesvächshausinnenatmosphäre
ist mit 1 angedeutet. Jedes einzelne Kulturbeet 3 besteht gemäß dem dargestellten
Ausführungsbeispiel aus einer wärmeisolierten Beetwanne 5. die zur Aufnahme des
Kulturbodens 8 oder dgl. dient. Die Pflanzen können direkt in diesen Kulturboden
eingesetzt sein.
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Auf die Oberseite des Kulturbodens können auch Filzmatten 9 oder Rinnenplatten
10 gelegt sein. auf die Töpfe mit den Pflanzen gestellt werden. Die allseitige wärmemäßige
Isolierung der Kulturbeete wird ergänzt durch eine doppelschalige. lichtdurchlässige
Abdeckung 6. die das Innenvolumen des Kulturbeetes auf einen gegenüber dem Innenraum
des Gewächshauses kleinen Wert begrenzt, welcher der endgültigen Wuchshöhe der Pflanzen
entspricht.
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Bei dem dargestellten Beispiel ist das Kulturbeet durch die Beetwanne
5 und die Abdeckung 6 zugleich auch gegen Gasaustausch mit der Innenatmosphäre 1
des Gewächshauses isoliert, so daß die Kulturen auch mit Kohlendioxyd gedüngt werden
können.
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Da viele Pflanzen für ihr gutes Gedeihen einer Luftbewegung bedürfen.
ist innerhalb des Kulturbeetes 3 eine Anordnung zur zwangsweisen Erzeugung einer
Umluftströmung 16 angeordnet. Im dargestellten Beispiel ist an der Stirnwand 33
(Fig. 3) jedes Kulturbeetes ein Gebläse 15 so angeordnet, daß die Umluftströmung
unter der Abdeckung in Längsrichtung des Kulturbeetes 3 strömt und an der gegenüberliegenden
Stirnwand 34 nach unten in einen Sammelkanal 17 umgelenkt wird, der über eine Umschalteinrichtung
18 mit den Eintrittsseiten von mehreren Kanälen 11, 12 in Verbindung steht, die
an der Bodenseite der Beetwanne angeordnet sind und sich im dargestellten Beispiel
wiederum in Längsrichtung des Kulturbeetes erstrecken.
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Aus F i g. list ersichtlich, daß die Kanäle 11 innerhalb der isolierten
Beetwanne liegen, während die Kanäle 12 gegenüber der Innenatmosphäre 1 des Gewächshauses
durch eine zum Auskondensieren von Wasser vorgesehene wärmedurchlässige Wand 20
begrenzt sind. Die Wände 20 bilden somit zur Innenatmosphäre 1 des Gewächshauses
Wärmebrücken. Durch die Umschalteinrichtung 18. kann die Umluftströmung 16 wahlweise
durch die Kanäle 11 oder die Kanäle 12 geleitet werden, wobei ein Auskondensieren
von Feuchtigkeit nur bei Durchströmung der Kanäle 12 erfolgt. Aus den Figuren erkennt
man, daß die Beetwanne durch entsprechende Füße 4 im Abstand vom Boden 2 des Gewächshauses
abgestützt ist, so daß die Innenatmosphäre 1 des Gewächshauses freien Zugang zur
Außenseite des Bodens der Beetwanne 5 besitzt An der Stirnwand 33 des Kulturbeetes
3 münden die Kanäle 11, 12 in einen Sammelkanal 19, dem das Gebläse 15 zugeordnet
ist.
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Bei ausreichender Temperaturdifferenz zwischen dem Innenraum 7 des
Kulturbeetes 3 und der Innenatmosphäre 1 des Gewächshauses tritt bei übermäßiger
Luftfeuchtigkeit im Inneren des Kulturbeetes 3 an den Wänden 20 ein Temperaturabfall
auf. der übermäßige Feuchtigkeit tröpfchenförmig auskondensieren läßt.
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Das Kondensat wird durch entsprechende Rinnen gesammelt und dem Gießwasservorrat
zugeführt. Bei dem geringen Luftvolumen im Inneren des Kulturbeetes 3 ist zur Erzeugung
der Umluftströmung 16 nur ein kleines Gebläse 15 mit geringem Energieverbrauch erforderlich.
so daß das Gebläse 15 ständig laufen kann, und zwar unabhängig davon. in welcher
Stellung sich die Umschalteinrichtung 18 befindet Im Beispiel der Ausführungsform
nach Fig. 2 ist der Stirnwand 33 des Kulturbeetes eine Kleinstluftwärmepumpe 21
als Heizeinrichtung für das Kulturbeet zugeordnet. welche die zum Heizen erforderliche
Wärme der Innenatmosphäre 1 des Gewächshauses entnimmt.
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Die Anordnung ist so getroffen. daß der Kondensator 25 der Kleinstluftwärmepumpe
in das Innere des Kulturbeetes ragt wähend der Verdampfer 24 außerhalb des Kulturbeetes
zu liegen kommt. In diesem Fall dient das Gebläse 15 nicht nur zur Erzeugung der
Umluftströmung 16. sondern auch zum Anblasen des Kondensators 25, so daß jedesmal
dann, wenn die Kleinstluftwärmepumpe 21 eingeschaltet ist, der Umluftströmung 16
zugleich die zum Heizen erforderliche Wärme zugeführt wird. Der Verdampfer 24 auf
der Außenseite des Kulturbeetes wird durch ein nicht dargestelltes Gebläse mit der
Luft aus der Innenatmosphäre 1 des Gewächshauses angeblasen und nimmt entsprechend
Wärme aus dem Gewächshausinneren auf.
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An der Stirnwand 33 des Kulturbeetes kann eine weitere, zum Auskondensieren
von Wasser vorgesehene, wärmedurchlässige Wand 22 als Wärmebrücke vorgesehen sein,
die von der Umluftströmung 16 direkt angeströmt wird. Auf der Außenseite dieser
wärmedurchlässigen Wand 22 ist eine Zwangsführung 23 vorgesehen, die eintrittsseitig
mit der Innenatmosphäre 1 des Gewächshauses und austrittsseitig mit dem Verdampfer
24 der Kleinstluftwärmepumpe 21 verbunden ist. Zur Verbindung mit dem Verdampfer
kann z. B. der Schlauch 30 nach F i g. 3 vorgesehen sein. Die durch die Zwangsführung
23 an derem Einlaßende 28 aus dem Gewächshausinneren zuströmende Luft (vgl. Pfeil
31) führt die an der Wand 22 nach außen tretende Wärme unmittelbar ab und dem Verdampfer
- der Kleinstluftwärmepumpe 21 zu. Dadurch wird einerseits die Wärmedifferenz an
der Wand 22 erhöht und damit das Auskondensieren begünstigt, während zugleich die
aus dem Inneren des Kulturbeetes austretende Wärme unmittelbar über die Kleinstluftwärmepumpe
21 dem Kulturbeet wieder zugeführt werden kann. Eintrittsseitig ist der Zwangsführung
23 eine in Abhängigkeit von dem Betrieb der Kleinstluftwärmepumpe 21 arbeitende
Schließeinrichtung 29 vorgesehen, die bei Betrieb in Richtung des Pfeiles 29a die
Zwangsführung freigibt.
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Gemäß F i g. 4 kann auch den Kanälen 12 an der Bodenseite 38 der
Beetwanne 5 eine entsprechende Zwangsführung 36 unter Bildung eines unterhalb des
Bodens liegenden Zwangsluftführungskanals 37 zugeordnet sein, der in entsprechender
Weise mit dem Verdampfer 24 der Kleinstluftwärmepumpe 21 in Strömungsverbindung
steht. Es empfiehlt sich jedoch wenigstens einen Kanal 12 ohne eine solche Zwangsführung
auszubilden, um auch bei abgeschalteter Kleinstluftwärmepumpe 21 eine zum Auskondensieren
vQn Feuchtigkeit
ausreichende Temperaturdifferenz zu gewährleisten.
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Die zum Auskondensieren von Wasser vorgesehenen wärmedurchlässigen
Wände 20 oder 22 können auch noch zusätzlich mit, den Wärmeübergang fördernden Kühlrippen
oder dgl. versehen sein.
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