Warum ist es in Ihrem Gewächshaus mit mehreren Plattformen zu heiß? Ursachen und Lösungen

Hohe Temperaturen können den Ertrag mindern, den Wasserbedarf erhöhen und die Klimatisierung erschweren. Ist ein Gewächshaus mit mehreren Bahnen zu heiß, können Belüftung, Beschattung, Luftzirkulation, Geräteaufstellung oder sogar die Konstruktion die Ursache sein.

Der erste Schritt ist quantitativer Natur. Messen Sie den Temperaturanstieg über der Umgebungstemperatur und vergleichen Sie ihn mit der Nennleistung der installierten Systeme. In einem gut geplanten Mehrfeldhaus sollte die Belüftung allein mit 40–60 Luftwechseln pro Stunde die Innentemperatur nur wenige Grad über der Außentemperatur halten; lediglich Beschattung und Verdunstungskühlung tragen anschließend noch zur Kühlung bei. Ist der beobachtete Anstieg deutlich höher, liegt das Problem an einer Kapazitäts- oder Verteilungsstörung und nicht am Wetter.

Identifizieren Sie die Hauptursachen übermäßiger Treibhausgase

Falls zusätzliche Kühlung erforderlich ist, muss die Quelle der unerwünschten Wärme und der Grund dafür, dass diese nicht nach außen abgeführt wird, ermittelt werden. Die richtige Diagnose löst das eigentliche Problem und erhöht nicht nur den Energie- und Betriebsaufwand, ohne die Situation für die Pflanzen zu verbessern.

Unzureichende Dachbelüftung

Es gibt natürlich aufsteigende Luft, die sich unter dem Dach des mehrteiligen Gewächshauses stauen kann. Diese Wärme kann sich im Dach stauen, wenn Dachlüfter zu klein, ungünstig platziert, verstopft oder nicht ausreichend geöffnet sind. Bei starker Sonneneinstrahlung verschärft sich die Situation. In großen, seitlich belüfteten Bereichen reicht die Abführung der warmen Luft möglicherweise nicht aus.

Das maßgebliche Verhältnis ist Lüftungsfläche zu Grundfläche. Damit die natürliche Belüftung die maximale Wärmelast abführen kann, sollte die kombinierte Dach- und Seitenöffnungsfläche mindestens 15–20 % der Grundfläche betragen, gemessen als effektive freie Öffnungsfläche. Hochgerechnet auf ein 5.000 m² großes Mehrfeldhaus ergibt sich eine tatsächlich offene Lüftungsfläche von etwa 750–1.000 m². Die Firstentlüftungen müssen mit bodennahen Lufteinlässen kombiniert werden. Tests verschiedener Öffnungskombinationen zeigen, dass ein Seitenlufteinlass in Kombination mit windzugewandten Dachlüftern den höchsten natürlichen Luftdurchsatz erzielt – etwa 12,3 Luftwechsel pro Stunde bei einer Windgeschwindigkeit von nur 0,5 m/s –, während Konfigurationen mit ausschließlich Dach- oder windabgewandten Lüftungsöffnungen deutlich schlechter abschneiden.

Prüfen Sie die Lüftungsöffnungen auf ausreichenden Luftdurchlass ohne Hindernisse und ob umliegende Gebäude, Gitter oder Geräte die Belüftung behindern. Überprüfen Sie außerdem die automatische Lüftungssteuerung auf falsche Temperatureinstellungen oder mechanische Probleme.

Eingeschränkte Luftbewegung

Lüftungsöffnungen ermöglichen zwar die Belüftung, gewährleisten aber nicht zwangsläufig eine gleichmäßige Luftzirkulation. Wird der Luftstrom nicht im Zentrum oder im unteren Bereich der Anbaufläche verteilt, entstehen dort heiße Zonen. Ventilatoren können die Luftzirkulation verbessern und stehende Bereiche minimieren.

Die interne Luftzirkulation sollte anhand der Grundfläche dimensioniert und nicht geschätzt werden. Als Faustregel gilt für den horizontalen Luftstrom eine Lüfterleistung von etwa 2 CFM pro Quadratfuß Grundfläche, was ungefähr 0,6 m³/min pro Quadratmeter entspricht. Die Luft sollte dabei in einem geschlossenen Kreislauf durch die Überdachung zirkulieren. Diese Berechnung ist unabhängig von den wandmontierten Abluftventilatoren, die den Luftaustausch erzeugen. Eine Unterdimensionierung ist der häufigste Grund dafür, dass selbst in Häusern mit sichtbar funktionierender Belüftung warme Bereiche in der Mitte der Spannweite auftreten.

Ihr Standort sollte Teil eines durchgängigen Luftstroms sein; die Luft sollte nicht nur an einer Stelle konzentriert werden. Unzureichender Luftaustausch kann bei dichtem Pflanzenbestand die Luftfeuchtigkeit erhöhen. Dies ist wichtig für die Luftzirkulation nicht nur zur Temperaturregulierung, sondern auch zur Aufrechterhaltung der allgemeinen Klimastabilität.

übermäßiger solarer Wärmeeintrag

Starke Sonneneinstrahlung kann die Temperatur im Gewächshaus schnell ansteigen lassen, insbesondere während der sonnenreichsten Stunden. Die in das Gewächshaus eindringende Wärmemenge hängt von der Abdeckung, der Ausrichtung des Gewächshauses, der Beschattung und den lokalen Sonneneinstrahlungsbedingungen ab.

Die Beschattung dient der Reduzierung der Heizlast. Daher sollte die Spezifikation der Beschattung anhand der gemessenen Strahlung ausgewählt werden. Die Auswahl der Beschattung erfolgt üblicherweise in Prozent und, bei Innenbeschattungen, zusätzlich in Prozent des Reflexionsvermögens: Reflektierende Aluminiumbeschattungen halten das Gewächshaus 4–8 °C kühler als eine schwarze Beschattung mit demselben nominalen Beschattungsgrad, da sie die Strahlung reflektieren, anstatt sie zu absorbieren und wieder in die Pflanzen abzustrahlen. Dieselbe Beschattungsart, die als Energiebeschattung eingesetzt wird, spart in Kälteperioden zudem 30–50 % Heizenergie. Daher amortisiert sich eine bewegliche, reflektierende Beschattung oft doppelt.

Bewegliche Beschattung kann bei Bedarf die solare Wärmeeinstrahlung reduzieren, jedoch kann übermäßige Beschattung auch den nutzbaren Lichteinfall verringern. Daher sollte Beschattung in Kombination mit Belüftung und anderen Kühlmethoden eingesetzt werden. Zu beachten ist, dass ein Glasdach von Venlo als Gesamtkonstruktion, also ohne geschlossene Beschattung, bereits 75–85 % des einfallenden Lichts durchlässt – die Beschattungsstrategie muss daher auf der Grunddurchlässigkeit des Gebäudes und nicht auf der reinen Sonneneinstrahlung basieren.

Die Kühlleistung entspricht nicht der Last

Die Kühlanlage muss auf die Größe des Gewächshauses und die örtlichen Gegebenheiten abgestimmt sein. Ein unterdimensioniertes System kann zwar rund um die Uhr laufen, aber dennoch die gewünschte Temperatur nicht halten. Ein Fachmann sollte die Anlage entsprechend dimensionieren. Hersteller von Mehrfeldgewächshäusern kann die Wärmelast abschätzen, bevor die einzusetzenden Kühlgeräte bestimmt werden.

Hier treten zwei häufige Fehler auf. Erstens wird die Anlage auf die durchschnittliche statt auf die maximale Wärmelast ausgelegt, was am Auslegungstag zwangsläufig zu einer Unterversorgung führt. Zweitens wird die begrenzte Verdunstungseffizienz außer Acht gelassen: Ventilator-Kühlsysteme sind für einen Wirkungsgrad von 70–80 % der Feuchtkugeltemperaturdifferenz ausgelegt. Bei einem Gesamtwirkungsgrad des Systems von etwa 80 % beträgt die erreichbare Temperaturabsenkung ca. 5 °C, und die Zuluft trifft typischerweise 5–11 °C unter der Umgebungstemperatur ein. An einem feuchten Tag verringert sich die Feuchtkugeltemperaturdifferenz, sodass dasselbe System weniger Leistung erbringt – die Auslegung muss daher anhand der lokalen Auslegungsfeuchtkugeltemperatur und nicht anhand der maximalen Trockenkugeltemperatur überprüft werden.

Dies ist besonders wichtig für große Anlagen, in denen mehrere Anbauflächen unterschiedlichen Bedingungen ausgesetzt sein können. Die Kühlleistung sollte auch während der heißesten Betriebsperiode bewertet werden. Das Gerät funktioniert in kühlerem Klima gut, jedoch nicht bei maximaler Hitze.

Prüfen Sie, wo Wärme eindringt und sich staut.

Bevor Sie Kühlgeräte installieren, prüfen Sie, woher die Wärme kommt und wo sie sich sammelt. In einem großen Gewächshaus mit mehreren Bahnen kann die Temperatur in den einzelnen Bahnen aufgrund der Dachausrichtung, der Pflanzendichte, der Geräte und der Luftzirkulation stark variieren.

Überprüfen Sie den Lüftungsbereich und die Lüftungsgitter.

Die tatsächliche Öffnungsfläche einer Lüftungsöffnung ist wichtiger als deren Größe in der Zeichnung. Insektenschutzgitter können den Luftstrom ebenfalls behindern, insbesondere wenn sie verschmutzt oder verstopft sind.

Die Beeinträchtigung durch Insektenschutzgitter sollte quantifiziert und nicht einfach ignoriert werden. Windkanalversuche mit Insektenschutzgittern, die eine Porosität von 25 % bis 53 % aufweisen, zeigen, dass die Lüftungsrate mit abnehmender Porosität sinkt, da das Gitter den Ausflusskoeffizienten der Öffnung verringert. In der Praxis reduziert ein Standardgitter den Luftstrom durch eine Öffnung um 10 % bis 20 %; ein 75-Mesh-Gitter verringert die natürliche Lüftung im Vergleich zu einem 40-Mesh-Gitter um etwa 25 %; und ein 50-Mesh-Gitter mit einem Öffnungsanteil von 55 % lässt bei einer 100 m² großen Öffnung nur noch Luft durch, die einer freien Öffnungsfläche von etwa 55–60 m² entspricht.

Prüfen Sie, ob Dach- und Seitenlüftungsöffnungen vollständig geöffnet sind und die Gitter sauber sind. Sind die Lüftungsöffnungen mit Gittern versehen, muss deren Luftwiderstand bei der Dimensionierung des Lüftungssystems berücksichtigt werden.

Interne Wärmequellen prüfen

Bestimmte Geräte können die Wärme im Gewächshaus erhöhen. Pumpen, Motoren, Beleuchtung, Heizungsrohre und elektrische Geräte können die Wärmebelastung erhöhen, insbesondere in geschlossenen Räumen.

Bei der Untersuchung einer Hitzezone sollten die Standorte der Geräte überprüft werden. Durch das Verlegen wärmeerzeugender Geräte außerhalb des Anbaubereichs kann die interne Wärmebelastung reduziert werden, sofern dies praktikabel ist.

Temperaturvergleich zwischen den Spannweiten

Ein Gewächshaus mit mehreren Bahnen sollte nicht immer als eine einzige Temperaturzone betrachtet werden. Vergleichen Sie die Messwerte verschiedener Bahnen und Anbauflächen, um die Bereiche mit der höchsten Temperatur zu ermitteln.

Ist ein Bereich dauerhaft wärmer, sollten Sie die Lüftungsöffnungen, die Beschattung, die Pflanzendichte, die Ausrüstung und die Luftzirkulation überprüfen, bevor Sie die Kühlleistung für die gesamte Anlage erhöhen. Eine hilfreiche Diagnosemethode ist die gleichzeitige Messung der Temperaturen in Rinnenhöhe, Kronenhöhe und Bodennähe in mindestens drei Feldern. Eine anhaltende Wärmezone in Kronenhöhe, während die Rinnenwerte normal sind, deutet auf ein Zirkulationsproblem hin. Eine erhöhte Temperatur über die gesamte Feldlänge weist hingegen auf ein Problem mit der Belüftung oder der Belastung hin.

Falsche Klimaanlageneinstellungen

Sind die Steuerungseinstellungen jedoch nicht korrekt, kann ein ansonsten gutes System keine schlechte Leistung erbringen. Sensoren können falsch platziert, Schwellenwerte zu hoch eingestellt oder Geräte zu spät eingeschaltet werden. Überprüfen Sie die Sensorplatzierung und vergleichen Sie die Messwerte für verschiedene Bereiche der Anbaufläche. Die Bedingungen in einem großen Gewächshaus mit mehreren Bahnen werden möglicherweise nicht durch einen einzelnen Sensor adäquat abgebildet.

Berücksichtigen Sie auch die Bedürfnisse der Kulturpflanzen bei der Steuerung. Temperaturen, die denen im Frühjahr und Sommer ähneln, können im Herbst und Winter unnötigen Stress verursachen und Energie verschwenden. Belüftung und Filterung sollten gestaffelt und nicht geschaltet werden: Ein abgestuftes Programm, das die Lüftungsöffnungen schrittweise öffnet, dann den Filter schließt und anschließend das Filtersystem aktiviert, vermeidet das Überschwingen, das ein einzelner Sollwert bei einem großen Luftvolumen unweigerlich verursacht.

Praktische Lösungen zur Reduzierung der internen Wärme anwenden

Die Kühlung sollte als Systemplanung erfolgen, sobald die Ursache festgestellt ist, und nicht als Austausch einzelner Geräte. Optimal ist eine Kombination aus Belüftung, Beschattung, Luftzirkulation, Dimensionierung der Gewächshausanlage und Steuerungseinstellungen, die auf die Betriebsbedingungen des Gewächshauses abgestimmt sind.

Natürliche Belüftung verbessern

Wenn die Hitze durch eingeschlossene Luft verursacht wird, sollte als erstes für eine effektivere Belüftung gesorgt werden. Dach- und Seitenöffnungen müssen den Abtransport warmer Luft und den Zufluss kühler Außenluft ermöglichen. Achten Sie auf freie Belüftungsöffnungen und überprüfen Sie regelmäßig die technischen Bauteile.

Bei automatischen Lüftungsanlagen sollte geprüft werden, ob die Temperatursensoren zum richtigen Zeitpunkt arbeiten. Auch die Konstruktion spielt eine wichtige Rolle. Belüftung und Luftqualität sollten bereits in der Planungsphase berücksichtigt werden und nicht erst im Nachhinein vom Hersteller eines Gewächshauses mit mehreren Feldern.

Kontrollierte Schattierung hinzufügen

Bei extremer Hitze können Beschattungssysteme die direkte Sonneneinstrahlung tagsüber reduzieren. Sie sind sehr praktisch und eignen sich besonders für die sogenannte „Straight Sund“, wenn es draußen sehr heiß ist. Das System sollte beweglich sein und das Licht nicht dauerhaft abschirmen. Gärtner können während der heißesten Tageszeiten mehr Schatten spenden und während der lichtreicheren Phasen weniger.

Nutzen Sie verstellbare Beschattung: Passen Sie die Abdeckung an die Sonneneinstrahlung und die Bedürfnisse der Pflanzen an.

Vermeiden Sie dauerhafte, starke Beschattung: Zu starke Beschattung kann das nutzbare Licht reduzieren.

Abstimmung mit Belüftung: Beschattung funktioniert besser, wenn auch die warme Luft entweichen kann.

Pflanzenreaktion überwachen: Einstellungen anpassen, wenn die Pflanzen Anzeichen von Hitze- oder Lichtstress zeigen.

Verbesserung der internen Luftzirkulation

Umwälzventilatoren können eingesetzt werden, um die Luft in einem wärmeren Bereich des Gewächshauses zu bewegen. Sie können auch den Temperaturunterschied zwischen den oberen und unteren Anbauflächen verringern. Die Positionierung der Ventilatoren sollte sich nach dem Grundriss richten. Vermeiden Sie isolierte Luftzirkulationsmuster, da sich sonst stehende Luft in der Mitte staut. Dimensionieren Sie den Luftkreislauf mit etwa 2 CFM pro Quadratfuß Bodenfläche, was etwa 0,6 m³/min pro Quadratmeter entspricht. Stellen Sie sicher, dass die Luft tatsächlich am gegenüberliegenden Ende jedes Segments ankommt und sich nicht innerhalb weniger Meter vom Ventilator verflüchtigt.

Regelmäßige Kontrollen sind ebenfalls erforderlich. Beispielsweise können verschmutzte Teile oder Komponenten mit beschädigten Lüfterflügeln oder verstopftem Luftstrom zu einer verminderten Leistung führen, die nicht sofort erkennbar ist.

Kühlgeräte im Test

Wenn Belüftung und Beschattung nicht ausreichen, überprüfen Sie die Kapazität und den Zustand des Kühlsystems. Die Kühlanlage sollte für die maximale Wärmelast des Gewächshauses ausgelegt sein, nicht für die durchschnittliche. Bei kommerziellen Projekten sind die Anzahl der Anbauzonen, die Pflanzdichte, die Abdeckung, die Außentemperatur und die geplante Betriebszeit zu berücksichtigen.

Bei der Überprüfung eines bestehenden Padsystems sollten vier Punkte nacheinander kontrolliert werden: Ist das Pad vollständig über seine gesamte Oberfläche benetzt? Liegt die Anströmgeschwindigkeit innerhalb der vom Hersteller vorgegebenen Grenzen? Erreicht das Pad 70–80 % des verfügbaren Feuchtkugeltemperatur-Unterdrucks? Ist der geplante Feuchtkugeltemperatur-Wert für den Standort realistisch? Ein System, das alle vier Punkte erfüllt und dennoch den Sollwert nicht halten kann, benötigt eindeutig eine höhere Kapazität.

Unternehmen sollten zudem auf Anlagen achten, die wartungsfreundlich sind und als Hersteller von Mehrfeldgewächshäusern Erweiterungsmöglichkeiten bieten. Schwierig zu wartende Systeme können zu längeren Ausfallzeiten während wichtiger Wachstumsphasen führen.

Upgrade-Überwachung und -Automatisierung

Die frühzeitige Erkennung von Temperaturproblemen kann zu deren Bewältigung beitragen. Wachstumszonen lassen sich erkennen, und der Zeitpunkt, an dem die Temperaturen zu steigen beginnen, kann durch Sensoren an geeigneten Standorten angezeigt werden.

Das Automatisierungssystem kann so programmiert werden, dass es unter bestimmten Bedingungen die Belüftung, die Beschattung und den Ventilator öffnet oder schließt sowie die Klimaanlage aktiviert. Dadurch wird der Bedarf an manuellen Anpassungen bei wechselnden Wetterbedingungen minimiert.

Die Überwachung sollte nicht als Ersatz für physische Inspektionen verwendet werden. Zustand und Nutzung der Geräte und der Umgebung sollten ebenfalls regelmäßig überprüft werden, da Sensoren falsche Messwerte liefern, Abweichungen aufweisen oder ausfallen können.

Häufig gestellte Fragen

Offene Lüftungsöffnungen bieten möglicherweise nicht genügend Luftzirkulation für die Gewächshausgröße. Eine ungünstige Platzierung der Lüftungsöffnungen, schwache Luftzirkulation, starke Sonneneinstrahlung oder unzureichende Kühlung können dennoch zu überhöhten Temperaturen führen. Überprüfen Sie das Verhältnis der effektiven Lüftungsfläche zur Bodenfläche anhand des Richtwertes von 15–20 %, stellen Sie sicher, dass windseitige Lufteinlässe vorhanden sind, die mit den Firstauslässen korrespondieren, und ziehen Sie 10–20 % (oder mehr bei feinmaschigen Insektenschutzgittern) ab, bevor Sie die Lüftung als ausreichend beurteilen.

Die Kühlung im Sommer ist üblicherweise auf 40–60 Luftwechsel pro Stunde ausgelegt, mit einem kontrollierbaren Minimum von etwa einem Luftwechsel pro Stunde zur Regulierung der Luftfeuchtigkeit im Winter. Liegt die Kühlleistung eines Hauses an einem heißen Tag deutlich unter diesem Mindestwert, ist die Lüftungskapazität bzw. -verteilung der limitierende Faktor, nicht die Kühlanlage.

Beschattung kann den solaren Wärmeeintrag reduzieren, sollte aber in der Regel mit Belüftung und Luftzirkulation einhergehen. Zu starke Beschattung kann die Lichtmenge für die Pflanzen verringern. Eine bewegliche, reflektierende Leinwand ist die bessere Wahl, wenn sowohl Kühlung als auch Wärmespeicherung im Winter erforderlich sind. Denn dieselbe Leinwand, die das Gewächshaus 4–8 °C kühler hält als eine vergleichbare schwarze Leinwand, gibt nachts im geschlossenen Zustand 30–50 % der Heizenergie zurück.

Nassbefeuchtungssysteme sind für eine Feuchtkugeltemperaturabsenkung von 70–80 % ausgelegt. Bei einem Gesamtwirkungsgrad des Systems von etwa 80 % beträgt die praktische Temperaturabsenkung ca. 5 °C, und die Zuluft erreicht die Pflanzen typischerweise 6–11 °C unter der Umgebungstemperatur. Ein Befeuchtungssystem, das deutlich weniger leistet, ist in der Regel unterbefeuchtet, arbeitet mit einer zu hohen Anströmgeschwindigkeit oder lässt Luft an der Befeuchtungsfläche vorbeiströmen.

Verwenden Sie eine Lüfterleistung von ca. 2 CFM pro Quadratfuß Bodenfläche, was ungefähr 0,6 m³/min pro Quadratmeter entspricht. Die Lüfter sollten so angeordnet sein, dass die Luft in einem kontinuierlichen Kreislauf durch die Abdeckung zirkuliert und nicht in isolierten Bereichen. Dies ist unabhängig von und zusätzlich zu den Abluftventilatoren, die den Luftaustausch erzeugen.

Temperatur und Luftfeuchtigkeit werden gleichzeitig in Dachrinnenhöhe, Überdachungshöhe und auf Bodenhöhe in mehreren Spannweiten erfasst, wobei alle Lüftungsöffnungen geöffnet sind. Eine über die gesamte Spannweite hinweg beobachtete Temperaturverteilung, die den Außenbedingungen entspricht, deutet auf ein Belüftungs- oder Belastungsproblem hin. Eine anhaltende Wärmezone auf Überdachungshöhe bei gleichzeitig normalen Werten in der Dachrinne weist auf ein Problem mit der Luftzirkulation und -verteilung hin.

Ein überhitztes Gewächshaus ist in der Regel auf das Zusammenwirken mehrerer Faktoren zurückzuführen und nicht auf einen einzelnen Fehler. Unternehmen sollten Belüftung, solare Wärmeeinstrahlung, Luftzirkulation, Kühlleistung und Steuerungseinstellungen überprüfen, bevor sie größere Änderungen vornehmen.

Der Vergleich mit veröffentlichten Konstruktionswerten macht diese Bewertung messbar: 15–20 % effektive Belüftungsfläche zum Boden, 40–60 Luftwechsel pro Stunde in der Spitzenzeit, 10–20 % Leistungsverlust durch die Beschattung, ca. 2 CFM pro Quadratfuß Umwälzleistung und 70–80 % Wirkungsgrad der Dämmmatten, was eine Temperaturabsenkung von etwa 9 °F ermöglicht. Der Wert, bei dem das Gewächshaus aktuell die Anforderungen nicht erfüllt, sollte zuerst verbessert werden.

Die Wahl des richtigen Designs in Zusammenarbeit mit einem zuverlässigen Hersteller von Mehrfeldgewächshäusern kann viele Probleme mit dem Wärmemanagement von vornherein vermeiden. Bei bestehenden Gewächshäusern sorgen systematische Inspektionen und gezielte Modernisierungen für ein stabileres Klima und vermeiden gleichzeitig unnötige Geräte- und Betriebskosten.