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Gutes Klima für reiche Ernte

Gewächshäuser sind aus der modernen Landwirtschaft nicht mehr wegzudenken. Sie ermöglichen Ernten – unabhängig von Jahreszeiten. Pflanzen gedeihen jedoch nur, wenn die Luftzufuhr und -verteilung im Gewächshaus perfekt geregelt sind. Bestens für diese Aufgabe geeignet sind u. a. die AxiCool Ventilatoren von ebm-papst.


Im Supermarkt gibt es längst keine Jahreszeiten mehr: Tomaten, Paprika und Co. liegen unabhängig von der Saison ganzjährig frisch und knackig in der Gemüseabteilung. Möglich machen dies auch Gewächshäuser, die sogar im Winter sommerliche Bedingungen schaffen. Das hat Vorteile für Konsumenten und Landwirte. Letztere können mit Gewächshäusern mehrere Ernten einfahren und außerdem so Risiken minimieren: Ernteausfälle durch Unwetter oder beschädigte Ware durch Hagelstürme sind unter einem schützenden Dach kein Thema. Prinzipiell können im Gewächshaus dank intelligenter Bewässerungssysteme und Klimageräte Pflanzen sogar auch dort gedeihen, wo es die Natur eigentlich gar nicht zulässt: etwa in der Wüste oder in kalten Regionen.

Eine Frage der Verteilung

Allerdings können über die gesamte Gewächshausfläche hinweg kalte oder warme Stellen entstehen, die sogenannten „cold spots“ und „hot spots“. An diesen Stellen wachsen die Pflanzen nur eingeschränkt, zudem sind sie dort empfindlicher gegenüber Krankheiten. Die Fotosynthese und somit das Pflanzenwachstum hängt stark von der Temperatur ab: Ist es zu kalt, geht die Fotosynthese sehr langsam von statten, ist es zu warm, kommt sie sehr schnell zum Erliegen.

AxiCool Ventilatoren von ebm-papst ermöglichen eine präzise Steuerung des Luftstroms.

Das Optimum liegt bei einer für die Pflanzenart spezifischen Temperatur, die im gesamten Gewächshaus gleichmäßig erreicht werden soll. Entscheidend für eine gute Ernte sind außer der richtigen Temperatur und Luftfeuchtigkeit auch eine gute Frischluftzufuhr und eine gute Luftzirkulation. Ziel ist es daher, mit einem wandernden Luftstrom einheitliche klimatische Verhältnisse zu schaffen, indem die Luft mit stetiger Geschwindigkeit im gesamten Gewächshaus gleichmäßig verteilt wird.

Ein gängiges Verfahren für die gleichmäßige Luftverteilung im Gewächshaus ist dabei die horizontale Ventilation (Bild 2). Hierbei wird die Luft über den Pflanzen in horizontaler Richtung geführt. Die Frischluftzufuhr wird in der Regel über die Seiten des Gewächshauses realisiert. Ein besonders innovatives Verfahren für die Luftzufuhr ist die Schlauchbelüftung von unten (Bild 3). Dieses Verfahren sorgt dafür, dass ausreichend CO2 an die Pflanzen gelangt. Dies ist besonders wichtig, weil CO2 der Ausgangsstoff für die Fotosynthese der Pflanze ist.

Lösung aus der Kühltechnik

Gewächshausbetreiber haben die Möglichkeit, ein Ventila­tions­system einzusetzen, das alle Anforderungen der Pflanzen erfüllt und zudem einfach zu montieren ist. Zum Einsatz kommen dafür AxiCool Axialventilatoren von ebm-papst (Bild 4).

Bild 4: Die AxiCool Ventilatoren mit Strömungsgleichrichter auf der Ausblasseite werden für die horizontale Ventilation eingesetzt. Das Gehäuse ist weiß, um den für das Wachstum wichtigen Lichteinfall so weit wie möglich zu reflektieren. (Foto| ebm-papst)

Diese wurden ursprünglich für die Kältetechnik entwickelt, da auch in Kühlräumen eine gleichmäßige Temperaturverteilung für die Frische der Waren wichtig ist. Damit sind sie ebenfalls bestens für Gewächshäuser geeignet. Sie zeichnen sich durch eine hohe Wurfweite aus und ermöglichen eine präzise Steuerung des Luftstroms.

Für einen verbesserten Wirkungsgrad ist auch der Strömungsgleichrichter wesentlich, der an der Ausblasseite der AxiCool Ventilatoren montiert ist (Bild 5). Das Gehäuse und das Montagegestell sind weiß, um die auf das Gewächshaus einwirkende Sonnen­einstrahlung so weit wie möglich zu reflektieren. Um die Anforderungen hinsichtlich Lebensdauer zu erreichen sind die Ventilatoren speziell für den Einsatz im sehr feuchten Gewächshaus ausgerüstet und die Kunststoffkomponenten aus UV-beständigem Material gefertigt, das außerdem leicht zu reinigen ist. Durch das aerodynamische Schaufeldesign arbeitet der Axialventilator zudem sehr leise, was die Arbeitsbedingungen für die Mitarbeiter erheblich verbessert.

Für die AxiCool Ventilatoren entwickelte ebm-papst Inc. in Farmington, USA ein höhenverstellbares Befestigungssystem, das leicht zu montieren ist. Dadurch lässt sich die Position der Ventilatoren entsprechend der Pflanzenhöhe im Verlauf der Aufzucht anpassen. Auf diese Weise soll ein maßgeschneidertes, leistungsfähiges Luftleitsystem realisiert werden, mit dem die natürliche Luftbewegung bestmöglich simuliert wird.

Innovativ: Luftzufuhr von unten

Bei der Schlauchbelüftung werden energieeffiziente rückwärtsgekrümmte Radialventilatoren oder besonders druckstarke Axialventilatoren von ebm-papst eingesetzt (Bild 6). Die Luft wird über einen perforierten Schlauch zugeführt, der unter den Pflanzen angebracht ist. Die Axialventilatoren saugen meist konditionierte, also temperierte und ggf. be- oder entfeuchtete Luft aus dem Luftvorbereitungsraum der sogenannten „semi-closed“ Gewächshäuser an.

Die Luft wird zuerst in den Schlauch gedrückt, strömt dann durch die Löcher an den Pflanzen vorbei nach oben, von wo sie wieder in den Zuluftstrom eingeleitet wird. So entsteht ein definierter Luftkreislauf. Bei dieser Art der Luftzufuhr werden die Blattunterseiten optimal mit CO2 versorgt. Das ist besonders effizient, da dort die Aufnahme für die Fotosynthese erfolgt. Aufgrund der Leistungsstärke lassen sich besonders lange Schläuche realisieren. Gerade für groß dimensionierte Gewächshausanlagen wie sie in den USA, aber auch in Europa beispielswiese in Spanien und den Niederlanden zu finden sind, können damit effiziente Belüftungslösungen für maximalen Ertrag realisiert werden.

Bild 6: Druckstarke Axialventilatoren für die Schlauchbelüftung, die die Pflanzen von unten mit CO2 versorgt. (Foto | ebm-papst)

Energiesparen leicht gemacht

Entscheidend ist zudem, dass die Ventilatoren von energiesparenden EC-Motoren angetrieben werden. Der netzgespeiste, permanent erregte Synchronmotor mit elektronischer Kommutierung (auch BLDC- oder PM-Motor genannt) liegt mit seinen Wirkungsgraden weit über der Effizienzklasse IE4. Ein innovatives Gewächshausdesign in Kanada verwendet ebm-papst AxiCool-Ventilatoren mit dem Ergebnis, dass sich die Stromrechnung um über 70 % gegenüber der vorher eingesetzten Lüftungstechnik reduziert hat.

Ein weiterer Vorteil der EC-Motoren ist ihre Regelbarkeit. Dies ist über den gesamten Drehzahlbereich möglich, wobei der hohe Wirkungsgrad auch im Teillastbetrieb erhalten bleibt. So können z. B. Ventilatoren an ebenen Wänden auf eine höhere Drehzahl eingestellt werden, als Ventilatoren an Wänden mit Vorsprüngen und Absätzen. Mit dieser präzisen Abstimmung wird die Gleichförmigkeit des Luftstroms optimiert. Für eine bedarfsgerechte Regelung lässt sich die digitale MODBUS-RTU, die 4–20 mA oder die 0–10 V Schnittstelle nutzen. Über die MODBUS Kommunikationsschnittstelle können die Ventilatoren besonders präzise auf die jeweiligen Gegebenheiten im Gewächshaus eingestellt und überwacht werden.

Optimale Luftlösung

Luftzufuhr und -durchmischung sind wichtige Wachstumsfaktoren, die mit den ebm-papst Axialventilatoren präzise gesteuert werden können. Das sind die wichtigsten Vorteile:

  • Gehäuse ist in UV-beständigem Weiß für maximale Lichtreflexion
  • Geringer Schattenwurf durch platzsparende Dimensionierung
  • Energieeffiziente, wartungsfreie GreenTech EC-Motoren
  • Besonders leiser Betrieb
  • Ventilatorsystem mit Elektronik an Bord ermöglicht einfachste Inbetriebnahme – Plug & Play
  • Bedarfsgerechte Drehzahlsteuerung über MODBUS-RTU, 4–20 mA oder 0–10 V

 

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