Dämmstoffe

  • Energiekosten

    wind energy by moonjazz
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    Energiekosten im Betrieb eines Gewächshauses

    Wenn Sie den ganzjährigen Betrieb einer Aquaponikanlage oder Hydroponikanlage planen, spielen die Energiekosten eine große Rolle. Da Gewächshäuser nur über eine sehr geringe Wärmedämmung verfügen, muss hier genau kalkuliert werden. Dazu kommt das die gewonnene Energie durch Sonneneinstrahlung nicht vorhersagbar sind. Zu der Berechnung des nötigen Energiebedarfs hat das Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft e.V. (KTBL) einen Fachartikel herausgebracht der die Kalkulation wesentlich vereinfacht. 

     

    Bevor Sie sich für eine Energieart entscheiden müssen Sie unter anderem folgende Faktoren berücksichtigen bzw. mit in Ihre Kalkulation einbeziehen. Hier gibt es viele Unwägbarkeiten.

    • Standort: Sonnenscheindauer, Einfallswinkel, Umgebungstemperatur, etc
    • Gesetzgebung: Energiesteuer, Lieferkosten, Grundkosten, etc.
    • Betriebskosten: Wartung, Ersatzteile, Laufzeit, etc.
    • Klimazone: Temperaturverlauf im Jahr und seine Schwankungen

     

    Beispielrechnung

    Wasser

    Die Wärmekapazität von Wasser beträgt (lt. Wiki) 4,183 kJ/(kg*K). Das heißt, um 1l Wasser um 1 Grad zu erwärmen sind 4,183 KJ Energie nötig (1 Kcal). 1J entspricht einer Ws - dh 1kJ entspricht 1kWs und 3.600 kWs ergeben 1 kWh. Um 1000l Wasser um 10 Grad zu erwärmen braucht es also 4.183 (4,183*1000*10) kWs, was rund 10,16 kWh entspricht (/3600). Bei 20° Erwärmung entsprechend doppelt so viel.

     

    Luft

    Eine Gewächshausanlage mit 1000 m² (Stehwandhöhe 3 m) Grundfläche am Standort Hannover mit  Einfachglasbedachung und Energieschirmeinsatz ausgelegt für eine Innentemperatur von 20 °C (und minimal -14 °C Aussentemperatur ~ ∆T = 34 K) kommt auf etwa 350 kWh Energiebedarf.  Beispielrechnung siehe hier.

    Als Faustregel kann man bei einem Wärmebedarfskoeffizient (Ucs) mit 6,1 W/(m2 K) etwa 35 kWh pro 100 Quadratmeter rechnen. Bitte beachten Sie bei einer Kalkulation für Ihr Gewächshaus sämtliche Faktoren. Hier eine kurze Übersicht der Dämmung:

     

    Ucs-Werte zur Berechnung des Wärmebedarfs

     Material und Wärmedämmmaßnahme  Ucs-Wert [W/(m² K)]
     Einfachglas  7,6
     Einfachglas + PE-Folie (1)  6,5
     Einfachglas + Noppenfolie (1)  6,2
     Einfachglas + Energieschirm (1)  6,1
     Einfachfolie  7,0
     Doppelglas  4,7
     Kunststoffstegdoppelplatten  4,6
     Doppelfolie 5,1

    1) Energieeinsparwirkung nur zur Hälfte berücksichtigt.

    Eine Liste von Dämmstoffen finden Sie hier.

     

    Hier eine kurze Übersicht der verschiedenen Energieträger, Preise, Umrechnungen und Bedeutungen von Fachbegriffen

    1 kWh Gas für Neukunden: 34,1 €-Cent / Stand 2022-08-23
    1 kWh Strom für Neukunden: 37,3 €-Cent / Stand: 2022-07-01

     

    Butan hat den Nachteil, das es ab Temperaturen unter 0 Grad nicht mehr gasförmig vorliegt und somit nicht mehr aus der "Flasche" kommt.

     

     

    Energiekennwerte vergleichen - Rechenbeispiel:

    Die in den folgenden Beispielen genannten Werte zu Brenn- und Heizwert sind aus dem Internet und mit Vorsicht zu genießen.
    Eine Quelle ist unter anderem: https://www.energie-lexikon.info/
     
    Es finden sich Angaben als Megajoule pro Kilogramm (MJ/kg) oder Kilowattstunden pro Kilogramm (kWh/kg). Wollen Sie Angaben in unterschiedlichen Einheiten miteinander vergleichen, dann können Sie Umrechnungsfaktoren verwenden. Durch die Multiplikation mit dem Faktor 0,27778 wandeln Sie Megajoule in Kilowattstunden um. Für die umgekehrte Operation multiplizieren Sie die Angabe mit 3,6.
     
    Beispiel: Heizwert von Holzpellets etwa 17,3 MJ/kg liegt. Von Heizöl etwa 11 kWh/kg.
    Nun multiplizieren Sie den Wert des Heizöls mit dem Faktor 3,6 und wissen, dass Heizöl einen Heizwert von näherungsweise 40 MJ/kg aufweist.
    Das bedeutet: Bei gleicher Masse enthält Heizöl deutlich mehr Energie als Holzpellets.

     

    Verbrauchs-Beispiel: Leistung Heizgerät: 20,00 KW
    Heizleistung Propan: 12,87 KWh/kg = Verbrauch Propan: 1,55 kg/h.


    Achtung: Wer wissen möchte, was eine Kilowattstunde Gas kostet, der sollte sich
    nicht nur auf den vom Versorger ausgewiesenen Preis für eben diese Kilowattstunde
    konzentrieren. Bei klassischen Tarifmodellen werden Verbraucher zusätzlich mit einer
    Grundgebühr belastet, die monatlich gleich und unabhängig vom tatsächlichen
    Verbrauch eingezogen wird.

     

     

    Was ist der Unterschied zwischen Heizwert und Brennwert ?

    Ein Brennwertkessel entzieht auch den Abgasen aus der Verbrennung von Öl oder Gas noch einmal Wärmeenergie, die in den Heizkreislauf eingespeist wird. Dagegen nutzt ein Heizkessel, der nicht über diese Technologie verfügt, den Energiegehalt des Brennstoffes nur einfach. Somit lässt er wertvolle Energie ungenutzt durch Ihren Schornstein entweichen. Genau dieser Effizienzunterschied lässt sich mit den Kennzahlen Heizwert und Brennwert beziffern.

    Also: Der Heizwert beschreibt den Energiegehalt eines Stoffes, der sich durch einfaches Verbrennen als Wärme nutzbar machen lässt. Laut Brennwert Definition gibt der Wert dagegen an, wie viel Wärmeenergie eine modernen Heizung gewinnen kann, wenn sie auch den Verbrennungsabgasen Energie entzieht.

     
     
    Hier eine Übersicht der Heiz- und Brennwerte
     
    Flüssiggase Heizwert Hi Brennwert Hs
    Propan 25,88 kWh/m3 28,14 kWh/m3
    Butan 34,34 kWh/m3 37,29 kWh/m3
    Propan 12,87 kWh/kg 14,00 kWh/kg
    Butan 12,69 kWh/kg 13,77 kWh/kg
    Propan 6,83 kWh/Liter 7,44 kWh/Liter
    Butan 7,36 kWh/Liter 7,99 kWh/Liter

      

    Energieträger Heizwert Hi Brennwert Hs
    Erdgas Low 8,80 kWh/m3 9,75 kWh/m3
    Erdgas High 10,36 kWh/m3 11,48 kWh/m3
    Leichtes Heizöl 10,00 kWh/Liter 10,68 kWh/Liter
    Holz ca. 4 - 5 kWh/kg ca. 4 - 5 kWh/kg
    Diesel ca. 9,8 kWh/Liter ca. 11,9 kWh/Liter
    Benzin 8,5 kWh/Liter ca. 9,0 kWh/Liter
    Butan 12,7 kWh/kg 13,8 kWh/kg
    Die verwendeten Heiz- und Brennwertangaben sind Näherungen. Je nach verwendeter Anlage unterscheiden sich diese stark.

     

     
    Der Heizwert von Flüssiggas beträgt rund 46 Megajoule pro Kilogramm (MJ/kg) bzw. etwa 12,5 Kilowattstunden pro Kilogramm (kWh/kg). Der Brennwert von Flüssiggas beträgt rund 50 MJ/kg bzw. knapp 14 kWh/kg.
    Beispiel Preis/kWh bei Butan: ca. 14 kWh/kg, bei 13 kg Flaschen zum Preis von 35,- € pro Nachfüllung kostet eine kWh (182 kWh / 35,- €) etwa 19 Cent (0,19230 €) (Stand 2024-12).

     

     

    Preisverlauf

    Preisverlauf Stand 2022-02

    Energiepreise BRD StatistischesBundesamt

    Bei der Entscheidung wie und mit was geheizt werden soll, müssen die Umrüstungskosten zwingend mit berücksichtigt werden. Eine Umstellung von einem Versorgungsmedium, erzwungen durch Preisentwicklung oder juristische Regeländerungen, sollte immer im Auge behalten werden. Bedenken Sie auch das Förderungen in der BRD stets abhängig von der aktuellen Politik sind. Hier sind bereits viele Unternehmen auf der Strecke geblieben, die sich auf staatliche Förderung verlassen haben (Solarzellen, Windkraft, etc)

    Hier eine Fallstudie aus: https://www.fh-swf.de/media/neu_np/fb_aw_2/dozentinnen/professorinnen_2/lorleberg/projekte_masterstudiengang/Report_Planung_Aquaponik-Demonstrationsanlage_2015.pdf

    Beispielberechnung

     

    Energetische Bewertung
    Im folgenden Teil wird der Wärmebedarf für die genutzten Gebäudeteile berechnet. Dazu wurden alle relevanten Wände und die Grundfläche der Räume für die Hydrokultur und die Fischzucht vermessen und berechnet. Im
    nächsten Schritt wurden die Wärmeverluste, die über die Gebäudeteile entweichen, berechnet. Dabei ist anzumerken, dass die Verlust- bzw. Wärmeberechnung von einer ganzen Reihe an Faktoren abhängt. Eine genaue Berechnung ist alles andere als trivial, da vor allem die solaren Gewinne durch Sonneneinstrahlung, die Lüftungsraten und die Wirkungsgrade der Heizungsanlage nur abschätzend betrachtet werden können. Außerdem liegen die genutzten Räume innerhalb des gesamten Gebäudekomplexes, und es kann damit gerechnet werden, dass eine indirekte „Mitbeheizung“ der genutzten Räume durch eindringende Wärme der anderen Gewächshausräume erfolgt. Ein weiterer wichtiger Faktor sind die Außentemperaturen im Winter und Frühjahr. Um eine genaue Berechnung der voraussichtlich entstehenden Kosten durchführen zu können, bräuchte man zukünftige, exakte Temperaturverlaufs-Werte, die dann in eine Wärmebedarfsermittlung fließen würden. 

    Es bleibt also zu beachten, dass die folgenden Werte aufgrund der Komplexität nur annäherungsweise errechnet werden konnten.


    Gewächshaus – Flächen und Rauminhaltberechnung

    Im folgenden Teil sind die Berechnungen der Wand- und Dachflächen sowie der Raumvolumen angegeben.
    Berechnungen für die „Hydrokulturseite“ 

    Grundfläche des Raumes (ohne Berücksichtigung der innenliegenden Betonaufkantung):
    8,60m x 4,80m= 41,3 m²

    Volumen des Raumes:
    41,3m² x 2,6m (bis Traufe)= 107,38 m³
    41,3m² x 0,9m /2 (Dachraum)= 18,58 m³

    107,38+ 18,58= 125, 96m³ Raumvolumen

    Erste Außenwand:
    8,60m x 2,6 m (bis Traufe)= 22,4m²

    Zweite Außenwand:
    4,8 m x 2,6 m (bis Traufe)= 12,5m²

    Erste Innenwand:
    4,8 m x 2,6 m (bis Traufe)= 12,5m²

    Zweite Innenwand:
    8,60m x 2,6 m (bis Traufe)= 22,4m²

    Dachfläche:
    Plattenlänge von Traufe bis First: 2,56 m
    2,56 x 8,60 x 2= 43,8m² Dachfläche

     

    Berechnungen für die „Fischzuchtseite“

    Grundfläche des Raumes:
    4,8m x 4,3 m= 20,6 m²
    Volumen des Raumes:
    20,6m² x 2,6m (bis Traufe) =53,56m³
    20,6m² x 0,9m /2 (Dachraum)= 9,27m³
    53,56m³+ 9,27m³= 62,83 m³ Raumvolumen

    Erste Außenwand
    4,8 x 2,6m = 12,5m²

    Drei Innenwände
    4,3 m x 2,6m= 11,2m²
    4,6 m x 2,6m= 11,2 m²
    4,8 x 2,6m = 12,5m²

    Dachfläche:
    Plattenlänge von Traufe bis First: 2,56 m
    2,56m x 4,3 m= 22 m² Dachfläche

     

    Wärmebedarfsermittlung für das Gewächshaus

    Um den Wärmebedarf der beiden Raumteile, vor allem in den kälteren Wintermonaten zu ermitteln, kann man mit Hilfe des sogenannten U-Wertes den Wärmedurchgangskoeffizienten (früher der k-Wert) berechnen. Ist der UWert für die Gebäudehüllen bekannt, kann im nächsten Schritt die benötigte Heizleistung ermittelt werden. Im Folgenden ist schematisch dargestellt, wie
    der U-Wert berechnet werden kann (PLAG 2014).


    Transmissionswärmeverluste mit dem Wärmedurchgangskoeffizienten berechnen:

    Erster Schritt: U-Werte für die beiden Raumteile ermitteln Zweiter Schritt: Lüftungsverluste für beide Raumteile ermitteln
    Dritter Schritt: Wärmebrückenberücksichtigung: Aufschlag auf alle berechneten U-Werte von 0,05 W/m²K

    Der U-Wert und dessen Höhe sind von den verbauten Materialien und deren Isolationsvermögen abhängig. Um die Eigenschaften der Gewächshaushülle abschätzen zu können, wurden folgende Materialkombination für die Berechnung genutzt:


    Gebäudehülle:
    Gebäudehülle aus je 5 mm kombinierter Doppelstegplatte (Kunststoff)

    Dämmstoff:
    Linitherm PAL SIL

    Dämmelement für Wandinnendämmung
    PU-Hartschaum nach DIN EN 13165
    Beidseitig Aludeckbeschichtet
    spezielle Kantenverbindung für mechanische Befestigung
    mit 6 mm raumseitig aufkaschierter Silikatplatte
    Baustoffklasse B2
    Format 2500 * 1200 mm

    Aus den genannten Produktkombinationen wurde der U-Wert pro m² Fläche der Außenhülle berechnet. Dabei wird wie oben angegeben ein Lüftungsaufschlag von 0,05 Watt pro m² Fläche angenommen. Für die Materialkombination liegt der Wärmedurchgangskoeffizient (U-Wert) bei 0,44 W/m² + 0,05 W/m² Lüftungsaufschlag bei 0,49 W/m² (W= Watt) (PLAG 2014).
    Berechnung der Heizleistung 


    Annahme:

    Es werden erst einmal nur die Außenwände und die Dachfläche als Verlustflächen angesehen, die Innenwandverluste sind klar abhängig davon, wie warm das Gewächshaus in den anderen Räumen beheizt ist! Außerdem ist die Annahme getroffen, dass die Außentemperatur bei durchschnittlich - 6 Grad und die Luftinnentemperatur in dem Raum der Fischzucht und der Hydrokultur bei 24 Grad liegen sollen: 


    Den Wärmestrom durch die einzelnen Flächen erhält man, indem man den U-Wert mit der Fläche (in m²) und der Temperaturdifferenz multipliziert:


    Transmissionswärmeverlustleistung:
    P = U-Wert * Fläche * Temperaturdifferenz
    Vorteil der Formelanwendung ist die frei „wählbare“ Temperaturdifferenz.
    Das bedeutet, dass die Energiekostenermittlung je nach Außentemperaturverlauf dynamisch berechnet werden kann (PLAG 2014). Im folgenden Fall ist exemplarisch mit den oben genannten Werten gerechnet worden:


    Folgende Transmissionswärmeverluste sind für die Hydrokulturseite berechnet:
    Außenwände: 0,49W/m²K x (22,4+12,5)m² x 30 K = 513,03 Watt
    Dach: 0,49W/m²K x 43,8m² x 30K = 643,86 Watt

    Summe beider Werte beträgt 1156,89 Watt!


    Die ermittelte Watt-Zahl gibt die Wärmeverlustleistung pro Stunde für die Gebäudehülle bei oben genannten Bedingungen an. Es ist bekannt, dass sich die Stromkosten auf 0,21€ pro Kilowattstunde belaufen (Strompreis für Gewerbe, Stand 2022). Die Gaskosten liegen bei 5,5 Cent je Kilowattstunde (Strompreis für Gewerbe, Stand 2022). Um den Wärmeverlust und die daraus resultierenden Kosten zu berechnen ist folgendermaßen vorgegangen worden:


    Wärmeverlust für 24 h=
    1156,89 x 24/1000= 27,76 kW für die Hydrokulturseite pro Tag

    Kosten bei 100% Wirkungsgrad durch Strom/Gasheizung:
    Strom: 27,76 kW/h x 0,21 €= 5,83 € pro Tag
    Gas: 27,76 kW/h x 0,055 € = 1,52 € pro Tag

    Kosten bei 80% Wirkungsrad durch Strom/Gasheizung:
    Strom: 7,28 € pro Tag
    Gas: 1,9 € pro Tag

    Bei dieser Kostenermittlung wird angenommen, dass die Kosten in der Höhe dann entstehen, wenn der Wirkungsgrad der Wärmeübertragung bei 100 % bzw. 80 % liegen würde und keinerlei solare Gewinne über die Sonneneinstrahlung oder interne Gewinne durch Beleuchtungswärme auftreten würden.


    Folgende Transmissionswärmeverluste sind für die Fischzuchtseite berechnet:
    Wände: 0,49W/m²K x 12,5m² x 30K = 183,75 Watt
    Dach: 0,49W/m²K x 22m² x 30K = 323,4 Watt
    Summe beträgt 507,15 Watt!

    Wärmeverlust für 24 h

    507,15x 24/1000= 12,17 kW für die Fischseite pro Tag

    Kosten bei 100% Wirkungsgrad durch Strom/Gasheizung:
    Strom: 12,17 kW/h x 0,21 €= 2,55 € pro Tag
    Gas: 12,17 kW/h x 0,055€ = 0,66 € pro Tag

    Kosten bei 80 % Wirkungsgrad durch Strom/Gasheizung:
    Strom: 3,18 pro Tag
    Gas: 0,825 € pro Tag

     

    Berechnung der Beheizung der Fischtanks

    Im Folgenden wird berechnet, wie viel Energiebedarf nötig ist, um die Fischtanks auf die gewünschte Temperatur (24 Grad Celsius) zu beheizen. Dabei werden zwei unterschiedliche Betriebsabläufe angenommen. Der erste Fall
    beschreibt den Betriebsablauf mit 3 % Wasserverlust pro Tag und der zweite Fall das Verregnen von Wasser, beispielsweise dann, wenn die Nährstoffkonzentrationen des Wassers zu hoch für die gehaltenen Fische wird.


    Rahmenbedingungen:
    4500 Liter für die Fischtanks
    8 Grad Wassertemperatur „IST“
    27 Grad Wassertemperatur „SOLL“

    Wärmebedarf:
    1J= 1 Wattsekunde
    Man benötigt 4,19 Kilojoule um 1 Liter Wasser um einen 1 Grad Celsius zu erwärmen!

    Faustwert:
    1,16 Wattstunden x Temperaturunterschied) /100= Benötigte kW/h pro Liter Wasser

     

    Berechnung:

    Einmaliges Aufheizen durch Strom/Gas bei 100% Wirkungsgrad:
    Formel 1,16 Wh x 27 Grad Celsius – 8 Grad Celsius= 0,022 kW/h
    Strom: 0,022 kW/h x 0,21€ x 4500 Liter = 20,79€
    Gas: 0,022 kW7h x 0,055€ x 4500 Liter = 5,44€

    Einmaliges Aufheizen durch Strom/Gas bei 80% Wirkungsgrad:
    Strom: 25,98€
    Gas: 6,80€

     

    Beheizung des kontinuierlich täglich zu ersetzenden Verlustwassers

    Annahme „Verregnet“:
    400 Liter Wasser pro Tag (ohne das Kreislaufsystem) entstehen an Verlust, da Verregnung der Wassermenge erfolgt:

    Bei 100% Wirkungsgrad:
    Strom: 0,022 kW/h x 0,21€ x 400 Liter= 1,84€ pro Tag oder 8,8 kW/h
    Gas: 0,022 kW/h x 0,055€ x 400 Liter= 0,48€ pro Tag oder 8,8 kW/h

    Bei 80% Wirkungsgrad:
    Strom: 2,3€ pro Tag
    Gas: 0,6€ pro Tag

    Annahme „Kreislaufsystem“
    Annahme von 3% Wasserverlust pro Tag ergibt bei 4500 Liter Wasser: 135 Liter

    Bei 100% Wirkungsgrad:
    Strom: 0,022 kW/h x 0,21€ x 135 Liter = 0,623€ pro Tag oder 2,97 kW/h
    Gas: 0,022 kW/h x 0,055€ x 135 Liter= 0,16€ pro Tag oder 2,97 kW/h

    Bei 80% Wirkungsgrad:
    Strom: 0,77€ pro Tag

    Gas: 0,2€ pro Tag

     

    Beleuchtungskonzept


    Das Wachstum von Pflanzen kann durch unterschiedliche künstliche Belichtungsquellen gesteuert werden. Verschiedene Lampentypen können dabei für eine Erhöhung oder Verringerung des Wachstums oder für eine gezielte Blüteninduktion von Pflanzen genutzt werden. Im folgenden Abschnitt werden zwei unterschiedliche Leuchtmittel mit ihren Vor- und Nachteilen dargestellt und verglichen.


    Gewächshaus-Beleuchtung mit Natriumdampflampen
    In den Gewächshäusern der Fachhochschule Südwestfalen werden für die allgemeine Beleuchtung und die künstliche Belichtung von Pflanzen sogenannte Natriumdampflampen (kurz NDL) verwendet. Natriumdampflampen haben verschiedene Vorteile und sind daher die bisher am meist verwendeten Beleuchtungsmittel im erwerbsmäßigen Gartenbau. Die Anschlussleistung für die Lampen ist gering und die Lichtausbeute hoch (bis zu 150 Lumen pro Watt). Nach dem Anschalten brauchen NDL einige Minuten um die volle Leuchtkraft zu erreichen. Die Lebensdauer liegt bei 25-30.000 Betriebsstunden. Werden die Lampen häufig geschaltet, kann sich die Lebensdauer allerdings erheblich verkürzen. Bei der Verwendung von NDL-Lampen ist ein
    Vorschaltgerät unbedingt notwendig. Dieses regelt den Zündvorgang und hält den elektrischen Strom auf einer beständigen Stärke. Die Wärmeabgabe der Lampen liegt bei ca. 90%, das heißt der größte Teil der elektrischen Leistung wird in Wärme umgewandelt (LICHT 2014; OSRAM 2014). Natriumdampflampen entwickeln im Betriebszustand im Brenner bis zu 1000
    Grad Celsius und am Lampenglas können Außentemperaturen von bis zu 300 Grad Celsius erreicht werden. Diese hohe Wärmeabstrahlung sollte bei der Wirtschaftlichkeitsbewertung der Lampen mitberücksichtigt werden. Werden die Pflanzen der Hydrokultur im Winter zusätzlich belichtet, würde durchdie Lampen eine zusätzliche Heizenergie zur Verfügung stehen. Im Umkehrschluss stellt die Wärmeentwicklung im Sommer bei hohen Außentemperaturen aber auch einen Nachteil für die Klimaführung im Gewächshaus dar. Die Wirtschaftlichkeit der Natriumdampflampen ist für das laufende AquaponikProjekt insofern vorhanden, dass eine Neuanschaffung der Lampen nicht mehr stattfinden muss, da die Lampen vor der Gebäudeumnutzung schon installiert waren. Es wird zu prüfen sein, bei welchen Kulturen eine künstliche Belichtung, beispielsweise im Winter, sinnvoll und vor allem wirtschaftlich zu betreiben ist. Betrachtet man allerdings aktuelle Entwicklungen in der Lampen- und Belichtungsbranche, ist vor allem die LED-Technologie diejenige, die bereits im breiteren Einsatz des erwerbsmäßigen Gartenbaus ist und durch laufende Entwicklungen mit hoher Wahrscheinlichkeit die Belichtungstechnologie der Zukunft ist. Im Folgenden Abschnitt wird das LEDBelichtungskonzept mit den aktuellen Vor- und Nachteilen detaillierter dargestellt (LICHT 2014; OSRAM 2014).


    Pflanzenbelichtung mit LED- Technologie der Zukunft
    Die Assimilation von Pflanzen in Gewächshäusern sollte in den Wintermonaten durch Belichtung verbessert und dadurch die Kulturzeit reduziert werden. Zudem besteht so die Möglichkeit, Pflanzen in besserer Qualität zu produzieren (TANTAU 2014 S.11). Auch nach SPRINGER (2012) ist die Belichtung von Pflanzenkulturen im Gartenbau schon lange ein bedeutendes Thema. Es sollen dadurch höhere Erträge, geringere Kulturzeiten und bessere Qualitäten erzeugt werden (SPRINGER 2014). Diese flächendeckend eingesetzte Maßnahme ist jedoch durch die dabei entstehenden hohen Energiekosten als teuer zu bezeichnen (TANTAU 2014 S. 11).


    Die Natriumhochdruckdampflampe ist in der gärtnerischen Praxis am weitesten verbreitet (MÜLLER 2011 S. 11). In die Diskussion, um bei der Belichtung von Gewächshauskulturen Energie zu sparen, rücken immer wieder „Licht
    emittierende Dioden“ (LED) in den Vordergrund (TANTAU 2014 S. 11). Hinsichtlich LED-Leuchten sprechen die einen von zukunftsweisender Technik, die anderen sind durch technische Schwierigkeiten und die Grenzen der Leistungsfähigkeit jedoch skeptisch (SPRINGER 2012). 

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    Kontext: 

     

    ID: 148

  • Wärmedämmung

     

    Dämmstoffe in der Übersicht

    Kontext: Die Dämmung des Gewächshauses kann den Energieverbrauch wesentlich senken. Hierzu eine Übersicht.

    Alle Preise an einem geforderten Wärmedurchgangskoeffizienten (U-Wert) von 0,24 Watt pro Quadratmeter und Kelvin ausgerichtet. Dessen Umsetzung wird vom Gebäudeenergiegesetz (GEG) gefordert, das Ende 2020 u. a. die Energieeinsparverordnung (EnEV) ersetzt hat.

    Siehe dazu auch Artikel: Wärmedämmung Übersicht

     

    TypDämmstoffBesonderheiten

    Hitzeschutz

    		Preis, netto (Stand 2022)
    Organisch Flachs Resistenz gegenüber Fäulnis schlecht ca. 20 €/m2 (17 cm)
    Hanf (Matte / Platte) Widerstandsfähig gegenüber Feuchtigkeit und Fäulnis schlecht 33 - 53 €/m2 (18 cm / 19 cm)
    Holzfaser Hohe Wärmekapazität gut 8* - 20 €/m2 (ab 4 cm* / 16 cm)
    Holzwolle Resistenz gegenüber Ungeziefer, Verrottung und Pilzbefall gut 222 €/m2 (34 cm)
    Jute Schadstofffrei und biologisch abbaubar gut 21 €/m2 (15 cm)
    Kokosfaser Besonders bruchfest, sehr gute Alternative zu synthetischen Dämmstoffen mittel 45 €/m2 (18 cm)
    Kork Diffusionsoffen, sehr druckbelastbar mittel - gut 117 €/m2 (18 cm)
    Schafwolle Besonders diffusionsoffen, reinigt Raumluft gut 25 €/m2 (16 cm)
    Schilf Resistenz gegen Fäulnis und Feuchtigkeit schlecht 111 €/m2 (27 cm)
    Seegras Hohe Feuchtigkeitsbeständigkeit, resistent gegen Milben, Mäuse und anderes Ungeziefer gut 20 €/m2 (19 cm)
    Stroh Diffusionsoffen gut

    8 - 16* €/m2 (18 cm / ab 4 cm*)
    Zellulose Feuchtigkeitsregulierend, schimmelbeständig gut 8 €/m2 (16 cm)
    Mineralisch Blähton Nicht brennbar, resistent gegenüber Feuchtigkeit und Frost, guter Schallschutz gut 25,00* €/m2 (ab 4 cm* / 72 cm)
    Calciumsilikat Höchste Brandschutzklasse, alkalische Eigenschaften verhindern Schimmel mittel 366 €/m2 (24 cm)
    Glaswolle (Matte) Nicht brennbar, Resistenz gegenüber Schimmel und Ungeziefer mittel 10 - 25 €/m2 (24 cm / ab 4 cm*)
    Mineralschaum Formstabil, druckfest, nicht brennbar gut 66 €/m2 (20 cm)
    Perlit Wasserabweisend, ungezieferbeständig, verrottet nicht gut 40 €/m2 (20 cm)
    Schaumglas Schlechter Schallschutz, keine Formbarkeit mittel 136 €/m2 (16 cm)
    Steinwolle (Matte, weich) Nicht brennbar, Resistenz gegenüber Schimmel und Ungeziefer mittel 16* - 38 €/m2 (14 cm)
    Synthetisch Extrudiertes Polystyrol (XPS) Unempfindlich gegenüber Wasser, trittfest, leicht entflammbar gut 30 €/m2 (14 cm)
    Expandiertes Polystyrol (EPS) Hohe Feuchtigkeitsbeständigkeit gut 12 - 19  €/m2 (14 cm / ab 4 cm*)
    Polyurethan (PUR) Elastisch gut 26 €/m2 (10 cm)
    Polyisocyanurat-Hartschaum (PIR) Witterungsbeständig, wasserabweisend, druckbeständig gut 96 €/m2 (19 cm)

    Quelle: IpeG-Institut. *= Einblasdämmung; Materialdicke hängt von Hohlraum ab, mindestens aber 4 cm.

     

     

    Übersicht Dämmungswirkung

    DaemmMaterial Uebersicht

    Foto: Forschungsinstitut für Wärmeschutz e.V.

     

     

    Dämmstoff

    Wärmeleitfähigkeit

    Anwendung

    Glaswolle

    0,030-0,040 W/(m·K)

    Dach: Zwischensparrendämmung

    Decke: Trittschalldämmung

    Wand: WDVS, hinterlüftete Dämmung

    Steinwolle

    0,030-0,040 W/(m·K)

    Dach, Fassade, Estrich

    Schaumglas

    0,036–0,060 W/(m·K)

    Flachdach, Fassade, Innendämmung

    Perlite

    0,038 – 0,050 W/(m·K)

    Blähperlit: Zwischensparrendämmung,
    Kerndämmung

    Perlitdämmplatten: Flachdach,
    Abdeckung von Schüttungen

    SLS 20

    0,035 W/(m·K)

    Außenwand: Kerndämmung von doppelschaligem
    Mauerwerk,
    Dämmung hinter Klinkerfassaden mittels
    Einblasverfahren

    Kalziumsilikat

    0,053–0,07 W/(m·K)

    Innendämmung

    EPS

    0,035-0,040 W/(m·K)

    Estrich, Fassade (WDVS), Flachdächer

    PUR-Hartschaum

    0,025-0,030 W/(m·K)

    Flachdach, Steildach (Aufsparrendämmung)
    XPS 0,030-0,040 W/(m·K) Perimeterdämmung, Fundament,
    Fassade (WDVS),

    Holzfasern

    0,040-0,055 W/(m·K)

    Leichtbaukonstruktionen,

    in Verbindung mit Schüttungen,

    Dach, Estrich, WDVS

    Holzwolle

    0,090 W/(m·K)

    Putzträger, sommerlicher Wärmeschutz, Verkleidung

    Kork

    0,045 W/(m·K)

    		  

    Zellulose

    0,040 W/(m·K)

    Zwischensparrendämmung

    Holzständerbauweise

    Wand-/Deckenflächen

    Flachs

    0,040 W/(m·K)

    Untersparrendämmung, nicht für die
    Außendämmung geeignet

    Hanf

    0,040-0,045 W/(m·K)

    Zwischensparrendämmung,
    Untersparrendämmung

    Neptunballfasern

    0,045 W/(m·K)

    Einblasdämmung für Hohlräume, Dach,
    Fassade, Innen- und Außendämmung

     

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    ID: 149

  • Wärmedämmung Übersicht

    Aquaponikanlagen zeigen ihre größte Effizienz wenn diese in einem Gewächshaus betrieben werden. Das erleichtert die Temperaturregelung sowie das Sammeln des verdunsteten Wassers. Im Sommer muß für ausreichen geringe Temperatur gesorgt werden, da sonst die Fische verenden. Auch die meisten Pflanzen haben bei 25 Grad Celsius noch keine Probleme, darüber wird es teils problematisch. Ein erster Hinweis ist die Klimazone in aus der die entsprechende Pflanze stammt.

    Welche Materialien Sie für das Gewächshaus verwenden sollten ist eine anspruchsvolle Rechenaufgabe. Berücksichtigt werden muss (unter anderem): 

    • Klimazone (Frost im Winter ?)
    • Sonnenscheindauer (Kunstbeleuchtung ?)
    • Heizkosten (im Winter)
    • Kühlkosten (im Sommer)
    • Stromkosten 
    • Baukosten

    Bis wann die Amortisation zu erfolgen hat spielt besonders eine Rolle für Unternehmer, der nichtkommerzielle Anbau ist eine ganz andere Sache. Fragen Sie uns...

    Hier finden Sie Beispielrechnungen zum Energieverbrauch.

    Siehe dazu auch den Artikel: Wärmedämmung

     

     

    Typische Werte des Bauwesens

    Beispielwerte von Wärmedurchgangskoeffizienten für Bauteile
    BauteilDickeU-Wert in W/(m²·K)
    Außenwand aus Beton ohne Wärmedämmung 25 cm 3,3
    Außenwand aus Mauerziegeln 24 cm ca. 1,5
    36,5 cm ca. 0,8
    Außenwand aus Mauerziegeln (17,5 cm)
    mit Wärmedämmverbundsystem (PUR)    		 30 cm ca. 0,32
    Außenwand aus hochporösem Hochlochziegel, unverputzt 50 cm 0,17–0,23
    Außenwand Holzrahmenbau, wohnungstypischer Aufbau 25 cm 0,15–0,20
    Außenwand aus Massivholz (ohne Wärmedämmung) 20,5 cm 0,5
    Außenwand aus Porenbeton 36,5 cm 0,183–0,230
    40 cm 0,163–0,210
    50 cm 0,125–0,146
    Innenwand aus Mauerziegeln 11,5 cm 3,0
    Innenwand aus Porenbeton 28 cm ca. 0,6
    Außentür aus Holz oder Kunststoff – 3,49
    Acrylglas (Plexiglas) 5 mm 5,3 1
    Einfachfenster 4 mm 5,9 1
    Doppelfenster – 3,0 1
    Fenster mit Isolierverglasung 2,4 cm 2,8–3,0
    Fenster mit Wärmeschutzverglasung 2,4 cm ca. 1,3
    Fenster gesamt Anforderung Energienachweis Schweiz (2011) – 1,3
    Lichtbauelement aus Polycarbonat 5 cm ca. 0,83
    Fenster im Passivhausstandard – 0,5–0,8
    1 Bei Scheiben wird der Wert im Wesentlichen bestimmt durch den Wärmeübergangswiderstand
     
    Dämmstoffe
    StoffWärmeleit­fähigkeit λ in W/(m·K)
    Vakuumdämmplatte 0,004…0,006
    Aerogel 0,017…0,021
    Resolharz 0,021
    Polyurethan (PUR) 0,021…0,035
    Expandiertes Polystyrol mit Graphit (Graues EPS) 0,030…0,035
    Extrudiertes Polystyrol (XPS) 0,032…0,040
    Mineralwolle / Steinwolle (Rohdichte in kg/m3 von 30 bis 220) 0,032…0,050
    Polyethylen-Schaumstoffe 0,034…0,040[7]
    Wolle 0,035
    Schafwolle 0,035…0,045[8]
    Kork 0,035…0,046
    Expandiertes Polystyrol (EPS) 0,035…0,050
    Zellulose 0,037…0,045
    Holzfaserdämmplatte 0,038[9] …0,060
    Jute 0,038[8]
    Strohballen 0,038…0,067
    Hanfdämmmatten 0,042[10]
    Flachs 0,040[8]
    Schaumglas 0,040
    Hanf 0,040…0,045[8]
    Seegras 0,040…0,049[8]
    Holzfaser 0,040…0,060[8]
    Perlit (Gestein) 0,040…0,070
    Schilfrohrplatte 0,045…0,055
    Stroh 0,043[11]…0,072[8]
    Wärmedämmputze, z. B. mit Polystyrolschaumkugeln 0,055…0,070[12]
    Hochlochziegel, porosiert 0,070…0,450
    Porenbeton (Gasbeton) 0,080…0,250
    Glasschaum-Granulat 0,080
    Holzwolle-Leichtbauplatte 0,090
    Blähton 0,100…0,160[8]
    Thermoputz mit mineralischen Leichtzuschlägen 0,110[13]

     

     
    Kunststoffe
    StoffWärmeleit­fähigkeit λ in W/(m·K)
    Polyethylenterephthalat (PET) 0,24[19]
    Polyurethan kompakt (PUR) 0,245[20]
    Polyimide (PI) 0,37…0,52[19]
    Polyetherimid (PEI) 0,24[20]
    Polytetrafluorethylen (PTFE) 0,25[19]
    Polyvinylchlorid (PVC) 0,17[19]
    Polyamide (Nylon, Perlon) 0,25…0,35[19]
    Polypropylen (PP) 0,23[19]
    Polycarbonat 0,20[19]
    Epoxidharz (EP) 0,20[19]
    Polymethylmethacrylat (PMMA, Plexiglas) 0,19[19]
    Polyethylen (PE) 0,33…0,57[19]
    Polystyrol (PS) 0,17[19]
    Polysiloxane (Silikon) 0,2…0,3
    Polyetheretherketon (PEEK) 0,25[21]

    Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/W%C3%A4rmeleitf%C3%A4higkeit

     

    Kontext: 

     

    Einzelnachweise

    1. ↑ David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 87. Auflage. (Internet-Version: 2006–2007), CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL, Properties of Solids, S. 12-204 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
    2. ↑ Walter J. Moore: Physikalische Chemie. Walter de Gruyter, 1986, ISBN 978-3-11-010979-5, S. 47 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
    3. ↑ Wirrwarr bei der Wärmeleitfähigkeit. In: Deutsches Architektenblatt, 1. Oktober 2013.
    4. ↑ Handbuch Betonschutz durch Beschichtungen, Expert Verlag 1992, Seite 413
    5. ↑ Sven Fuchs, Andrea Förster: Rock thermal conductivity of Mesozoic geothermal aquifers in the Northeast German Basin. In: Chemie der Erde – Geochemistry. Band 70, Supplement 3, August 2010, S. 13–22, doi:10.1016/j.chemer.2010.05.010 (edoc.gfz-potsdam.de [PDF]).
    6. ↑ Merkblatt 821 (PDF; 877 kB); Edelstahl Rostfrei – Eigenschaften; Herausgeber: Informationsstelle Edelstahl Rostfrei Tabelle 9; Stand: 2014.
    7. ↑ Datenblätter Trocellen PE-Dämmstoffe, abgerufen am 30. Juli 2010 (Memento vom 21. August 2010 im Internet Archive)
    8. ↑ Hochspringen nach:a b c d e f g h Leitfaden Ökologische Dämmstoffe (PDF; 6,3 MB) der Firma BENZ GmbH & Co. KG Baustoffe, abgerufen am 1. März 2017.
    9. ↑ Produktinformation Thermosafe-homogen® der Firma GUTEX Holzfaserplattenwerk H. Henselmann GmbH & CO. KG, abgerufen am 2. November 2021.
    10. ↑ Produktinformation THERMO HANF PREMIUM der Firma THERMO NATUR GmbH & Co. KG, abgerufen am 22. Februar 2020.
    11. ↑ ISO-Stroh, Datenblatt auf dpm-gruppe.com, abgerufen am 2.6.2021
    12. ↑ Wärmedämmputze von Hasit. In: Hasit.de. Abgerufen im November 2021
    13. ↑ ThermoPutz, mineralisch; Firma Baumit. In: Baumit.de
    14. ↑ Hans-Jürgen Bargel, Hermann Hilbrans: Werkstoffkunde. Springer, 2008, ISBN 978-3-540-79296-3, S. 275 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
    15. ↑ Werkstoffeigenschaften der Gusslegierungen (PDF) und der Rohrwerkstoffe (PDF) der Wieland-Werke AG, abgerufen im August 2014.
    16. ↑ Thermische Leitfähigkeit. (Memento vom 11. März 2016 im Internet Archive)
    17. ↑ Hochspringen nach:a b c d e f g h i David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL, Fluid Properties, S. 6-184. Werte gelten bei 300 K.
    18. ↑ schweizer-fn.de
    19. ↑ Hochspringen nach:a b c d e f g h i j k Horst Czichos (Hrsg.): Die Grundlagen der Ingenieurwissenschaften, D Werkstoffe, Wärmeleitfähigkeit von Werkstoffen. 31. Auflage. Springer, 2000, ISBN 3-540-66882-9, S. D 54.
    20. ↑ Hochspringen nach:a b Datenblätter Technische Kunststoffe und deren Eigenschaften, abgerufen am 23. November 2010.
    21. ↑ Eintrag bei makeitfrom.com
    22. ↑ Hochspringen nach:a b c d schweizer-fn.de
    23. ↑ David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL, Fluid Properties, S. 6-220.
    24. ↑ Vorlesungsunterlagen Hydroskript. – PTB Braunschweig (Memento vom 24. September 2015 im Internet Archive).
    25. ↑ geizhals.eu
    ID: 106

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