Wie lässt sich eine mangelhafte Luftzirkulation in einem mehrschiffigen Gewächshaus beheben?
Mangelhafte Luftzirkulation führt zu unterschiedlichen Temperaturen, Luftfeuchtigkeiten und Gaskonzentrationen im gesamten Gewächshaus. In einem Gewächshaus mit mehreren Segmenten kann die Fehlersuche schwieriger sein, da die Anbauflächen voneinander abhängig sind.
Bevor man Geräte austauscht, ist es wichtig, zwei oft verwechselte Dinge zu unterscheiden. Belüftung bezeichnet den Luftaustausch zwischen Innen- und Außenbereich, gemessen in Luftwechseln pro Stunde (ACH). Normalerweise ist sie für 40–60 ACH im Sommer bei maximaler Kühlleistung ausgelegt, im Winter hingegen nur für etwa 1 ACH. Zirkulation hingegen beschreibt die interne Luftbewegung im Haus, gemessen an der Vollständigkeit des Luftkreislaufs und dimensioniert mit etwa 2 CFM pro Quadratfuß Bodenfläche. Ein Gewächshaus kann die erforderliche Austauschrate erreichen und dennoch Bereiche mit zu geringer Luftzirkulation aufweisen, und selbst bei starker interner Durchmischung kann es zu Überhitzung kommen. Die Diagnose, welches der beiden Systeme nicht funktioniert, ist der erste zielführende Schritt.
Finden Sie heraus, wo der Luftstrom unterbrochen wird.
Vor dem Austausch von Geräten sollten Sie die Stellen mit schwacher und/oder ungleichmäßiger Luftzirkulation identifizieren. Diese Diagnose ermöglicht es den Anbauern, die Anordnung zu optimieren, Engpässe zu beseitigen und zu entscheiden, ob eine mechanische Umwälzung erforderlich ist.
Auf stagnierende Wachstumszonen prüfen
Vergleichen Sie die Bedingungen auf Pflanzenhöhe, zwischen den Reihen und in Dachnähe. Warme Bereiche sind Stellen mit schwacher Luftzirkulation. Achten Sie auf Unterschiede zwischen den äußeren Bereichen und der Mitte der Pflanzen. Wenn die Luftströmung beispielsweise in einem Bereich häufig variiert, könnte dies eher auf ein Problem der Luftverteilung als auf ein Problem der Belüftungskapazität hindeuten.
Der praktische Test besteht aus einer dreistufigen Messung. Temperatur und Luftfeuchtigkeit werden gleichzeitig in Dachrinnenhöhe, Überdachungshöhe und in Bodennähe in mindestens drei Spannweiten erfasst. Eine anhaltend warme, feuchte Zone in Überdachungshöhe bei normalen Werten in der Dachrinne deutet auf einen Zirkulationsfehler hin. Eine über die gesamte Spannweite hinweg beobachtete Temperaturerhöhung, die der Außentemperatur entspricht, weist auf einen Belüftungs- oder Kapazitätsfehler hin. Die Erfassung der Messwerte zu verschiedenen Tageszeiten ermöglicht die Unterscheidung zwischen tatsächlichen Konstruktionsfehlern und vorübergehenden Zuständen.
Lüftungsöffnungen und Öffnungen prüfen
Die Dach- und Seitenöffnungen müssen einen ungehinderten Luftaustausch gewährleisten. Der Frischluftzufluss in den Anbauraum kann durch geschlossene Lüftungsöffnungen, defekte Mechanismen, blockierte Öffnungen oder fehlerhafte Steuerung beeinträchtigt sein.
Betrachten Sie alle Lüftungsabschnitte und nicht nur eine einzelne Lüftungsöffnung. Prüfen Sie die effektive Lüftungsfläche im Verhältnis zur Bodenfläche: Natürliche Belüftung benötigt in der Regel mindestens 15–20 % der Bodenfläche in Dach- und Seitenöffnungen, gemessen nach Abzug von Dachstühlen, Mechanismen und Gittern. Bei unzureichender Belüftung in einem Gewächshaus mit mehreren Feldern kann die Anordnung der Lüftungsanlage überprüft werden. Hersteller von Mehrfeldgewächshäusern Die
Achten Sie auf physische Barrieren.
Strukturen, Gitter, Trennwände und hängende Geräte können den Luftstrom in dichtem Pflanzenbestand behindern. Selbst bei laufendem Ventilator und Lüftungsanlage können diese Hindernisse zu luftleeren Bereichen führen. Überprüfen Sie die Anordnung daher regelmäßig während des Pflanzenwachstums. Begrenzter Luftraum zwischen ausgewachsenen Pflanzen und Geräten kann problematisch sein.
Insektenschutzgitter verdienen besondere Beachtung, da ihre Auswirkungen messbar sind: Insektenschutzgitter mit einer Porosität von 25 % bis 53 % reduzieren die Belüftungsrate mit sinkender Porosität. Ein Standardgitter kostet typischerweise 10 % bis 20 % des Luftdurchsatzes einer ungehinderten Öffnung. Ein 75-Mesh-Gitter reduziert die natürliche Belüftung um etwa 25 % im Vergleich zu einem 40-Mesh-Gitter. Ein 50-Mesh-Gitter mit einer offenen Fläche von 55 % auf einer 100 m² großen Öffnung lässt nur noch Luft durch, die etwa 55–60 m² entspricht. Teilweise geschlossene Wärmeschutz- und Sonnenschutzgitter haben einen ähnlichen Effekt und werden leicht übersehen.
Lüfterrichtung und -position prüfen
Ventilatoren sollten einen gezielten Luftstrom durch die Pflanzen erzeugen, anstatt große Luftmengen um einen kleinen Bereich herum zu bewegen.
Überprüfen Sie Höhe, Drehrichtung, Abstand und Betriebsreihenfolge der Ventilatoren. Berücksichtigen Sie auch die Pflanzenhöhe und interne Geräte, die den Luftstrom behindern könnten. Ziel ist es, stehende Luft zu reduzieren, ohne übermäßige Zugluft zu erzeugen. Bei horizontalen Luftstromsystemen gilt die Faustregel: ca. 2 CFM Ventilatorleistung pro Quadratfuß Bodenfläche bzw. etwa 0,6 m³/min pro Quadratmeter. Die Ventilatoren sollten in Reihe angeordnet sein, sodass der Luftauslass des einen den Lufteinlass des nächsten speist. Nach unten geneigte oder unregelmäßig angeordnete Ventilatoren unterbrechen den Luftkreislauf und erzeugen Rezirkulationszonen, die Anwender oft mit dem Ausdruck „Die Luft kommt einfach nicht am anderen Ende an“ beschreiben.
Vergleichen Sie die Bedingungen innerhalb der Struktur
Die an verschiedenen Standorten erfassten Temperatur- und Feuchtigkeitsdaten lassen sich anhand von Mustern interpretieren und Schlussfolgerungen ziehen. Messungen in der Nähe des Daches, des Pflanzenbestands, der Wände und im Zentrum können Unterschiede aufdecken, die bei einer flüchtigen Inspektion nicht erkennbar waren.
Nehmen Sie die Messungen zu verschiedenen Zeitpunkten vor. Die Muster können darauf hinweisen, ob eine Anpassung der Belüftung oder der Luftzirkulation erforderlich ist.
Verbesserung der Luftzirkulation durch bessere Systemkoordination
Identifizieren Sie Schwachstellen und verbessern Sie die Luftzirkulation durch Belüftung, Ventilatoren, Umgestaltung des Gewächshauses und Anpassung der Steuerungseinstellungen. Ziel ist es, eine gleichmäßige Luftzirkulation zu gewährleisten, die das Pflanzenwachstum fördert, ohne unnötige Zugluft, Wärmeverluste oder übermäßigen Energieverbrauch zu verursachen. Dieses Gleichgewicht sollte in gut konzipierten Mehrfeldgewächshäusern erreicht werden.
Verbesserung des natürlichen Luftaustauschs
Die natürliche Belüftung sorgt für einen Luftaustausch: Außenluft strömt ins Gebäude, während warme, feuchte Luft abgeführt wird. Dach- und Seitenöffnungen können gleichzeitig genutzt werden, sofern sie richtig positioniert und gesteuert werden.
Größere Öffnungen können Zirkulationsprobleme nicht immer beheben. Weitere Faktoren sind die Luftstromrichtung und eventuelle Hindernisse im Inneren. Auch die Leistung verschiedener Öffnungskombinationen unterscheidet sich deutlich: Ein seitlicher Lufteinlass in Kombination mit windzugewandten Dachlüftern erzeugt den höchsten natürlichen Luftaustausch – etwa 12,3 Luftwechsel pro Stunde bei einer Windgeschwindigkeit von 0,5 m/s –, während reine Dach- oder windabgewandte Anordnungen deutlich schlechter abschneiden. Verfügt ein Haus über Firstlüfter, aber keinen bodennahen Lufteinlass, der diese versorgt, bringt eine Vergrößerung der Lüftungsöffnung keine Besserung.
Umwälzventilatoren strategisch einsetzen
Umwälzventilatoren werden eingesetzt, um die Luft in Räumen zu zirkulieren, in denen normale Fenster nicht ausreichen. Sie sollten so positioniert werden, dass ein kontinuierlicher Luftstrom durch die Pflanzen entsteht und nicht nur in einzelnen Zonen. Der Betrieb der Ventilatoren sollte auf Pflanzendichte, Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Gewächshausgröße abgestimmt sein.
Zuerst den Luftstrom kartieren: Stagnierende Bereiche identifizieren, bevor Geräte hinzugefügt werden.
Positionieren Sie die Ventilatoren für eine optimale Abdeckung: Richten Sie den Luftstrom auf die Schwachstellen.
Vermeiden Sie übermäßige Zugluft: Starke, direkte Luftströmungen können empfindliche Pflanzen schädigen.
Sorgen Sie für freie Wege: Entfernen Sie Hindernisse, die den Weg versperren.
Dimensionierung im Verhältnis zur Grundfläche: Rechnen Sie mit einer Umwälzleistung von etwa 2 CFM pro Quadratfuß (ca. 0,6 m³/min pro m²).
Koordinierte Belüftung und Kühlung
Kühlanlagen und Belüftungssysteme müssen aufeinander abgestimmt sein und einen gleichmäßigen Luftstrom gewährleisten. Eine mangelhafte Abstimmung kann dazu führen, dass die klimatisierte Luft zu schnell abgeführt wird und/oder die kühlere Luft nicht ausreichend im gesamten Anbaugebiet zirkulieren kann.
Dies stellt ein reales Risiko bei Verdunstungskühlsystemen dar. Die Kühlung mit Ventilator und Kühlkissen ist auf einen Wirkungsgrad von 70–80 % bei benetzten Kühlkissen ausgelegt, was bei einem Gesamtwirkungsgrad des Systems von ca. 80 % eine Temperaturabsenkung von etwa 5 °C (9 °F) ergibt. Die Zuluft trifft dabei 5–11 °C (10–20 °F) unter der Umgebungstemperatur ein. Öffnen sich die Dachlüfter, während die Ventilatoren laufen, entweicht ein Großteil der gekühlten Luft über den Dachfirst, bevor sie die Pflanzen erreicht. Die gemessene Kühlleistung bricht dann ein, obwohl alle Komponenten funktionieren.
Planen Sie Betriebsabläufe anhand realer Gegebenheiten. Bei der Planung eines Mehrfeldgewächshaussystems kann ein Hersteller von Mehrfeldgewächshäusern Sie bei der Koordination von Belüftung, Kühlung und Luftzirkulation unterstützen.
Passen Sie das interne Layout an
Die Anordnung der Pflanzen, die Ausstattung mit Geräten, die Wege und Trennwände können die Luftzirkulation verbessern. Pflanzen Sie nicht zu viel, nur weil Platz vorhanden ist; zwischen den Anbauflächen muss genügend Raum für die Luftzirkulation bleiben. Achten Sie darauf, dass Geräte und Lüftungsanlagen jederzeit erreichbar sind. Manchmal lässt sich die Luftzirkulation durch Umgestaltungen des Layouts verbessern, anstatt umfangreiche Änderungen vorzunehmen.
Luftstrom zwischen verbundenen Spannweiten steuern
Verbundene Gewächshaushallen können unterschiedliche Luftströmungsmuster entwickeln, wenn die Luft nicht gleichmäßig zwischen den einzelnen Abschnitten zirkuliert. Überprüfen Sie Öffnungen, Pflanzenreihen und die interne Ausrüstung in jeder Halle. Freie Luftzirkulationswege verhindern isolierte heiße oder feuchte Bereiche und ermöglichen eine gleichmäßigere Luftverteilung durch die Ventilatoren im gesamten Produktionsbereich.
Luftstrom über verbundene Spannweiten prüfen
Die Luftzirkulation in einem großen, mehrschiffigen Gewächshaus ist nicht immer gleichmäßig. Unterschiede in der Position der Lüftungsöffnungen, der Pflanzendichte, der internen Ausstattung und dem Druck können dazu führen, dass ein Gewächshausflügel mehr Luft erhält als ein anderer.
Karte der wichtigsten Luftwege
Ermitteln Sie, wo Außenluft eintritt, wo warme Luft entweichen soll und wie die Luft über die Pflanzen strömt. Überprüfen Sie diese Strömungswege, wenn die Pflanzen ihre voraussichtliche Endgröße erreicht haben, da dichte Pflanzen den Luftstrom erheblich verändern können.
Ziel ist es, Bereiche zu identifizieren, in denen Luft zwar eintritt, die Pflanzen aber nicht gleichmäßig erreicht oder in denen Luft vor dem Austritt aus dem Auslass eingeschlossen wird. Ein Rauchtest oder eine Messung mit einem Handanemometer in Kronenhöhe wandelt diese Beobachtungen in eine Karte um, die mit dem geplanten Luftstrom verglichen werden kann. Ein Hersteller von Mehrfeldgewächshäusern sollte den für diesen Vergleich benötigten Luftstrompfad liefern können.
Prüfen Sie die Druckunterschiede zwischen den Bereichen.
In großen, zusammenhängenden Räumen können unterschiedliche Druckverhältnisse herrschen, wenn Lüftungsanlagen, Ventilatoren oder Kühlgeräte gleichzeitig in Betrieb sind. Ein Ventilator in einem Bereich kann die Luft aus einem anderen Bereich absaugen, anstatt die Gesamtzirkulation zu verbessern.
Überprüfen Sie den Betrieb der Ventilatoren zusammen mit Dach- und Seitenlüftern, Kühlgeräten und Insektenschutzgittern. Das System sollte so betrieben werden, dass ein geplanter Luftstrom entsteht und keine konkurrierenden Luftbewegungen auftreten. Bei mehreren Gewächshaussegmenten und Kühlstufen muss die Abfolge von Ventilatoren, Lüftungsöffnungen und Insektenschutzgittern als ein Programm koordiniert werden, das vom Hersteller eines Mehrfeldgewächshauses als Teil der Steuerungslogik spezifiziert werden kann.
Luftzirkulation nach Veränderungen des Pflanzenwachstums prüfen
Der Luftstrom kann sich verändern, wenn die Pflanzen höher oder dichter wachsen. Auch Geräte, Aufhängungssysteme und Pflanzenstützkonstruktionen können den ursprünglichen Luftweg verändern.
Die Luftzirkulation sollte daher nach größeren Fruchtwechseln oder dem Einsatz neuer Geräte erneut überprüft werden. So lassen sich neue Bereiche mit stagnierender Luft erkennen, bevor diese zu einem dauerhaften Temperatur- oder Feuchtigkeitsproblem werden. Rechnen Sie damit, dass sich sowohl das freie Luftvolumen über dem Pflanzenbestand als auch der Widerstand gegen die horizontale Luftströmung mit dem Schließen des Bestandes deutlich verändern. Passen Sie das Zirkulationsprogramm daher zu diesem Zeitpunkt und nicht erst am Ende der Saison an.
Wartung von Ventilatoren und Lüftungsanlagen
Mangelnde Wartung kann die Luftleistung allmählich verringern, selbst wenn das System ursprünglich fachgerecht konstruiert wurde. Reinigen Sie die Lüfterflügel, überprüfen Sie die Motoren, kontrollieren Sie die Lüftungsmechanismen und entfernen Sie Staub und Pflanzenreste aus den Öffnungen. Regelmäßige Inspektionen helfen zudem, mechanische Probleme frühzeitig zu erkennen, bevor sie die Luftzirkulation in wichtigen Anbaubereichen beeinträchtigen. Verschmutzte Siebe stellen einen Sonderfall dar: Da ein sauberes Sieb bereits 10–20 % des Luftdurchsatzes bindet, kann ein verschmutztes Feinmaschengewebe unbemerkt noch deutlich mehr Luft abführen.
Automatisierte Überwachung und Steuerung
Sensoren und Steuerungen können Ventilatoren, Lüftungsanlagen und Kühlgeräte an die sich ändernden Bedingungen anpassen. In einem großen Gewächshaus sollten Messwerte aus mehreren Anbauzonen genutzt werden, anstatt sich auf einen einzelnen Sensor zu verlassen.
Die Steuerungseinstellungen sollten auf die Kulturpflanze und die Betriebsbedingungen abgestimmt sein. Die automatische Steuerung sollte regelmäßig überprüft werden, da ein defekter Sensor oder Aktor unbemerkt Luftstromprobleme verursachen kann.
Häufig gestellte Fragen
Häufige Ursachen sind unzureichende Belüftung, falsche Lüfterplatzierung, interne Verstopfungen, dichte Pflanzenbestände und schlecht abgestimmte Klimasysteme. Die genaue Ursache sollte vor der Installation neuer Geräte ermittelt werden. In der Praxis sind die häufigsten Fehler ein Verhältnis von Lüftungsfläche zu Bodenfläche unterhalb des Auslegungswerts von 15–20 %, Firstlüfter ohne bodennahen Lufteinlass, ein im Vergleich zur Regel von 2 CFM pro Quadratfuß zu kleiner Luftkreislauf sowie teilweise geschlossene Gitter oder Schattierungstücher.
Nein. Ventilatoren können zwar die Luftzirkulation verbessern, aber verstopfte Lüftungsöffnungen, unzureichende Luftstromwege oder eine ungeeignete Systemplanung nicht ausgleichen. Eine Erhöhung der Luftzirkulationskapazität in einem Haus mit unzureichender Lüftungsfläche führt zwar zu einer stärkeren Durchmischung der Raumluft, ohne jedoch Wärme abzuführen, und verschleiert oft den eigentlichen Fehler, während gleichzeitig die Betriebskosten steigen.
Es gibt keine allgemeingültige Zahl, da die Anforderungen von Größe, Layout, Pflanzendichte, Klima und Ausstattung abhängen. Angegeben werden kann die Gesamtkapazität: etwa 2 CFM pro Quadratfuß Bodenfläche, ungefähr 0,6 m³/min pro Quadratmeter, für den horizontalen Luftkreislauf, zuzüglich der Leistung des Abluftventilators, der die erforderliche Luftwechselrate von 40–60 Luftwechseln pro Stunde bei maximaler Kühlleistung gewährleistet. Die Positionierung der Ventilatoren und die Abdeckung des Luftstroms sind wichtiger als eine bloße Erhöhung der Anzahl.
Messen Sie gleichzeitig in mehreren Feldern an drei Höhen – Dachrinne, Vordach und Boden. Eine warme, feuchte Zone auf Höhe des Vordachs, während die Werte in der Dachrinne normal sind, deutet auf ein Problem mit der Luftzirkulation und -verteilung hin. Ein gleichmäßiger Temperaturanstieg über die gesamte Spannweite, der den Außentemperaturen entspricht, weist auf ein Problem mit der Belüftungsleistung oder der Öffnungsgestaltung hin.
Da sich sowohl das freie Luftvolumen über dem Pflanzendach als auch der Strömungswiderstand mit zunehmender Bepflanzung des Gewächshauses verändern, ist ein für einen leeren oder jungen Bestand optimierter Kreislauf bei vollem Pflanzenbestand meist unzureichend. Daher muss das Zirkulationsprogramm in der Regel neu eingestellt werden, sobald die Pflanzen den Boden schließen, und erneut nach jeder wesentlichen Änderung der Innenraumgestaltung.
Nur indirekt, und es kann die Situation sogar verschlimmern. Bleiben die Dachlüfter während des Betriebs einer Verdunstungskühlung geöffnet, entweicht die gekühlte Luft durch den Dachfirst, bevor sie die Pflanzen erreicht. Dadurch sinkt die gemessene Leistung deutlich unter den angestrebten Wirkungsgrad von 70–80 %. Korrigieren Sie zunächst den Luftstrom und prüfen Sie dann, ob zusätzliche Kühlleistung tatsächlich erforderlich ist.
Eine gute Luftzirkulation ist eine Frage der Systemplanung und nicht allein der Lüfter. Unternehmen sollten Lüftungsöffnungen, interne Hindernisse, die Lüfterplatzierung, die Koordination der Kühlung und die Klimatisierung als ein zusammenhängendes System betrachten.
Der entscheidende Unterschied besteht darin, dass Belüftung und Zirkulation unterschiedliche Größen mit jeweils eigenen Auslegungszielen sind – 40–60 Luftwechsel pro Stunde im Spitzenbereich für den Austausch und etwa 2 CFM pro Quadratfuß für den internen Kreislauf – und dass ein Fehler in der einen Größe nicht durch die Kapazität der anderen behoben werden kann.
Ein erfahrener Hersteller von Mehrfeldgewächshäusern kann helfen, diese Elemente vor der Installation zu integrieren und spätere Probleme mit der Luftzirkulation zu reduzieren. Bei bestehenden Konstruktionen können gezielte Anpassungen die Luftzirkulation verbessern, ohne dass alle Komponenten ausgetauscht werden müssen.
