DE3501575A1

DE3501575A1 - Einrichtung zur beheizung von treibhaeusern

Info

Publication number: DE3501575A1
Application number: DE19853501575
Authority: DE
Inventors: Zoltán Keszthely Bertók; István Keszthely-Kertváros Dékány; Lajos Keszthely-Kertváros Tóth
Original assignee: BIOMETOD MUESZAKI FEJLESZTOE B
Current assignee: BIOMETOD MUESZAKI FEJLESZTOE B
Priority date: 1984-01-18
Filing date: 1985-01-18
Publication date: 1985-09-12
Also published as: HU191267B

Description

München, 17.01.85 D 6028

Einrichtung zur Beheizung von Treibhäusern

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Beheizung von. Treibhäusern mit einer Wärmequelle, Wärmetauschern und diese miteinander verbindenen Rohrleitungen.

Die Wirtschaftlichkeit der Züchtung von Grünzeugen und Zierpflanzen in Treibhäusern wird in erster Reihe von dem angewandten System der Beheizung und von dem Energieträger bestimmt. Meistens wird heutzutage die Luftraumheizung angev/endet. Die notwendige Temperatur in dem Treibhaus wird dabei durch Rohrheizregister, Heizkörper, Öfen oder Heizlufteinblaseinrichtungen sichergestellt. Bei Strahlheizung werden die Heizrohre nahe zu der Decke des Treibhauses angeordnet und ein Teil der Wärmemenge wird durch Strahlung zu den Pflanzen geleitet.

Bei einer anderen Art der Beheizung der Treibhäuser werden, die Heizkörper in der Vegetationszone, zwischen den Pflanzen angeordnet, wobei die Wärme sowohl durch Strahlung als auch durch Konvektion zu den Pflanzen geleitet wird. Es entsteht dabei ein "Wärmevorhang"zwischen den Pflanzen.

Die Heizrohre werden manchmals auch in der Erde gelegt, wodurch eine sog. Bodenbeheizung entsteht. In den Rohren wird das Wasser mit einer Temperatur von 40 bis 60⁰C geströmt, und dadurch das Boden, die Erde der Pflanzen beheizt.

Diese bekannten Beheizungsmethoden der Treibhäuser sind aber mit einer Reihe von Nachteilen verbunden,Bei der Strahlheizung und der allgemeinen Beheizung muss der Luftraum überhitzt werden, um auch für die Pflanzen und die Erde die notwendige Temperatur sicherstellen zu

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können. Dies' resultiert aber eine gesteigerte Luftfeuchtigkeitskondensation an den Innenwänden der Treibhäuser, die Schatten wirft und zugleich die Gefahr der Pilzerkrankungen durch das zurücktropfende Wasser wesentlich erhöht. Die Wärmeverluste des Treibhauses sind auch ziemlich hoch. Das System besitzt bei diesen Systemen eine niedrige Wärmekapazität, was einen unsicheren Faktor in der Züchtung bedeutet. Die Vegetationsbeheizung und die Bodenbeheizung können in der Regel nicht alleinstehend angewendet werden, sie werden meistens kombiniert. Die dazu nötigen Rohrleitungen, Register, Heizkörper und anderen Anlagen sind relativ kostspielig und wartungsaufwendig.

Einen weiteren Kreis der Probleme in der Beheizung der Treibhäuser bedeuten die Wärmeträger. Es wird schon lange versucht, die Wärme von Thermalquellen, industriellen Abfallwässern oder der Sonne zu benutzen, aber die bisher bekannt gewordenen Systeme sind teuer, kompliziert sowie materialaufwendig und in erster Linie sie verfügen nicht über die erforderliche Sicherheit. Die Thermalwässer sind noch dazu meist aggressiv und · verursachen· Salzausscheidungen in den Rohrleitungen und Wärmetauschern, was die zu deren Nutzbahrmachung benötigten Anlagen unannehmbar kompliziert und teuer macht.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zur Beheizung von Treibhäusern zu schaffen, wobei die alternativen 7»ärmequellen wie z. B. Thermalwasser, Abfallwasser oder Sonnenenergie mit der bei den Treibhäusern benötigten Sicherheit Aufwendung finden können und dabei die Entstehungs- und Wartungskosten nicht erhöht sondern .womöglich vermindert werden.

Die erfindungsgemässe Weiterentwicklung besteht nun darin, dass der Wärmetauscher an der Treibfläche gelegt ist und eine Begrenzungsfläche des Wärmetauschers mit der Treibfläche und eine andere Begrenzungsfläche

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mit der Umge bungs luft in Berührung sind.

Diese Hauptgedanke ermöglicht eine erfindungsgemäss vorteilhafte Ausführungsform, wobei der Wärmetauscher als eine Decke ausgebildet ist, zwei, im wesentlichen miteinander parallele Begrenzungsflächen hat, die zur Ausbildung des Innenraumes des Wärmetauschers mindestens bei deren Randbereichen miteinander dicht verbunden sind, wobei die Rohrleitungen durch die Begrenzungsflächen mit dem Innenraum des Wärmetauschers in Verbindung stehen. Es ist dabei vorteilhaft, wenn die Breite und Länge des Wärmetauschers der eines Beetes des Treibhauses entsprechen und der Wärmetauscher aus weicher Kunststoffolie gefertigt ist.

Die Begrenzungsflächen des Wärmetauschers können nicht nur bei den Randbereichen, sondern auch zwischen ihnen zueinander gefestigt sein. Diese Befestigungsstellen sowohl bei den Randbereichen als auch zwischen ihnen durch Schweissen hergestellt werden, wobei die Nähte zwischen den Randbereichen kreisförmig ausgebildet werden können. Dadurch wird erfindungsgeroäss die Ausbildung ermöglicht, wobei die Begrenzungsflächen innerhalb der durch die kreisförmigen Nähte bestimmten kreisförmigen Flächen ausgeschnitten sind, wodurch Löcher in der Wärmetauscher ausgebildet sind, die zugleich Legesteilen der Pflanzen bilden, wobei die Entfernung der Löcher voneinander der Wurzelentfernung der einzulegenden Pflanzen entspricht.

Zur Regelung des Wärmeverhaltens des Wärmetauschers kann mindestens die die Umgebungsluft berührende Begrenzungsfläche des Wärmetauschers verfärbt sein oder unterhalb der die Treibfläche berührenden Begrenzungsfläche ein dünner Kunststoffschaumschicht gelegt werden.

Erfindungsgemäss vorteilhaft ist noch die Ausführungsform, worin gesehen in Richtung der Wasserströ-

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mung in der Einrichtung ein Regelorgan nach jedem Wärmetauscher in der Rohrleitung angeordnet ist. Vorteilhaft ist schliesslich, die Anlage mit einem geschlossenen Wasserkreis zu versehen.

Grösste Bedeutung der erfindungsgemässen Einrichtung kann darin erblickt werden, dass sie nicht nur mit der thermalen Wärmeenergie betrieben werden kann, sondern mit geeigneter Verfärbung des Begrenzungsschichtes und Auslegung der Einrichtung auch zur Ausnutzung der Sonnenenergie fähig gemacht werden kann.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand von Ausfürhungsbeispielen mit Bezug auf die beigelegte Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen

Pig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Einrichtung

in Draufsicht,

Pig. 2 einen Teil der Ausführungsform von Pig. I:

einen Wärmetauscher ebenfalls in Draufsicht,

Pig. 3 einen Schnitt gemäss linie IH-III in Pig. 2, Pig. 4 einen Teil IV von Pig. 3 im grösseren Masstab,

Pig. 5 eine Draufsicht wie in Pig. 2 jedoch für eine andere Ausführungsform und

Pig. 6 einen Schnitt gemäss Linie VI-VI in Pig. 5.

Wie aus Pig. 1 ersichtlich, hat die Einrichtung zur Beheizung von Treibhäusern in dieser erfindungsgemäss vorteilhaften Ausführungsform einen geschlossenen Wasserkreis, wobei aus einer Wärmequelle 1 die Wärme tragende Flüssigkeit durch eine Vorlauf-Rohrleitung 3 und durch Verteilrohre 4 zu den Wärmetauschern 5 geleitet wird. Ausgangsseitig ist an den Wärmetauschern 5 jeweils ein Regelorgan angeschlossen, die in Sammelrohren 7 angeordnet sind. Die Flüssigkeit wird durch Rücklauf-Rohrleitungen 8 und 10 zu der Wärmequelle 1 zurückgeleitet. Zwischen

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den Rohrleitungen 8 und 10 ist ein Dreiweghahn 9 vorgesehen, wodurch der freie Durchfluss oder die Zurückleitung zu der Wasserquelle 1 eingestellt werden können. In der Vorlauf-Rohrleitung 3 ist eine Pumpe 2 zur Beförderung der Zirkulation angeordnet. Die Grenzen, des Treibhauses ist in diesem Beispiel mit Bezugszeichen

11 angedeutigt.

Wichtigster Teil der erfindungsgemässen Einrichtung ist der Wärmetauscher 5,'der in der in Fig. 2 bis 4 gezeigter V/eise als eine auf der Treibfläche gelegte Decke ausgebildet ist. Er ist hiebei aus weicher Kunsstoffolie, z. B. auf PVC oder Polietilen-Basis gefertigt, die zwei Begrenzungsflächen aus jeweils einer Folie, die bei den Randbereichen rund herum wasserdicht zusammengeschweisst sind. In einer anderen Ausführungsform können die Wärmetauscher 5 aus einem Schlauch mit relativ grossem Durchmesser ausgebildet sein, wobei die einzelnen Wärmetauscher 5 der jeweiligen Länge nach abgeschnitten und bei der Schnittkanten die beiden Begrenzungsflächen zusammengeschweisst werden.

In Fig. 2 ist der Wärmetauscher 5 nicht nur bei den Kanten>bereichen mit Nähten versehen, sondern auch an den Begrenzungsflächen. Dabei sind die beiden untereinanderliegenden Begrenzungsflächen durch kreisförmige Nähte 12 miteinander verbunden und zwar auf einer wasserdichten V/eise. Die Nähte 12 sind also auch an der unteren Begrenzungsfläche sichtbar. Die Begrenzungsflächen sind in dieser Ausführungsform innerhalb des Kreises der Nähte

12 ausgeschnitten, wodurch jeweils ein durchgehender

Loch 13 entsteht. Die Konfiguration dieser Löcher 13 in dem Wärmetauscher 5 entspricht der Verteilung der Pflanzen, d. h. der Entfernung der Wurzel der einzulegenden Pflanzen voneinander· Die Löcher 13 bestimmen also die

Legestellen der Pflanzen.
Die Wärmetauscher 5 können nun als eine Decke an die Treibfläche gelegt werden (Fig. 3). Die untere GBegren-

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zungsflache des deckenartigen Wärmetauschers 5 "berührt die Treibfläche, die obere ist mit der umgebenden Luft in Kontakt.

An beiden Seiten des Wärmetauschers 5 (Eingangsseite, Ausgangsseite) sind Rohrstutzen 14 ausgebildet, wodurch der Innenraum des Wärmetauschers 5 mit dem Verteilrohr 4, bzw. mit dem Sammelrohr 7 verbunden ist (s. auch Fig. 2). Die Verteil-, bzw. Samraelrohre 4, 7 können auch unterhalb der Treibfläche, in der Erde angeordnet sein (Fig. 3).

In Fig. 4' ist ein Teil IV von Fig. 3, ein Loch 13 mit dem umgebenden Naht 12 auch gesondert, etwas schematisch, in grösserem Masstab dargestellt.

In Fig. 5 ist eine andere Ausführungsform des Wärmetauschers 5 gezeigt, der ebenfalls deckenartig mit zwei im wesentlichen parallelen Begrenzungsflächen versehen ist, die bei den Nähten 12 zusanmengeschweisst sind. Die Kaltwasseranschlüsse 18 und Warmwasseranschlüsse 19 sind im Inneren des Wärmetauschers eingelegt.

Auf der oberen Begrenzungsfläche ist eine durchsichtliche, UV-stabilisierte Folie gelegt und unter der unteren Begrenzungsfläche ein Schaumschicht 20 aus Weichpoliuretan angeordnet. Dadurch entsteht eine Ausführungsform, die besonders zur Nutzung der Sonnenenergie geeignet ist.- Das Zurückhalten der einfallenden Wärmeenergie wird durch die Folie 16 erreicht und das Überhitzen der Treibfläche durch den Schaumschicht 20 verhindert. Wenn innerhalb der kreisförmigen Nähte 12 die Begrenzungsflächen nicht durchgeschnitten werden (wie in Fig. 5 und 6 der Fall ist), entsteht ein Solarkollektor in Form des deckenartigen Wärmetauschers 5. Eine kombinierte Anwendung ist natürlicherweise auch möglich, wobei auch die Löcher 13 (F^g. 2) vorgesehen sind. Dabei liefert der Wärmetauscher 5 von Fig. 5 einmal Wärmeenergie, wenn die Sonne darauf scheint, und verbraucht er sie anderamal, wenn kein Sonnenschein vorhanden ist.

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Das Beheizungssystem in der Erfindung kann an allen Wärmeeinspeisungen angeschlossen sein. In der Wärmequelle 1 selbst können Wärmetauscher vorgesehen sein. Bei der Nutzung von Thermalwässern oder industriellen Abfallwässern wird das System durch direkte Wassereinleitung mit Wärmeenergie versehen. In diesem Pail kann aber das System durch den Dreiweghahn 9 (Pig. D abhängend von der Temperatur des Wassers teilweise oder ganz geöffnet gemacht werden. Bei einer Temperatur von beispielsweise 20 bis 50 ⁰C wird die Rücklaufrohrleitung 10 durch den Hahn 9 abgeschlossen, sodass darin keine Rückströmung erfolgt, sondern das abgekühlte Wasser das System verlässt. Wenn die Temperatur z. B. oberhalb 50 ⁰C ist, strömt ein Teil des abgekühlten Wassers durch den Hahn 9 zu der Wärmequelle 1 zurück, wodurch die verlangte Temperatur des Heizwassers eingestellt wird.

Vorteilhaft bei der erfindungsgemässen Einrichtung ist es, dass sie unter einem ziemlich niedrigen Druck betrieben wird. Das Wasser strömt in die Wärmetauscher 5 mit einem Druck nicht grosser als 200 Ws-rnm hinein. Zwischen den Nähten 12 im Inneren des Wärmetauschers 5 entsteht eine recht turbulente Strömung, wodurch die Wärme einerseits der Treibfläche, anderseits der umgebenden Luft, der Pflanzung und der Erde abgegeben wird. Die Wärmeabgabe in Richtung der Erde erfolgt wie unter natürlichen Verhältnissen: die Oberfläche ist die wärmste und die Bodentemperatur nimmt sich nach unten herab.

Die Wärmeabgebeverhältnisse des deckenartigen Wärmetauschers 5 können durch die Veränderung der Gefülltheit des Wärmetauschers 5 bestimmt werden. Wenn weniger 7/asser in den Wärmetauscher 5 eingelassen (oder durch das Regelorgan 6 mehr hinausgelassen) wird, entsteht dessen mittlere Gefülltheit (20 bis 25 Liter Wasser pro Quadratmeter) und er berührt die Treibfläche mit seiner ganzen unteren Begrenzungsfläche, wodurch eine intensi-

vere Wärmeabgabe entsteht. Wenn in dem Wärmetauscher 5 mehr Wasser zurückgehalten wird, völlig mit Wasser gefüllt wird (40 bis 45 Liter Wasser pro Quadratmeter), hebt sich die untere Begrenzungsfläche von der Treibfläche ab, sodass zwischen den beiden die Berührungsfläche kleiner wird und damit der Anteil der mit der Luft in Kontakt stehenden oberen Begrenzungsfläche an der Wärmeabgabe grosser wird. Dadurch wird ein grösserer Anteil der in den Wärmetauscher 5 hineingeleiteten Wärmemenge der Umgebung, der Luft und den Pflanzen und weniger dem Boden abgegeben.

Die Temperatur des wärcietragenden Wassers kann nicht nur in der Wärmequelle 1 bestimmt, sondern auch durch die periodisch veränderte Strömung des Wassers eingestellt werden.

Bei Nutzung der Solarenergie kann der Wärmeüberschuss entweder in dem deckenartigen Wärmetauscher 5 selbst oder auch in der Wärmequelle 1 gespeichert werden, ohne dass die Strömungsverhältnisse des Systems verändert werden sollten. Wenn der Wärmetauscher 5 nur als Solarkollektor dient, kann das System einen geöffneten Wasserkreis haben und damit das erwärmte Wasser abgeleitet und anderswo weiter verwendet werden. Die Druckverhältnisse erlauben einen maximalen Druck von 400 Ws-mm in dem System, sodass die Höhe der Warrawasseranschltisse 19 höchstens 400 mm im Vergleich zu den Kaltwasserans c hlüs s en IB sein kam, (Pig. 5)· Verschlussorganen können natürlicherweise nur bei den Kaltwasseranschlüssen 18 angeordnet sein.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemässen Lösung liegt im weiteren darin, dass die Wärme in unmittelbarer Nähe der Pflanzen abgegeben wird. Die Laubfläche der Pflanzen wird unmittelbar teilweise durch Konvektion, teilweise durch Strahlung geheizt. Dadurch wird die Lufttemperatur des Treibhauses nicht unerwünscht

erhöht, vermindert sich die Dampfkondensation und die damit verbundenen Nachteile treten nicht auf. Nennenswert sind die Einsparungen an Heizkosten, die wegen der radikalen Verminderung der Verluste mit 20 bis 40 Prozent kleiner werden, wie dies* durch die Versuche nachgewiesen wurde.

Auf der oberen Begrenzungsfläche des Wärmetauschers können Nähr- und andere Lösungen aufgebracht und dadurch die Nahrungsmittel in den Luftraum des Treibhauses gebracht, bzw. das Feuchtigkeitsgehalt des Luftraumes eingestellt werden. Durch die Bedeckung des Treibfläches mit den deckenartigen Wärmetauschern wird das Entstehen von Unkräutern unmöglich gemacht.

Claims

RA DR JOCHEN PAQENBERQ PA HEINZ BABDEHLE RA BERNHARD FROHWITTER PÄ PK WOLTOANGrDOST RA GÜNTER FRHR. V. QRAVENREUTH ΡΛ LTDO; ALTENBURQ ' GAULEIPLATZ 1 . 8000 MOWCKEN 80 " ' BIOMETOD Müszaki Fejlesztö Beteti Tärsuläs H-8361 Keszthely, Szendrey-telep/Ungarn München, 17.01.85 D 6028 Einrichtung zur Beheizung von Treibhäusern Patentansprüche

1. Einrichtung zur Beheizung von Treibhäusern mit einer Wärmequelle, Wärmetauschern und diese mit-

. einander verbindenen Rohrleitungen, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (5) an der Treibfläche gelegt ist und eine Begrenzungsfläche des Wärmetauschers (5) mit der Treibfläche und eine andere Begrenzungsfläche mit der Umgebungsluft in Berührung sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (5) als eine Decke ausgebildet ist, die zwei, im wesentlichen miteinander parallele Begrenzungsflächen hat, die zur Ausbildung des Innenraumes des Wärmetauschers (5) mindestens bei deren Randbereichen miteinander dicht verbunden sind, wobei die Rohrleitungen durch die Begrenzungsflächen mit dem Innenraum des Wärmetauschers (5) in Verbindung stehen.

3· Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite und Länge des Wärmetauschers (5) der eines Beetes des Treibhauses (11) entsprechen.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (5) aus weicher Kunststoffolie gefertigt ist.

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5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 Ms 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungsflächen auch zwischen den Randbereichen zueinander befestigt sind,

6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungsflächen sowohl bei den Randbereichen als auch zwischen diesen zusammengeschweisst sind, wobei bei den letzteren die Nähte (12) kreisförmig ausgebildet sind.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn-

zeichnet, dass die Begrenzungsflächen innerhalb der durch die kreisförmigen Nähte (12) bestimmten kreisförmigen Flächen ausgeschnitten sind, wodurch Löcher (13) in der Wärmetauscher (5) ausgebildet sind, die zugleich Legestellen der Pflanzen bilden, wobei die Entfernung der Löcher (13) voneinander der Wurzelentfernung der einzulegenden Pflanzen .entspricht.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die die Umgebungsluft berührende Begrenzungsfläche des Wärmetauschers (5) verfärbt ist.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der die Treibfläche berührenden Begrenzungsfläche des Wärmetauschers (5) ein dünner Kunststoffschautnschicht (20) gelegt ist.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Wärmequelle (1) die Wärme eines Thertnalwassers und/oder eines industriellen Abfallwassers angewendet ist.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass gesehen in Richtung der Wasserströmung in der Einrichtung ein Regel organ (6) nach jedem Wärmetauscher (5) in der Rohrleitung ange-

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ordnet ist.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 Ms 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen geschlossenen Wasserkreis hat.