DE4445694A1

DE4445694A1 - Gewächshauskonstruktion mit optimierter Lichttransmission und optimierter Wärmedämmung (Typ 1)

Info

Publication number: DE4445694A1
Application number: DE4445694A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Reisinger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-12-21
Filing date: 1994-12-21
Publication date: 1996-06-27

Description

1. Stand der Technik

Bei der geschützten Pflanzenproduktion ist die transparente Hülle, das sog. Gewächshaus, neben Heizung, Lüftung, Schattierung, Nährlösungsversorgung, Kulturtischen, Regelung, Steuerung und Transporteinrichtungen nur ein Teil des Produktionssystems. Die Pflanzenproduktion in Gewächshäusern hat inzwischen ein hohes technisches Niveau erreicht und weist hohe Produktionsleistungen bei den verschiedensten Pflanzenarten auf.

Unter den vielfältigen Gewächshauskonstruktionen, die mit Erfolg in der Praxis eingesetzt werden, dominiert die sog. Venlobauweise mit Einfachglaseindeckung auf dem Weltmarkt. Gewächshäuser mit Kunststoffeindeckung sind ebenfalls stark am Markt vertreten, jedoch konnten die teilweise vorzüglichen Konstruktionen bzw. Kunststoffeindeckmaterialien nicht das Preis/Leistungs-Verhältnis der Venlogewächshäuser erreichen. Dies liegt teilweise daran, daß die Eigenschaften der verfügbaren Kunststoffmaterialien in manchen Punkten das Niveau von Glas noch nicht erreicht haben oder der Glaseindeckung zwar überlegen sind, dafür aber wesentlich teurer sind. Zudem sind die meisten Gewächshauskonstruktionen für den Einsatz von starren Eindeckmaterialien (Glas, Kunststoffplatten) ausgelegt und es können damit die Vorzüge von flexiblen Eindeckmaterialien (Folien) nicht voll genutzt werden. Bei der Venlobauweise ist durch die Verwendung von Gitterbindern und durch die Art der Glaseindeckung eine optimale Kombination realisiert, die den statischen Anforderungen und den Anforderungen der Glaseindeckung voll Rechnung trägt. Dies ermöglicht eine hohe Transparenz der Hüllfläche bei hoher Stabilität und vergleichsweise geringem Materialeinsatz.

Die moderne Pflanzenproduktion im geschützten Anbau ist jedoch sehr energieintensiv und verursacht teilweise hohe Emissionen durch die Heizung, den chemischen Pflanzenschutz und durch die Bewässerung und Düngung der Pflanzen. Eine deutliche Senkung dieser Emissionen ist notwendig, um den heutigen ökologischen Anforderungen gerecht zu werden. Da die Produktionsleistung der Pflanzen direkt abhängig ist von der im Gewächshaus verfügbaren photosynthetisch wirksamen Strahlung, entsteht ein Zielkonflikt zwischen einer möglichst hohen Transparenz und einem geringen Wärmedurchlaß der Hüllflächen. Bei dem niedrigen Energiepreisniveau der Vergangenheit hatte die Transparenz der Eindeckung eine höhere wirtschaftliche Priorität wie die Wärmedämmung der Hüllflächen.

Da die Produktionsmenge in Gewächshäusern ein Produkt aus Anbaufläche mal spezifischem Flächenertrag ist, ist die Produktionsleistung im wesentlichen flächenbezogen. Dies rührt daher, daß die Pflanzen für die Photosynthese noch vorwiegend von der Solarstrahlung abhängig sind, da die Produktion unter Kunstlicht zu teuer ist.

Durch die vergleichsweise geringe Wärmedämmung der transparenten Hüllflächen entsteht ein sehr hoher spezifischer Heizenergiebedarf pro Quadratmeter. Dieser flächenbezogene Energiebedarf ist jedoch wenig aussagekräftig, da hier die damit erzielte Pflanzenproduktion nicht mit berücksichtigt wird. Besser für eine Bewertung geeignet ist der produktionsspezifische Energiebedarf (PsEB), der bis zur Übergabe des Produkts an den Verbraucher entsteht (z. B. kWh/kg Tomaten). Hierbei werden der Transport und die Lagerkosten mit berücksichtigt, die nicht unerheblich zu den Emissionen beitragen können (Importe).

Um den PsEB bei der lokalen Pflanzenproduktion in Gewächshäusern zu senken, bieten sich im wesentlichen drei Möglichkeiten an:

a) Erhöhung der Transparenz der Hüllfläche zur Steigerung der spezifischen Produktionsrate.
b) Reduktion des Wärmebedarfs durch Verbesserung der Wärmedämmung.
c) Erhöhung der Pflanzenproduktion durch kulturtechnische Maßnahmen.
d) Verbrauchernahe Produktion.

Die Maßnahmen nach a) und b) führen zu einem Zielkonflikt, da in der Regel aus physikalischen Gründen eine Verbesserung der Wärmedämmung eine Reduktion der Transparenz bewirkt. Die Maßnahmen nach c) und d) sind hier nicht Gegenstand der Betrachtung.

Bei der traditionellen Glaseindeckung bieten sich nur noch wenig Möglichkeiten, um die Transmission und Wärmedämmung mit vertretbarem Aufwand gleichzeitig zu verbessern.

Bei den Langzeittests mit Kunststoffmaterialien haben sich einige Produkte als sehr beständig erwiesen, die für die Gewächshauseindeckung neue Möglichkeiten eröffnen. Der Einsatz dieser Materialien verspricht derzeit die größten Entwicklungschancen. Dabei ist es jedoch erforderlich, daß die Tragkonstruktion und das Eindeckmaterial, wie bei der Venlokonstruktion aufgezeigt, optimal aufeinander abgestimmt werden.

2. Ziele und Vorgaben

Für die Entwicklung einer optimierten Gewächshauskonstruktion wurden die folgenden Entwicklungsziele festgelegt:

- Erhöhung der Transparenz der Hüllfläche
- Reduzierung des Wärmedurchgangs durch die Hüllfläche
- Erhöhung der Widerstandsfähigkeit gegen meteorologische Einflüsse (Wind, Schnee, Hagel)
- Reduzierung des Materialaufwandes für die Gewächshauskonstruktion und Eindeckung
- Verbesserung der konvektiven Lüftung
- Transparente und luftdurchlässige Barriere für die Nützlinge im Kulturraum und gegen den Zuflug von Schadinsekten
- Reduzierung des Fertigungs- und Montageaufwandes
- Verwendung ökologisch unbedenklicher Materialien

3. Analyse der bekannten Konstruktionen, Materialien und Wahl des statischen Konzepts

Bei Glasgewächshäusern führt eine deutliche Vergrößerung der Scheibenabmessungen zu einer überproportionalen Steigerung der Aufwendungen sowohl für das Eindeckmaterial als auch für die Unterkonstruktion. Da "flexibleres" Glas nicht zu erwarten ist, ist hier wenig Entwicklungspotential vorhanden. Am Markt verfügbare starre Kunststoffeindeckmaterialien erfüllen teilweise voll die Anforderungen bezüglich Transparenz und Wärmedämmung, doch sind die Kosten des Materials viel zu hoch. Dies trifft auch für die Anforderung dieser Materialien an die Unterkonstruktion zu.

Um die gesetzten Ziele erreichen zu können, kommen nur flexible Eindeckmaterialien (Folien) in Frage, da hier wirtschaftlich interessante Alternativen möglich erscheinen.

Vor allem bei Folien auf PTFE-Basis hat sich inzwischen gezeigt, daß dieses Material bereits ohne Additive (Rohfolie) viele Eigenschaften aufweist, die dem Glas überlegen sind. Die Eigenschaften wie: hohe Langzeittransparenz, hohe Transparenz auch im UV-Bereich, ausreichende Haltbarkeit, hohe Festigkeit, hohe Dehnung, sehr gute Brandschutzkennwerte, antiadhäsive Oberflächen (selbstreinigend) zeichnen diese Folien besonders aus. Bei den Eigenschaften der Rohfolie wie: Kondensatverhalten und IR-Durchlässigkeit ist Glas jedoch noch deutlich besser. Mit vorhandenen Techniken und Verfahren kann die Rohfolie jedoch soweit optimiert werden, daß glasähnliche Werte erreicht werden. Für die neue Gewächshauskonstruktion wurde deshalb das Material "Hostaflon-ET" der Fa. Hoechst gewählt. Der Hersteller kann bei diesem Folienmaterial auf eine zwanzigjährige Erfahrung verweisen und bietet inzwischen eine fünfzehnjährige Produktgarantie an. Zudem liegen mit diesem Material inzwischen langjährige positive Erfahrungen im Bereich Gartenbau mit kleineren Versuchsflächen vor.

Dieses Folienmaterial stellt aufgrund der vorzüglichen Materialeigenschaften deutlich geringere Anforderungen an die Unterkonstruktion, im Vergleich zu allen anderen bekannten Eindeckmaterialien. Bei diesem Eindeckmaterial sind aufgrund der hohen Festigkeit und Dehnung viel größere Rahmenbewegungen wie bisher möglich was eine deutlich bessere Materialausnutzung der Unterkonstruktion ermöglicht und zu einem deutlich reduzierten Materialeinsatz für die Unterkonstruktion führt. Eine größere Rahmenbewegung führt zu einer höheren Sicherheit für das Bauwerk, da die gefährlichen, stoßartigen Belastungen "abgefedert" werden, wie sich in der Praxis gezeigt hat.

Erfolgreich ausgeführte Konstruktionen im Bereich "Textiles Bauen" zeigen auf, daß seilverspannte Lösungen (Zeltkonstruktionen) für dieses Material ideal geeignet sind. Hier können große Flächen mit geringem Materialaufwand vergleichsweise kostengünstig überdacht werden.

Da bei Gewächshäusern jedoch teilweise hohe spezifische Lasten (Kulturlasten) in die Konstruktion eingeleitet werden müssen und für die Klimatisierung großflächige Lüftungseinrichtungen notwendig sind, ist die Seilkonstruktion bei diesem Einsatzgebiet problematisch. Zudem müssen Produktionsanlagen in der Regel modulartig aufgebaut sein, damit die Montage einfach und die Anlagen nachträglich beliebig in allen Richtungen erweiterbar ist. Auch dies ist bei Seilkonstruktionen nicht möglich. Unter Berücksichtigung der speziellen Anforderungen im Gartenbau ist deshalb die Seilkonstruktion keine konstruktive Alternative zu den herkömmlichen Gewächshauskonstruktionen. Die traditionelle Gewächshauskonstruktion in Satteldachbauweise ist ebenfalls nur bedingt für dieses Folienmaterial geeignet. Einerseits weist diese Lösung eine sehr gute und ausgereifte Lüftungstechnik auf, aber andererseits ist der Materialaufwand der Konstruktion zu hoch. Die einwirkenden Kräfte werden hier über die gesamte Konstruktion in die Fundamente abgeleitet und es treten dabei hohe Momente an mehreren Stellen in der Konstruktion auf, was die Materialoptimierung erschwert. Durch die Materialeigenschaften der ET-Folie sind Binderabstände von mind. 4 Meter möglich, was zu entsprechend großen Profildimensionen führt. Durch die großen Profildimensionen ist eine flexible Konstruktion, die größere Rahmenbewegungen ermöglicht, schwierig zu realisieren. Die Ableitung der einwirkenden Kräfte über die gesamte Rahmenkonstruktion in die Fundamente ist hier nachteilig, da dabei auch im Dachbereich große Materialmengen für die Konstruktion erforderlich sind. Deshalb ist diese Lösung ebenfalls ungeeignet für eine optimierte Gewächshauskonstruktion mit Folieneindeckung. Die im Venlogewächshaus eingesetzten Gitterbinder weisen für den Foliengewächshausbau die besten statischen Eigenschaften auf. Eine Ausrüstung der Venlogewächshäuser mit einer Folieneindeckung ist jedoch nicht erfolgversprechend, da hierbei die geforderten Lüftungsflächen nicht realisiert werden können. Zudem kann hier die variable Folienspannung (temperaturabhängig) nur mit hohem zusätzlichen Aufwand in die Konstruktion eingeleitet werden. Eine foliengedeckte Venlobauweise ist deshalb ebenfalls ungeeignet für eine optimierte Gewächshauskonstruktion.

Wird nun ein Gitterbinder in der traditionellen Gewächshauskonstruktion integriert, so lassen sich die Vorteile der beiden Systeme kombinieren. Die Dachkappen werden dabei auf den Gitterbinder aufgesetzt, wobei die vorzügliche Lüftungswirkung der Satteldachkonstruktion und die statischen Vorteile der Gitterbinderkonstruktion erhalten bleiben (siehe Abb. 1). Dabei werden die von außen einwirkenden Kräfte von der Dachkappe nur in den Gitterbinder weitergeleitet und können entsprechend schwach dimensioniert und entsprechend flexibel ausgeführt werden. Die Umwandlung der eingeleiteten Kräfte in Momente und Ihre Ableitung in die Fundamente erfolgt durch den Gitterbinder und die Binderfüße. Durch diese Konstruktion werden, wie bei der Venlobauweise, nur vertikale und horizontale Kräfte in die Fundamente eingeleitet, wodurch eine Einspannung der Stützen im Fundamentbereich nicht nötig ist (Abb. 2). Die Fundamente können damit entsprechend einfach ausgeführt werden. Da der Gitterbinder in der Dachkappe integriert ist, wird die nutzbare Kulturraumhöhe nicht reduziert.

4. Analyse der bekannten Folieneindecksysteme und Konzeption des neuen Eindecksystems

Für eine ausreichend wärmedämmende Wirkung der Hüllfläche ist mindestens eine doppellagige Eindeckung erforderlich. Bei der bisher gängigen großflächigen Folienbedachung wird zur Sicherung der Folie die pneumatische Verspannung der Folien eingesetzt (Folienkissen). Hierbei ist nach Weimann (8) ein k-Wert von ca. 3,5 W/m²K bei PE-Folien und nach TEXLON (4) ein k-Wert von 2,94 mit ET-Folie angegeben. Durch die pneumatische Verspannung ist der Folienabstand jedoch kissenförmig ausgebildet, was die Wärmeübertragung durch Konvektion begünstigt. Für eine optimale Gestaltung der Wärmedämmeigenschaften ist ein paralleler Folienabstand anzustreben, um die Konvektion zu vermindern und um über die ganze Folienfläche eine identische Wärmedämmung zu erreichen. Nach Untersuchungen von Tantau (7) ist dabei ein Abstand zwischen 0,02-0,2 Meter optimal. Diese Untersuchung zeigt zudem auf, daß der optimale Abstand mit zunehmender Dachneigung kleiner wird. Eine pneumatische Verspannung mit kissenförmig ausgebildetem Folienabstand ist deshalb hinsichtlich der Wärmedämmung (vor allem außerhalb der Horizontalen) nachteilig.

Die pneumatische Verspannung der Folien hat zudem einen weiteren gravierenden Nachteil. Die Sicherheit der Folieneindeckung ist vom Vorhandensein des Systemüberdrucks abhängig. Bereits kleine Lecks oder ein längerer Stromausfall können zu einem Abfall des notwendigen Spanndrucks führen. Bei ungünstigen meteorologischen Bedingungen (Sturm) kann dies schnell zu großflächigen Schäden führen.

Deshalb wurde für die Gewächshauskonstruktion eine doppellagige Eindeckung mit paralleler, mechanischer Folienspannung gewählt. Bei einem gewählten Folienabstand von ca. 30 mm ist zu erwarten, daß in Verbindung mit einem installierten Energieschirm ein k′-Wert von 2,2 W/m²K erreicht wird (8). Durch die hervorragenden optischen Eigenschaften des ET-Folienmaterials und durch die deutliche Reduzierung der Anzahl der Binder und der Querschnittsgrößen der Konstruktionsprofile müßte im langfristigen Vergleich zu einem Standardgewächshaus mit Einfachglaseindeckung zudem eine deutliche Erhöhung der Transparenz möglich sein. Dies kann, nachdem die Unterkonstruktion dimensioniert ist, entweder theoretisch nach gewiesen werden wie Baille (2) aufgezeigt hat oder durch einen Feldversuch unter realen Bedingungen quantifiziert werden.

5. Dimensionierung der Konstruktion

Bei der Dimensionierung der Konstruktion sind die Dachneigung und die Breite der Dachkappe die entscheidenden Kriterien. Um zu einem ausgewogenen Verhältnis von Lüftungsfläche zu Grundfläche zu gelangen, wurde eine Schiffbreite von 8 Metern gewählt. Da die Dachneigung entscheidenden Einfluß auf die Transparenz (vor allem in den lichtarmen Monaten) und den Wärmebedarf des Hauses hat, ist eine ökonomische Optimierung nach diesen beiden Kriterien erforderlich. Eine entsprechende Untersuchung wurde von Bailey (1) durchgeführt. Entsprechend dieser Untersuchung und den Anforderungen der Lüftungskonstruktion wurde ein Dachneigungswinkel von 60% (310) gewählt. Um eine optimale Lüftungswirkung bei akzeptablen Antriebskräften für die Lüftungsklappen zu erreichen, wurde für die Lüftungsflügel eine Breite von 2 Metern (6) gewählt. Die daraus resultierenden Abmessungen sind in der Abb. 3 dargestellt.

Bei der Wahl des Binderabstandes wird nun zwischen einem Produktionshaus mit hohen abgehängten Lasten (Tomaten, Gurken) und einem Großraumhaus (Topfpflanzen mit Kulturtischen) unterschieden:

a) Produktionshaus mit anhängenden Lasten (Kulturen, Technik)

Für die optimierte Gewächshauskonstruktion mit ET-Folieneindeckung, wurde eine Lüftungsflügelbreite von 2 Meter, eine Schiffbreite von 8 Meter und ein Binderabstand von 4 Meter gewählt. Die Konstruktion mit diesen Abmessungen ist in Abb. 4 dargestellt.

b) Großraumhaus ohne an hängende Lasten

Für diesen Auslegungsfall werden auch in der Hauslängsrichtung Gitterbinder mit mind. 8 Metern Länge eingesetzt (siehe Abb. 5). Die Gitterbinder in Hauslängsrichtung können dabei wahlweise unterhalb der Rinnenebene oder darüber plaziert werden. In der Abb. 6 ist das Rinnendetail eines aufgesetzten Gitterbinders dargestellt. Bei größeren Spannweiten wird dabei die Höhe des nutzbaren Kulturraumes nicht reduziert. Dabei kann der Gitterbinder auch als Konsole für einen Laufwagen verwendet werden. Durch eine bekederte Folienbahn kann der Gitterbinder eingehüllt werden, um den Kontakt des Gitterbinders mit dem Regenwasser zu unterbinden (kein Zink im Regen/Gießwasser). Um ein Ausknicken des Gitterbinders zu verhindern, kann der obere Gurt des Binders mit Seilen an den festen Lüftungspfetten verspannt werden. Grundsätzlich werden dabei die Dachkappen sowohl bei der Lösung nach a) wie nach b) identisch ausgeführt. Die Ableitung der horizontalen Kräfte der Kappe zwischen den Bindern in den Gitterbinder erfolgt durch Spannseile (siehe Abb. 7) um die horizontalen Kräfte der Dachkappen, die zwischen den Bindern angeordnet sind, in die Binder einleiten zu können.

6. Konstruktive Details

Die Folien werden auf der Konstruktion mit der bewährten Kedertechnik befestigt (5). Diese Befestigung ermöglicht die schnelle und sichere Montage des Folienmaterials. An der Befestigungsstelle, an der die höchsten mechanischen Belastungen der Folie auftreten, steht durch die Kederfahne auch der Folienteil mit der höchsten Festigkeit zur Verfügung. Dabei werden die Folienbahnen in Hauslängsrichtung eingezogen. Eine mehrlagige Eindeckung bestehend aus verschiedenen Folienarten mit verschiedenen Materialeigenschaften kann damit realisiert werden. Mit der mechanischen Spannvorrichtung ist es möglich beide Folien gleichzeitig oder nur die äußere Folienbahn zu spannen. Wird nur die äußere Folienbahn mechanisch gespannt, dann kann die innere Folienbahn nachträglich eingezogen bzw. später bei Bedarf ausgetauscht werden ohne daß die äußere Folie entspannt werden muß. Die Länge der Bahn kann dabei bis zu 150 Meter betragen. Die nachfolgend aufgezeigte Folienbefestigung ermöglicht eine sehr dichte Eindeckung ohne Kältebrücken. Nachfolgend werden die konstruktiven Details beispielhaft an einer zweilagigen Eindeckung anhand von Zeichnungen dargestellt:

a) Folienbefestigung Gewächshausfirst

In der Abb. 8 ist die Folienbefestigung im Firstbereich dargestellt. Die Folien der Lüftungsklappe werden in einem Doppelkederprofil gehalten, das auf einer Stahlunterkonstruktion montiert ist. Die Stahlunterkonstruktion nimmt dabei die Spannkräfte der Folie auf, damit die Scharnierpunkte von diesen Kräften entlastet werden. Die Folienabdeckung im First kann wahlweise manuell oder pneumatisch gespannt werden. Bei der manuellen Spannung ist die äußere Folie im First nur bei geschlossenen Lüftungsflügeln gespannt, die innere bzw. die inneren Folien sind dabei lose durchhängend. Bei geöffneter Lüftung kann diese Folienbahn als Regenrinne fungieren. Durch die Anordnung der Folienbefestigung ist die Lüftung auch bei geöffneten Lüftungsflügeln regendicht.

b) Lüftungspfettenbereich

Die Folien der Lüftungsklappe werden im Lüftungspfettenbereich mit einem Halteprofil fixiert, welches Kältebrücken an der Konstruktion eliminiert (siehe Abb. 9). Dabei ist die obere Folienbahn in der Weise an die Kederfahne angeschweißt, daß ein Folienstreifen übersteht, der als Abdichtlippe fungiert. Zur Montage der beiden Folienbahnen wird die bewegliche Lüftungspfette nach oben geklappt. Die Folienbahnen können danach ohne Spannung leicht eingezogen werden. Zum Spannen wird die Lüftungspfette wieder in ihre Ursprungslage zurückgeklappt und dort fixiert. Anfallendes Kondensat von der inneren Folienbahn wird in dem definierten Spalt zwischen dem Halteprofil und der Stahlunterkonstruktion abgeführt. Der Bereich der Stahlunterkonstruktion, auf dem das Kondensat fließt, ist mit einem Schutzlack beschichtet. Das Befestigungsprofil auf der festen Lüftungspfette ist vergleichbar aufgebaut. Auch hier übernimmt der Folienstreifen der oberen Folienbahn eine zusätzlich Dichtfunktion. Am unteren Ende des Profils ist ein Kederprofil für ein kedergeführtes Insektengitter angeordnet. Damit kann ein bekedertes Insektenschutzgitter bei Bedarf leicht montiert und demontiert werden. In dieses Folienbefestigungsprofil ist zudem eine Rollenführung integriert. In diesem Halteprofil können zudem die Rollen für einen mobilen Wagen geführt werden (siehe Abb. 10), der zu Montagezwecken, zum Reinigen der Folienaußenseite oder zum Schneeräumen aus dem Rinnenbereich Verwendung eingesetzt werden kann.

c) Folienrinne

In der Abb. 11 ist der Rinnenbereich aufgezeigt, bei dem auf die übliche Metallrinne verzichtet wird. Die Folieneindeckung übernimmt die Funktion der sonst üblichen Metallrinne. Die Folienbahn ist dabei im Rinnenbereich mit einer stärkeren Folie ausgeführt, um Schäden an der Folie durch abrutschende Eisbrocken vom Dachbereich zu verhindern. Für die Montage der Folienbahnen wird das Befestigungsprofil von der Stahlunterkonstruktion gelöst und um einen definierten Abstand senkrecht nach oben bewegt. In dieser Lage können die Folienbahnen leicht und spannungsfrei eingezogen werden. Danach wird das Befestigungsprofil wieder auf die Stahlunterkonstruktion gezogen und dort fixiert. Die Folien werden dadurch gespannt. In der Abb. 12 ist eine vergleichbare Lösung aufgezeigt, nur werden hier zwei separate Außenfolien im Rinnenbereich mit Keder befestigt. Zur Kondensatableitung sind beidseitig an beiden Profilen Schwitzwasserrinnen integriert.

d) Traufenbereich

In der Abb. 13 ist die Folienbefestigung im Traufenbereich des Gewächshauses dargestellt. Die Traufenpfette kann hier, vergleichbar der beweglichen Lüftungspfette, nach oben geklappt werden, um die beiden Folienbahnen spannungsfrei einziehen zu können. Auch hier ist beim Kederprofil eine Kondensatrinne integriert, die auch zur Befestigung der Abdichtschürze des Energieschirmes verwendet werden kann.

e) Mauerschiene

Die Mauerschiene (siehe Abb. 14) kann innerhalb der Langlöcher vertikal bewegt werden, um das Einziehen der Folien und das Spannen der Folien zu ermöglichen. Der Übergang von der transparenten Eindeckung auf den Fundamentbereich ist hier beispielhaft mit einer Dämmplatte dargestellt.

f) Eliminieren des Folienspaltes

Zum Abtauen einer auf dem Dach aufliegenden Schneeschicht oder zur Erhöhung der Transparenz der Folieneindeckung kann der Raum zwischen den beiden Folienbahnen entlüftet werden. Durch einen geringen Unterdruck werden die beiden Folienbahnen zusammengesaugt und wirken dann als einlagige Eindeckung (3). Dies kann auch dazu verwendet werden die Hüllflächen gezielt als Kondensationssenke einzusetzen um die Luftfeuchtigkeit im Kulturraum zu steuern.

g) Schattieren mit Nebel

Wird in den Raum zwischen den Folien Ölnebel (Disco-fog) eingeblasen oder dort erzeugt, kann bei Bedarf die Transparenz definiert reduziert werden. Das an den Folien kondensierende Öl wird dabei wieder gesammelt und kann wiederverwertet werden. Durch die mit Öl benetzte Folienoberfläche wird der Lichtdurchgang erhöht.

7. Fertigung und Montage

Die gesamte Konstruktion kann mit der bei den Gewächshausherstellern vorhandenen Fertigungstechnik hergestellt werden. Auch die statische Berechnung der Konstruktion ist mit den bekannten Verfahren berechenbar, wobei deutlich größere Rahmenbewegungen, wie bisher üblich, zugelassen werden können. Eine Materialoptimierung sollte anhand von Belastungsversuchen mit Teilen im Originalmaßstab durchgeführt werden, da bei der statischen Berechnung es erfahrungsgemäß zu einer Addition von Sicherheitsbeiwerten kommt, die zu einer Überdimensionierung führt. Die Kedertechnik zur Folienbefestigung ist ein, auch bei ET-Folie, in der Praxis erprobtes System. Eine witterungsunabhängige, schnelle und einfache Eindeckung großer Flächen ist dabei bereits in der Praxis praktiziert worden. Für den Transport von längeren, bekederten Folienbahnen ist eine Zwischenlage aus Luftpolsterfolie als Distanzhalter notwendig. Damit können Folienbahnen bis 150 Meter Länge noch mit vertretbarem Aufwand gehandhabt werden. Die bisher bei der Folienmontage verwendete simple Abwickelvorrichtung ist so zu ergänzen, daß beim Abwickeln der ET-Folie die Noppenfolie gleich wieder aufgewickelt wird. Alternativ dazu könnte die Klemmkederbefestigung fertig entwickelt werden, damit erst beim Einziehen der Folie an die Flachfolie der Klemmkeder angeklemmt wird. Der Aufwand für den Folientransport könnte damit deutlich reduziert werden und die Kosten für das Anschweißen der Keder an die Folie würden entfallen. Die Klemmkedertechnologie ist nun bereits seit zwei Jahren mit ET-Folie im praktischen Test und hat sich sehr gut bewährt. Das Klappspannen der Folie wurde ebenfalls bereits mit bedeckter Noppenfolie mehrfach mit Erfolg in der Praxis eingesetzt. Die optimale Vorspannung für das ET-Material ist jedoch noch zu ermitteln. ET-Folie kann bei kleineren Schäden (z. B. mechanische Beschädigungen durch fliegende Gegenstände bei Sturm) leicht durch Kleben repariert werden. Größere Schäden können durch Schweißen dauerhaft repariert werden. Die Folie kann, wenn nötig, problemlos recycelt werden. Dabei kann aus dem Regenerat wieder das Ursprungsprodukt hergestellt werden (kein downcyceln). Der vergleichsweise hohe Preis des Rohstoffs macht bereits bei den heutigen Preisen das Recycling wirtschaftlich interessant.

8. Literaturverzeichnis

(1) Bailey, B.J.: A Rational Approach to Greenhouse Design. Acta Horticulturae

281

(1990) S. 111/115
(2) Baille M.: A simple Model for the Estimation of Greenhouse Transmission - Influence of Strukturs and internal Equipment. Acta Horticulturae 281 (1990) S. 35/46
(3) Gemmell A.: Doppelt verglast Kosten halbiert - Neue "Melinex" - Folie modenisiert Gewächshauskonstruktion. Plastics Today

19

(1984) S. 1/5
(4) Hoechst Information

25

,

12/1989

S. 6
(5) Reisinger G., W. Mühlbauer: Noppenfolie im Langzeittest- Bisherige Erfahrungen im praktischen Einsatz. Deutscher Gartenbau Nr. 33 (1988)
(6) Reisinger, G.und J. Schmidt: Firstlüftung für Noppenfoliengewächshaus. Deutscher Gartenbau Nr. 39 (1991) S. 2386/2387
(7) Tantau H.J.: Doppelbedachungen - Wärmeverbrauch-Klima-Licht durchlässigkeit. Gartenbautechnische Informationen Nr. 5 (1976) S. 26
(8) Weimann, G.: Untersuchungen zu neuen Gewächshauskonzeptionen. Gartenbautechnische Informationen Nr. 24 (1986) S. 111

Claims

1. Gewächshaussystem mit optimierter Lichttransmission und optimierter Wärmedämmung, gekennzeichnet durch eine Kombination aus Gitterbinder- und Satteldachkonstruktion für die statische Konstruktion und eine ein- oder mehrlagige Folieneindeckung.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gitterbinder in den Bereich der Dachkappe eines Satteldachgewächshauses verlagert ist, damit die nutzbare Höhe des Kulturraumes nicht reduziert wird bzw. die Gesamthöhe der Konstruktion um die Höhe des Gitterbinders reduziert werden kann, wobei der Gitterbinder und die Binderfüße die Umwandlung der auf die Konstruktion einwirkenden Kräfte und deren Ableitung in die Fundamente übernimmt und die Dachkappen im wesentlichen nur zur Aufnahme der externen Kräfte und deren Weiterleitung dienen.

3. Anlage nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Binderfüße im Rinnenbereich Y-förmig ausgebildet sind, damit eine Kombination von Gitterbinder- und Satteldachgewächshaus ohne Verlust an Kulturraumhöhe möglich ist, bzw. die Gesamthöhe der Konstruktion um die Höhe des Gitterbinders reduziert werden kann.

4. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Binderfüße im Traufenbereich gekröpft ausgebildet sind, damit eine Kombination von Gitterbinder und Satteldachgewächshaus ohne den Verlust an Kulturraumhöhe möglich ist, bzw. die Gesamthöhe der Konstruktion um die Höhe des Gitterbinders reduziert werden kann.

5. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Raster, der auf die Pfetten im Rinnen- bzw. Traufenbereich aufgesetzten Dachkappen, unabhängig von dem Raster der darunterliegenden Binder ist.

6. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rasterabstände der aufgesetzten Dachkappen nicht konstant sind, sondern je nach der Stärke der einwirkenden Kräfte größer oder kleiner gewählt werden können.

7. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit Folienhalteprofilen sowohl eine einlagige als auch eine mehrlagige Folieneindeckung möglich ist. Dabei können bei der doppellagigen Eindeckung alle Folien oder nur ausgewählte Folie mechanisch vorgespannt werden. Die anderen Folienbahnen können dann spannungsfrei eingezogen werden.

8. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit Folienhalteprofilen sowohl eine einlagige als auch eine mehrlagige Folieneindeckung möglich ist, wobei die Folien mechanisch verspannt werden.

9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß für die Folienbahnen unterschiedliche Folienmaterialien mit unterschiedlichen Eigenschaften verwendet werden können.

10. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen den Folien zeitweise mit Nebel gefüllt wird (discofog), um die Transparenz der Eindeckung zu variieren.

11. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen den Folien zeitweise mit Nebel gefüllt wird (discofog), um die Transparenz der Eindeckung zu variieren und die zur Nebelerzeugung verdampfte Flüssigkeit als Kondensat gesammelt und wieder verwendet wird.

12. Anlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem abgeschlossenen Folienfeld ein separater Generator zur Nebelerzeugung vorhanden ist.

13. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Großraumgewächshäusern Gitterbinder auch in Hauslängsrichtung (Firstrichtung) eingesetzt werden, die jedoch im Rinnenbereich angeordnet sind und dadurch nicht die nutzbare Höhe des Kulturraumes reduzieren.

14. Anlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Gitterbinder im Rinnenbereich als Konsole für einen Laufwagen oder eine Vorrichtung zum Reinigen der Dachaußenfläche bzw. zum Abräumen von Schnee, Sand, Blättern etc., verwendet werden kann.

15. Anlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Gurt des Gitterbinders im Rinnenbereich mit Seilen beidseitig mit den starren Pfetten der Lüftung verbunden ist, damit dieser statisch ausgesteift wird.

16. Anlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Gitterbinder im Rinnenbereich mit Folien abgedeckt wird, damit das Regenwasser nicht mit Metalloxiden kontaminiert wird, das später genutzt werden soll.

17. Anlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußpunkte der Dachkappen an die Traufen/Rinnenpfetten, die zwischen den Bindern angeordnet sind, mit Seilen horizontal zu den Bindern verspannt werden, damit die Horizontalkräfte dieser Dachkappen in die Binder übertragen werden.

18. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Eindeckfolienbahn in der Firstkappe so mit Kedern befestigt wird, damit eine ebene Oberfläche ohne überstehende Ränder entsteht, damit das Regenwasser ungehindert abfließen kann.

19. Anlage nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Folie der Folienbahn im First bei geschlossenen Lüftungsflügeln mechanisch gespannt ist und die darunterliegende Folienbahn mit geringer Spannung in einem Abstand unter der oberen Bahn hängt, damit ein Luftpolster zur Wärmedämmung entsteht.

20. Anlage nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Folienbahn zur Firstabdeckung, unabhängig von der Stellung der Lüftungsflügel, pneumatisch verspannt ist, damit die Folie fixiert wird und ein Luftpolster zur Wärmedämmung entsteht.

21. Anlage nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Folienbahn zur Firstabdeckung zur Regenwassersammlung und -ableitung dient.

22. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Folienhalteprofil einen Hohlraum aufweist, über den mit Bohrungen der Zwischenraum zwischen den Folien be- und entlüftet werden kann.

23. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Folienbefestigungsprofil auf der beweglichen Lüftungspfette so ausgeführt ist, daß die äußere Folienbahn um das teilweise abgedeckte Profil geführt wird und erst dann mit dem Keder fixiert wird, damit keine Erhöhung über die Folienebene entsteht an dem sich Regenwasser, Schnee und Eis stauen können und damit die Kältebrücken minimiert werden.

24. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Folienbahn mit Überstand so an die Kederfahne angeschweißt wird, damit der Folienüberstand als Abdichtlippe verwendet werden kann.

25. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Folienbahn an einen Keder mit doppelter Kederfahne angeschweißt wird, wobei eine Kederfahne als Abdichtlippe verwendet werden kann.

26. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Kederprofil in einem definierten Abstand von der beweglichen Lüftungspfette fixiert wird, um die Entwässerung des auf der Innenseite der Folieneindeckung anfallenden Kondensats nach außen zu ermöglichen und um den Wärmeübergang vom Befestigungsprofil auf die Pfette zu vermindern.

27. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Folienbefestigungsprofil auf der festen Lüftungspfette mit dem Folienüberstand der äußeren Folienbahn eine Abdichtlippe gegen die bewegliche Lüftungspfette bildet.

28. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß entlang der festen Lüftungspfette eine bekedertes Insektenschutzgitter oder eine bekederte ein- oder doppellagige Folie eingezogen werden kann.

29. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Folienbefestigungsprofil auf der festen Lüftungspfette zugleich zur Befestigung eines bekederten Insektenschutzgitters oder einer bekederten ein- oder doppellagigen Folie dient.

30. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Folienbefestigungsprofil auf der festen Lüftungspfette als Rollenführung für einen internen oder externen Laufwagen oder eine Vorrichtung zum Reinigen der Oberflächen der transparenten Eindeckung innen und/oder außen sowie zum Räumen von Schnee, Sand, Laub, etc. aus dem Rinnenbereich eingesetzt werden kann, bei der die Abdichtung der Lüftung weiterhin sichergestellt ist.

31. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Folienbefestigungsprofil auf der festen Lüftungspfette als Rollenführung für einen internen oder externen Laufwagen oder eine Vorrichtung dient und der Halter der Vorrichtung in einem definierten Spalt zwischen den Lüftungspfetten geführt wird, ohne daß die Abdichtung an dieser Stelle wesentlich beeinträchtigt wird.

32. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Folienbefestigungsprofil auf der Rinnenpfette angeordnet ist, mit dem die Folien befestigt und gespannt werden. Für die Montage der Folien wird dieses Profil vertikal nach oben bewegt um die Folien spannungsfrei einziehen zu können. Danach wird das Profil mit den Folien auf die Rinnenpfette gezogen und dort fixiert, womit auch die Folien gespannt werden.

33. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in das Folienbefestigungsprofil beidseitig Rinnen zur Ableitung des von der inneren Folienoberfläche abfließenden Kondensats integriert sind.

34. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Folienhalteprofil einen Hohlraum aufweist, über den mit Bohrungen der Zwischenraum zwischen den Folien be- und entlüftet werden kann.

35. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Folienbefestigungsprofil zwei Kedernuten zur Folienbefestigung vorgesehen sind.

36. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Traufenpfette ein Folienbefestigungsprofil angeordnet ist, bei dem die äußere Folie um das Halteprofil über eine Profilabdeckung herumgeführt und danach im senkrechten Teil des Profils in der Kedernut befestigt wird, damit kein überstehender Rand auf der Dachfläche entsteht und zudem keine Kältebrücke auftritt.

37. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in das Befestigungsprofil eine Rinne für den Ablauf des Kondensats der inneren Folienfläche und für die Befestigung der Abdichtschürze des Energieschirmes integriert ist.

38. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Folienzwischen raum von den Stirnseiten Folienbahnen be- und entlüftet bzw. durchströmt werden kann.