Häufige Fehler, die beim Entwurf eines kommerziellen Gewächshauses vermieden werden sollten
Die Wahl der richtigen Konstruktion und des passenden Abdeckmaterials ist nur ein Aspekt bei der Planung eines kommerziellen Gewächshauses. Von Anfang an müssen auch die Raumaufteilung, die Klimatisierung, die Bedürfnisse der Pflanzen, die Belüftung, die Bewässerung, die Entwässerung und die Produktionspläne berücksichtigt werden.
Eine mangelhafte Planung von kommerziellen Gewächshäusern kann zu höheren Betriebskosten, ungleichmäßigen Wachstumsbedingungen, Wartungsaufwand und geringerer Produktionskapazität führen. Strategische Planung hilft Unternehmen, kostspielige Änderungen nach dem Bau zu vermeiden und erleichtert zudem die Planung zukünftiger Anpassungen.
Die meisten kostspieligen Planungsfehler haben eines gemeinsam: Es sind Entscheidungen, die zunächst vernünftig erschienen, weil keine Zielwerte festgelegt wurden. Belüftung, Kühlung, Tragfähigkeit und Lichtdurchlässigkeit haben in der Praxis übliche Bemessungswerte, und eine Planung, in der diese Werte fehlen, lässt sich nicht überprüfen. Die unten aufgeführten Werte sollten unbedingt in die Leistungsbeschreibung aufgenommen werden, bevor ein Angebot eingeholt wird.
Fehler bei der Gewächshausplanung und -gestaltung
Die ersten Planungsprobleme treten oft schon vor Baubeginn auf, wenn sich Unternehmen auf die Gewächshauskonstruktion konzentrieren, ohne die Funktionsweise des gesamten Produktionssystems zu berücksichtigen. Ein erfolgreiches kommerzielles Gewächshaus sollte daher auf die angebauten Pflanzen, den verfügbaren Platz, die Arbeitsprozesse, das Klima und die geplante Erweiterung abgestimmt sein, anstatt jede Anforderung einzeln zu betrachten.
Das lokale Klima ignorieren
Wird ein Gewächshaus ohne Berücksichtigung seiner natürlichen Umgebung gebaut, kann dies zu Überhitzung, Kühlungs- oder Belüftungsproblemen führen. Die Anforderungen an die Konstruktion und Klimatisierung hängen von Temperaturschwankungen, Luftfeuchtigkeit, Sonneneinstrahlung, Wind und jahreszeitlichen Veränderungen ab.
Die Belüftungs- und Kühltechnik sollte unter Berücksichtigung des Klimas ausgelegt sein. Die Anlage bietet ausreichende Möglichkeiten, die Innenbedingungen an veränderte Außenbedingungen anzupassen. Eine sorgfältige Klimaplanung ist für kommerzielle Gewächshäuser unerlässlich, da Probleme gleichzeitig auftreten und ein größeres Gebiet betreffen können. Ein wichtiger Fehler, der vermieden werden sollte, ist die Auslegung der Kühlung auf den Trockentemperaturmaximum unter Vernachlässigung des Feuchttemperaturminimums. Dieses bestimmt nämlich, wie viel Kühlleistung ein Verdunstungskühlsystem an einem feuchten Sommertag tatsächlich erbringen kann.
Mangelhafte Innenraumplanung
Das Pflanzenwachstum beeinflusst die täglichen Arbeiten im Innenbereich ebenso stark. Zu enge Pflanzflächen können die Durchführung routinemäßiger Arbeiten erschweren, oder schmale Wege können die Arbeit verlangsamen; unzugängliche Geräte und eine ungünstige Platzierung der Bewässerungsleitungen können die Arbeit ebenfalls beeinträchtigen.
Planen Sie die Wege zwischen den einzelnen Bereichen des Layouts für Arbeiter, Material, Ernteprodukte und Ausrüstung, bevor Sie das Layout fertigstellen. Servicebereiche dürfen nicht unnötig unterbrochen werden, um Produktionsbereiche nicht zu stören. Ein praktisches Layout sollte ausreichend Platz bieten für:
Pflanzenproduktion: Ausreichend Platz für die Anpflanzung und das zu erwartende Pflanzenwachstum einplanen.
Arbeiterbewegung: Für praktikable Wege zwischen den Produktionsbereichen sorgen.
Zugang zu den Geräten: Platz für Installation, Inspektion und Wartung lassen.
Materialfluss: Überlegen Sie, wie Material und Ernteprodukte durch die Anlage gelangen.
Zukünftige Änderungen: Flexibilität für Änderungen der Produktionsanforderungen bewahren.
Entwurf ohne zukünftige Erweiterung
Ein kleines Produktionsziel kann den Ausgangspunkt für ein Gewächshaus bilden und sich nach der Markterschließung deutlich steigern. Die Erweiterung der Produktionsflächen kann sich als schwierig und kostspielig erweisen, wenn eine Erweiterung nicht bereits in der Planung berücksichtigt wurde.
Planen Sie mit Ihrem Hersteller von kommerziellen Gewächshäusern Es ist wichtig, dass das ursprüngliche Gelände bei zukünftigen Entwicklungen nicht unnötig komplex wird, selbst wenn derzeit keine Erweiterung geplant ist. Die praktische Bewährungsprobe besteht darin, ob die Systeme, die mit dem Gebäude mitwachsen müssten – Dachrinnen und Fallrohre, Lüftungsanlagen, Insektenschutzsysteme, elektrische Kapazität und Entwässerung – für eine größere Dachfläche ausgelegt wurden, als die erste Bauphase tatsächlich umfasst.
Fehler bei der Umweltkontrolle und im Pflanzenmanagement
Die Auslegung von Klimatisierungssystemen sollte den tatsächlichen Bedürfnissen der Pflanzen entsprechen und bereits in die Planungsphase einbezogen werden, nicht erst nachträglich bei der Fertigstellung des Gewächshauses. Kenntnisse über die Wechselwirkungen zwischen der geplanten Produktionsfläche und Belüftung, Temperatur-, Feuchtigkeits-, Licht- und Bewässerungsregelung sind für einen Hersteller von kommerziellen Gewächshäusern unerlässlich.
Unterschätzung des Lüftungsbedarfs
Bei unzureichender Belüftung können, insbesondere bei hoher Pflanzendichte, zu viel Hitze und Feuchtigkeit entstehen. Die bloße Installation von Ventilatoren ohne klaren Luftstromplan kann dazu führen, dass einige Bereiche nicht ausreichend belüftet werden.
Die Belüftungssysteme sollten so konzipiert sein, dass Frischluft zugeführt und warme Luft abgeführt werden kann. Dachöffnungen, Seitenlüftungen, Umwälzventilatoren und mechanische Belüftungssysteme sollten als ein einheitliches System funktionieren – nicht nur in Bereichen in der Nähe der Belüftungsanlagen, sondern im gesamten Anbaubereich.
Die messbaren Zielwerte sind folgende: Der Luftaustausch sollte im Sommer bei maximaler Kühlleistung etwa 40–60 Luftwechsel pro Stunde erreichen, mit einem kontrollierbaren Minimum von etwa einem Luftwechsel pro Stunde zur Feuchtigkeitsregulierung im Winter. Die kombinierten Dach- und Seitenöffnungen sollten mindestens 15–20 % der Nutzfläche ausmachen, die nach Abzug von Dachstühlen, Mechanismen und Gittern als effektive freie Fläche berechnet wird. Die interne Luftzirkulation ist eine separate Anforderung und sollte mit einer Lüfterleistung von etwa 2 CFM pro Quadratfuß Nutzfläche (ca. 0,6 m³/min pro m²) dimensioniert sein.
Der durch Insektenschutzgitter verursachte Luftverlust muss berücksichtigt und nicht ignoriert werden: Ein Standard-Insektenschutzgitter kostet etwa 10–20 % des Luftdurchsatzes einer ungehinderten Öffnung, ein 75-Mesh-Gitter reduziert die natürliche Belüftung im Vergleich zu einem 40-Mesh-Gitter um etwa 25 %, und ein 50-Mesh-Gitter mit 55 % offener Fläche auf einer 100 m² großen Öffnung lässt nur noch Luft durch, die einem Volumen von etwa 55–60 m² entspricht. Auch die Konfiguration der Öffnung ist wichtig: Ein seitlicher Lufteinlass in Kombination mit windzugewandten Dachlüftern erzielt den höchsten natürlichen Luftdurchsatz von etwa 12,3 Luftwechseln pro Stunde bei einer Windgeschwindigkeit von 0,5 m/s.
Unzureichende Umweltüberwachung
Ein einzelner Sensorstandort repräsentiert möglicherweise nicht die Bedingungen in einem großen Gewächshaus. Messpunkte sollten in geeigneten Wachstumszonen platziert werden, damit die Bediener Unterschiede in Temperatur und Luftfeuchtigkeit erkennen können.
Anzahl und Position der Sensoren sollten dem Gewächshauslayout, der Pflanzenanordnung und den Klimatisierungszonen entsprechen. Ein praktikables Minimum ist die Überwachung von drei Höhen – Dachrinne, Pflanzendecke und Boden – in mehreren Zonen anstatt eines einzigen Punktes in der Mitte des Gewächshauses. Denn das Temperatur- und Feuchtigkeitsmuster zwischen diesen Ebenen unterscheidet einen Verteilungsfehler von einem Kapazitätsfehler.
Prüfen Sie die Versorgungskapazität, bevor Sie die Planung abschließen.
Der Bedarf an Versorgungsleistungen sollte berechnet werden, bevor die Gewächshausplanung genehmigt wird. Wasser, Strom, Heizöl, Abwasser und andere Versorgungsleistungen benötigen möglicherweise höhere Kapazitäten, wenn die Produktion steigt.
Dimensionierung der Wasser- und Elektrosysteme für den geplanten Betrieb
Bewässerungspumpen, Düngemitteldosieranlagen, Ventilatoren, Kühlsysteme, Heizgeräte, Siebe, Beleuchtung und Steuerungen können den Energiebedarf beeinflussen. Bei der Planung sollten die erforderliche Durchflussmenge, der Druck, die elektrische Last und die Anschlusspunkte berücksichtigt werden.
Die Bewässerung sollte anhand des Druckverlusts an der entferntesten Zone und nicht an der Pumpe überprüft werden, da Reibungsverluste über eine lange Leitungsstrecke üblicherweise die Ursache für ungleichmäßige Wasserverteilung am Ende eines großen, angeschlossenen Hauses sind. Die elektrische Auslegung sollte auf der gleichzeitigen Anschlussleistung der Lüftungs-, Kühl-, Beschattungs-, Bewässerungs- und Beleuchtungssysteme basieren, da diese Systeme an den heißesten Tagen gleichzeitig ihre Spitzenlast erreichen.
Die Versorgungsleitungen sollten so verlegt werden, dass sie inspiziert und repariert werden können, ohne die Produktionsbereiche unnötig zu beeinträchtigen.
Große Gewächshäuser in überschaubare Zonen unterteilen
Ein großes Gewächshaus muss nicht immer als eine einzige Klimazone betrieben werden. Unterschiedliche Anbauflächen können unterschiedliche Anforderungen an Bewässerung, Belüftung, Heizung oder Klima stellen.
Durch die Aufteilung der Anlage in geeignete Zonen können die Betreiber die Systeme an die jeweilige Kulturart, das Entwicklungsstadium oder Unterschiede innerhalb der Anbaufläche anpassen. Anzahl und Größe der Zonen sollten dem Produktionsplan und der Anlagenkapazität entsprechen. Die Festlegung der Zonengrenzen entlang der Dachrinnen innerhalb des Strukturmoduls sorgt für einen sauberen Aufbau und eine einfache Steuerung der Zonen.
Vermeiden Sie es, jedes System auf maximale Kapazität auszulegen.
Eine Überdimensionierung der Maschinen kann die Anschaffungs- und Betriebskosten erhöhen, während eine Unterdimensionierung der Maschinen unter anspruchsvollen Bedingungen die Anforderungen der Ernte möglicherweise nicht erfüllen kann.
Die Auswahl der Ausrüstung, wie z. B. Ventilatoren, Pumpen, Kühlsysteme, Heizsysteme und Bewässerungskomponenten, sollte sich nach den konkreten Anforderungen richten. Bei der Berechnung sind die Gewächshausgröße, das lokale Klima, die angebaute Kulturpflanze, der erwartete Ertrag und die Betriebsbedingungen zu berücksichtigen.
Systemkapazität unter Spitzenbedingungen prüfen
Bei der Auslegung sollten Zeiten mit dem höchsten Bedarf berücksichtigt werden, beispielsweise sehr heißes Wetter zur Kühlung oder der maximale Bewässerungsbedarf während des aktiven Pflanzenwachstums. Dies trägt dazu bei, dass ein System nicht über seine vorgesehene Kapazität hinaus beansprucht wird.
Speziell für Kühlsysteme sollte die Dimensionierung auf die maximale Wärmelast und nicht auf die durchschnittliche Last abgestimmt sein. Zudem ist der erforderliche Wirkungsgrad (benetzt) anzugeben. Verdunstungsmatten sind für 70–80 % der Feuchtkugeltemperaturdifferenz ausgelegt. Bei einem Gesamtwirkungsgrad des Systems von ca. 80 % ergibt sich dadurch eine Temperaturabsenkung von etwa 5 °C, wobei die Zuluft 5–11 °C unter der Umgebungstemperatur ankommt. Ein System, dessen Wirkungsgrad nicht angegeben ist, kann bei Minderleistung nicht überprüft werden.
Planen Sie die Entwässerung, bevor Sie den Grundriss endgültig festlegen.
Die Entwässerung sollte zusammen mit dem Gewächshausboden, dem Anbausystem, dem Bewässerungssystem und der Geländeentwässerung geplant werden. Tiefpunkte und Wassersammelstellen sollten vor Baubeginn identifiziert werden.
Wenn Abwasser zur Aufbereitung oder Wiederverwendung gesammelt wird, sollten die erforderlichen Sammelstellen und Rohrleitungen bereits in der ursprünglichen Planung berücksichtigt werden.
Fehler bei der Planung von Bau, Betrieb und Instandhaltung
Ein Gewächshaus kann trotz guter Grundidee ineffizient werden, wenn Konstruktionsdetails und die langfristige Wartung vernachlässigt werden. Vor der endgültigen Anschaffung eines kommerziellen Gewächshauses sollten Unternehmen daher sorgfältig prüfen, wie die Konstruktion und die Ausrüstung während der gesamten Nutzungsdauer installiert, inspiziert, repariert und betrieben werden.
Materialauswahl ohne Berücksichtigung der Anwendung
Berücksichtigen Sie die verschiedenen Bauteile des Gewächshauses und wählen Sie die Materialien entsprechend den Umgebungsbedingungen und dem Verwendungszweck. Wenn Sie sich nur auf den Kaufpreis konzentrieren, kann dies zu Kompromissen bei Haltbarkeit, Wartung oder Umweltverträglichkeit führen.
Berücksichtigen Sie die strukturellen Anforderungen, einschließlich Korrosionsbeständigkeit, Materialauswahl, Reinigungsanforderungen und Betriebsbedingungen. Insbesondere die Tragfähigkeit des Rahmens sollte gemäß einer Gewächshausnorm wie EN 13031-1 berechnet werden. Diese Norm regelt Windlasten, Schneelasten auf transparenten Verkleidungen sowie das Gewicht der Abdeckung und der hängenden Ausrüstung. Typische Gewächshausrahmen sind für Windgeschwindigkeiten um 137 km/h und Schneelasten um 146 kg/m² ausgelegt, mit möglichen Erhöhungen auf bis zu 225 km/h, wenn die Witterung dies erfordert.
Die Wahl der Dachdeckung hat auch reale optische Auswirkungen: Eine Venlo-Glasdachkonstruktion erreicht typischerweise eine Gesamtlichtdurchlässigkeit von etwa 75 bis 85 Prozent, 4 mm dickes Glas lässt etwa 1 Prozent mehr Licht durch als 5 mm dickes Glas, die Trübungsoptionen reichen von etwa 15 bis 85 Prozent, und entspiegeltes Diffusorglas kann eine Lichtdurchlässigkeit von bis zu etwa 97,5 Prozent auf Scheibenebene erreichen.
Darüber hinaus müssen die Bauteile aufeinander abgestimmt und nicht einzeln verwendet werden. Ein guter Hersteller von Gewächshäusern für den gewerblichen Einsatz kann Ihnen genau beschreiben, wie die Materialien im Projekt eingesetzt werden.
Vergessen des Zugangs zur Gerätewartung
Komponenten wie Ventilatoren, Lüftungsanlagen, Pumpen, Steuerungen, Bewässerungskomponenten usw. müssen regelmäßig überprüft und gewartet werden. Sind sie an schwer zugänglichen Stellen installiert, kann dies die Wartung zeitaufwendig und die Durchführung routinemäßiger Aufgaben erschweren. Der Wartungszugang sollte daher bereits bei der Planung vor der Installation der Geräte berücksichtigt werden.
Ein Arbeiter muss Zugang zu kritischen Bauteilen haben, ohne andere Systemteile zu beschädigen oder Pflanzen zu schädigen. Dies ist besonders wichtig, wenn ein größeres Wartungsproblem einen weitläufigen Produktionsbereich beeinträchtigen kann, wie beispielsweise in größeren Anlagen. Saubere Siebe verdienen hier besondere Erwähnung, denn ein Sieb, das bereits im sauberen Zustand 10–20 % des Luftdurchsatzes verbraucht, filtert nach der Verschmutzung deutlich mehr Partikel heraus.
Automatisierung als Nebensache behandeln
Automatisierung kann zwar die Konsistenz erhöhen und wiederkehrende manuelle Aufgaben minimieren, ist aber deutlich einfacher umzusetzen, wenn sie bereits in der Planungsphase berücksichtigt wird. Die nachträgliche Integration automatisierter Steuerungen kann die Umverlegung von Kabeln, die Änderung des Gerätestandorts, die Installation von Sensoren und die Anpassung der Steuerungsabläufe erforderlich machen.
Identifizieren Sie Funktionen, die eine automatische Steuerung erfordern, und solche, die manuell bedient werden können. Das System sollte zudem benutzerfreundliche Methoden zur Überprüfung der Betriebszustände und zur Durchführung von Anpassungen bieten. Besonders zuverlässig von einer Automatisierung profitieren die Stufensteuerung der Lüftung, die Steuerung der Lüftungsgitter und die Sequenzierung der Umwälzventilatoren, da diese drei Funktionen die gleichmäßige Verteilung von Wärme und Luftfeuchtigkeit in einem großen Haus bestimmen.
Häufig gestellte Fragen
Eines der häufigsten Probleme ist die alleinige Planung für das aktuelle Produktionsniveau. Unternehmen sollten vor Baubeginn Pflanzenwachstum, Zugänglichkeit der Anlagen, Klimatisierung, Arbeitsabläufe und mögliche zukünftige Erweiterungen berücksichtigen. Ein damit verbundener und noch gravierenderer Fehler ist es, überhaupt keine Zielvorgaben festzulegen, sodass Belüftung, Kühlung und Tragfähigkeit nicht überprüft werden können.
Eine gute Belüftung ist unerlässlich für die Regulierung von Wärme, Luftfeuchtigkeit und Luftzirkulation. Sie sollte in die Planung der Gewächshauskonstruktion und der Pflanzenanordnung einbezogen und nicht als separate Maßnahme hinzugefügt werden. Konkret bedeutet dies: 40–60 Luftwechsel pro Stunde bei maximaler Kühlung, mindestens etwa 1 Luftwechsel pro Stunde im Winter und eine kombinierte Dach- und Seitenlüftungsfläche von mindestens 15–20 % der Bodenfläche (gemessen als effektive freie Fläche).
Ausreichend, um das Muster und nicht nur den Durchschnitt zu erkennen. Ein praktikables Minimum ist die Überwachung von Temperatur und Luftfeuchtigkeit in drei Höhen – Dachrinne, Vordach und Boden – in verschiedenen Klimazonen. Dadurch lässt sich ein Verteilungsfehler von einem Kapazitätsfehler unterscheiden. Ein einzelner Sensor in einem großen Mehrfeldhaus kann völlig normale Werte anzeigen, während Pflanzen in weiter entfernten Feldern unter Stress stehen.
Indem Sie die Auslegungsbedingungen und die erforderlichen Leistungskennzahlen vor der Angebotsanfrage festlegen. Bei Kühlanlagen bedeutet dies die Angabe der maximalen Wärmelast und eines erforderlichen Wirkungsgrads der benetzten Kühlmatte von 70–80 %, was bei einem Gesamtwirkungsgrad des Systems von ca. 80 % einer Temperaturabsenkung von etwa 5 °C entspricht. Bei Ventilatoren bedeutet dies die Angabe sowohl der erforderlichen Luftwechselrate als auch der internen Umwälzleistung von ca. 2 CFM pro Quadratfuß Bodenfläche.
Für kommerzielle Produktionsgewächshäuser ist eine gewächshausspezifische Norm wie EN 13031-1 die geeignete Referenz. Sie berücksichtigt Windlasten, kontrollierte Schneelasten auf transparenten Verkleidungen sowie das Gewicht der Abdeckung und der hängenden Ausrüstung. Typische Gewächshauskonstruktionen sind für Windgeschwindigkeiten um 137 km/h und Schneelasten um 145 kg/m² ausgelegt, für exponierte Standorte gibt es verstärkte Ausführungen für Windgeschwindigkeiten bis zu 225 km/h.
Denn die wichtigsten Fehler in einem großen Gewächshaus sind vertikaler und räumlicher Natur, nicht absoluter. Eine warme, feuchte Zone auf Höhe der Pflanzenkrone, während die Rinne normale Werte anzeigt, deutet auf ein Zirkulationsproblem hin; ein gleichmäßiger Temperaturanstieg über die gesamte Spannweite, der den Außenbedingungen entspricht, deutet auf ein Belüftungs- oder Kapazitätsproblem hin. Nur Messungen an mehreren Punkten und auf mehreren Ebenen können diese beiden Probleme unterscheiden.
Die teuersten Fehler bei der Gewächshausplanung entstehen oft durch zu frühe Entscheidungen oder Entscheidungen, die den gesamten Produktionsprozess nicht berücksichtigen. Größe, Klima, Layout, Belüftung, Bewässerung, Überwachung, Materialien, Wartungszugang, Versorgungseinrichtungen und Automatisierung sollten als zusammenhängende Bestandteile desselben Projekts bewertet werden.
Das Gegenmittel besteht darin, die Zielwerte vor der endgültigen Festlegung der Konstruktion schriftlich festzuhalten: 15–20 % effektive Lüftungsfläche, 40–60 Luftwechsel pro Stunde in Spitzenzeiten und etwa 1 im Winter, Luftumwälzung von ca. 2 CFM pro Quadratfuß, Kühlleistung von 70–80 %, Lichtdurchlässigkeit von 75–85 % bei Glaskonstruktionen und nach EN 13031-1 für den jeweiligen Standort berechnete statische Belastungen. Eine Konstruktion, die ihre Werte angibt, kann geprüft, kalkuliert und getestet werden; eine ohne diese Angaben nicht.
Unternehmen sollten bei der Auswahl eines Herstellers von kommerziellen Gewächshäusern darauf achten, dass dieser die gesamte Anwendung versteht und nicht nur eine Konstruktion liefert. Ein gut geplantes kommerzielles Gewächshaus bietet mehr Flexibilität im Betrieb, einfachere Wartung und eine solidere Grundlage für eine kontinuierliche Produktion im Zuge des Unternehmenswachstums.
