Wie lässt sich die Temperatur in einem großen Gewächshaus gleichmäßig regulieren?

Gründe für Temperaturschwankungen in großen Gewächshausumgebungen verstehen

Die Wissenschaft der thermischen Schichtung und Bildung von Mikroklimata

Das Verhalten der Luft, basierend auf ihrer Dichte, führt zu einer thermischen Schichtung in geschlossenen Räumen. In einem großen Gewächshaus beispielsweise steigt warme Luft tendenziell zur Decke auf, während die kältere, schwerere Luft in der Nähe der Pflanzen verbleibt. Dadurch entstehen vertikal übereinanderliegende Zonen mit unterschiedlichen Temperaturen. Der Unterschied zwischen unterem und oberem Bereich kann erheblich sein, gegebenenfalls mehr als 4 Grad Celsius, wenn nichts dagegen unternommen wird. Diese Temperaturschwankungen haben direkte Auswirkungen auf die Pflanzenleistung. Die Photosyntheseraten sinken in den kühleren Bereichen, weshalb die dortigen Pflanzen nicht so schnell wachsen wie ihre wärmer stehenden Nachbarn.

Warum große Gewächshausabmessungen Temperaturgradienten verstärken

Die Größe verstärkt klimatische Ungleichmäßigkeit. Während kleine Gewächshäuser durch natürliche Konvektion eine relative Gleichmäßigkeit erreichen, sehen sich Industrieanlagen zunehmenden Herausforderungen gegenüber:

• Unzureichende Luftumwälzung bei Lüfterwurfweiten über 20 m
• Oberflächen-zu-Volumen-Verhältnisse, die die Durchdringung von Heiz- und Kühlleistung begrenzen
• Verzögerte Reaktionen der Klimasteuerung aufgrund unzureichender Sensorabdeckung
  Diese Faktoren führen zu anhaltenden „Totzonen“, in denen Temperaturabweichungen stundenlang nach Systemanpassungen nicht korrigiert werden.

Gemessene Auswirkung: Bis zu 8 °C vertikale Unterschiede in nicht optimierten Anlagen

Studien zeigen erhebliche Schichtung in gewerblichen Gewächshäusern ohne aktive Luftumwälzung. In nicht optimierten 5.000 m²-Anlagen können vertikale Temperaturgradienten während des maximalen Sonneneintrags 8 °C erreichen, wenn obere Luftschichten 70 % mehr thermische Energie absorbieren als das bodennahe Laub. Dies führt bei Pflanzen wie Tomaten zu Ertragsunterschieden von über 18 %.

Optimierung von Luftumwälzungssystemen für ein gleichmäßiges Klima in großen Gewächshäusern

Horizontal-Luftströmungsventilatoren (HAF): Richtige Abstände, Platzierung und Zielwerte für Luftgeschwindigkeit

Horizontal-Luftströmungsventilatoren (HAF) sind entscheidend, um die thermische Schichtung zu durchbrechen und gleichmäßige klimatische Bedingungen sicherzustellen. Eine sachgemäße Implementierung beinhaltet:

• Abstand : Installieren Sie Ventilatoren alle 10–15 Meter entlang der Seitenwände
• Platzierung : Um 30–45° nach oben geneigt auf 2/3 der Firsthöhe
• Geschwindigkeit : Luftstrom von 0,5–1 m/s auf Höhe der Pflanzenschicht beibehalten

CFD-Modellierungen bestätigen, dass richtig konfigurierte HAF-Systeme Temperaturdifferenzen im Vergleich zur natürlichen Konvektion um 70 % reduzieren und die Luftgeschwindigkeit um 111 % erhöhen (Renewable Energy 2021).

Kombination von Abluftventilatoren und Kühlung mit positivem Druck für den großflächigen Luftaustausch

Ein ausgeglichener Luftaustausch ist entscheidend für die thermische Gleichmäßigkeit in großen Gewächshäusern. Abluftventilatoren entfernen heiße, feuchte Luft über Firstöffnungen, während wandmontierte Zuluftsysteme gekühlte Luft auf Bodenhöhe zuführen. Dieser integrierte Ansatz ermöglicht:

• 6–8 vollständige Luftwechsel pro Stunde in Anlagen mit einer Fläche über 5.000 m²
• Temperaturgradienten unter 2 °C über alle Anbauzonen hinweg
• 30 % geringerer Energieverbrauch im Vergleich zu eigenständigen Kühlsystemen

Die Anordnung der Zuluftöffnungen gegenüber den Abluftstellen fördert eine laminare Luftströmung, minimiert tote Luftzonen und verbessert die Klimakonstanz.

Designstrategien zur Verbesserung der thermischen Gleichmäßigkeit in großen Gewächshauskonstruktionen

Dachentlüftungen, beheizte Bankebenen und Strahlungssysteme: Schaffung einer räumlichen Balance

Ein gutes thermisches Gleichgewicht über einen Raum hinweg hängt letztendlich davon ab, wie alle Komponenten als System zusammenarbeiten. Die Dachentlüftungen lassen heiße Luft auf natürliche Weise entweichen, wodurch verhindert wird, dass sich die Temperatur in vertikaler Richtung zu stark aufschichtet. Dies ist besonders in großen Gewächshäusern oder Lagern wichtig, wo der Unterschied zwischen Boden- und Deckentemperatur manchmal über 8 Grad Celsius betragen kann. Bei Pflanzen macht insbesondere die Beetenheizung einen entscheidenden Unterschied. Wir haben bereits erlebt, dass Landwirte unterirdische Rohre oder kleine Heizgeräte genau dort einsetzen, wo die Wurzeln am meisten Wärme benötigen, um kalte Stellen nahe dem Boden zu bekämpfen. Dann gibt es da noch die Strahlungsplatten, die von der Decke hängen. Sie senden Infrarotstrahlen aus, die tatsächlich Objekte und Oberflächen erwärmen, anstatt lediglich die Luft zu beheizen. Die meisten Landwirte stellen fest, dass diese Platten hervorragend dafür geeignet sind, die Pflanzendecke bei konstanten Temperaturen zu halten, ohne ständige Anpassungen der Luftzirkulation vornehmen zu müssen.

Wenn diese Systeme synchronisiert werden, entsteht ein räumliches Gleichgewicht: Dachlüftungen regeln den großflächigen Luftaustausch, Sitzheizungen beeinflussen lokal begrenzte Mikroklimata, und Strahlungssysteme sorgen für eine gleichmäßige Wärmeverteilung. Diese Integration minimiert Energieverluste und gewährleistet eine Temperaturuniformität von ±1 °C im gesamten Anbaugebereich.

Automatische Überwachung und zonale Klimasteuerung für große Gewächshäuser

Intelligente Regelgeräte wie TempCube Pro: Ermöglichen Echtzeit-Anpassungen

Die Klimasteuerung in Gewächshäusern hängt heute von automatisierten Systemen ab, die sich schnell an wechselnde äußere Bedingungen anpassen können. Nehmen wir beispielsweise den TempCube Pro: Er arbeitet Hand in Hand mit allen Arten von Geräten innerhalb von Gewächshäusern, einschließlich Lüftungsanlagen, Heizungen und sogar Beschattungstüchern, und das alles dank Sensoren, die kontinuierlich Rückmeldungen liefern. Wenn die Temperatur von den idealen Werten abweicht, greifen diese intelligenten Steuergeräte nahezu sofort ein. Sie schalten möglicherweise die leistungsstarken HAF-Lüfter an, die wir so oft sehen, oder passen die Ventilpositionen exakt an. Das Ergebnis? Keine Hotspots mehr, die Pflanzen belasten, ein gleichmäßiges Wachstum über den gesamten Raum hinweg und deutlich weniger Zeit, die die Anbauer für die Überwachung ihrer Anlagen aufwenden müssen. Laut einer im vergangenen Jahr im Greenhouse Tech Journal veröffentlichten Studie reduziert diese Art der Automatisierung den Bedarf an manueller Überwachung um rund drei Viertel.

Optimale Sensorplatzierung: Mindestens 1 pro 200 m² mit Platzierung auf mehreren Höhenebenen

Gute zonale Regelung hängt tatsächlich stark davon ab, wo Sensoren im Raum platziert werden, um alle klimatischen Unterschiede zu erfassen. Studien zeigen, dass sich bei mindestens einem Sensor je 200 Quadratmetern auf verschiedenen Höhen – beispielsweise auf Bankhöhe, unter Überdachungen und in der Nähe der Decke – Temperaturunterschiede von über 5 Grad Celsius ergeben, die zuvor niemand bemerkt hat. Die Überwachung auf mehreren Höhen ist tatsächlich sehr wichtig. Alleinige Platzierung der Sensoren auf Bodenhöhe, dort wo die Pflanzen stehen, lässt die zusätzliche Wärmeansammlung in höheren Lagen nahe der Decke unbeachtet, was jedoch für ein effektives Klimamanagement in Gewächshäusern oder großen Indoor-Anbaubereichen entscheidend sein kann.

Häufig gestellte Fragen

Wie beeinflusst thermische Schichtung das Pflanzenwachstum in Gewächshäusern?

Thermische Schichtung führt zu unterschiedlichen Temperaturzonen, die die Photosyntheseraten beeinflussen und somit zu variierenden Wachstumsraten bei Pflanzen führen können.

Warum ist eine ordnungsgemäße Luftzirkulation in großen Gewächshäusern wichtig?

Eine ordnungsgemäße Luftzirkulation hilft dabei, vertikale Temperaturgradienten zu verringern und einheitliche Klimabedingungen sicherzustellen, wodurch ein gleichmäßiges Pflanzenwachstum gefördert wird.

Welche Rolle spielen intelligente Steuerungen bei der Klimasteuerung im Gewächshaus?

Intelligente Steuerungen ermöglichen Echtzeit-Anpassungen der Klimabedingungen durch Reaktion auf Sensordaten, wodurch einheitliche Temperaturen aufrechterhalten und manuelle Überwachung reduziert werden.