Ihr professioneller Dienstleister für Strömungssimulationen
Spezialisiert auf das Thema Strömungsmechanik im Bereich Luft- und Raumfahrt und seit einigen jahren auch auf den
Bereich Klimatisierung von Gewächshäusern ist das Unternehmen FlowMotion. Dr. Roy Mayer von dem Unternehmen
stellt im Folgenden die Möglichkeiten des Verfahrens vor.
Nach wir vor sind die Gartenbaubetriebe gezwungen,
ihren Produktionswirkungsgrad ständig zu erhöhen.
Ein Instrument, das bei neuen Projekten die
Effektivität steigern kann, ist die
Stömungssimulation. Wenn es um den
Produktionswirkungsgrad geht, fällt dem Klima im
Gewächshaus eine zentrale Bedeutung zu, denn es
entscheidet nicht nur über den Ertrag, sondern auch
in starkem Masse über die Investitions- und die
Betriebskosten. Gerade die Klimatisierung in
Gewächshäusern ist außerordentlich komplex, da die
Witterungsbedingungen, das Gewächshaus und die
Pflanzen, deren klimatischen Eigenschaften sich
während der Wachstumsphase ständig ändern, in
enger Wechselwirkung stehen.
Um sich ausreichendes Wissen über diese Zusammenhänge verschaffen können Strömungssimulationen eingesetzt
werden. Der wissenschaftliche Hintergrund dieser Simulationen ist die numerische Strömungsmechanik auch im
Englischen CFD (Computational Fluid Dynamics) genannt. CFD-Berechnungen haben ihren Ursprung in der Luft- und
Raumfahrt, und haben sich in der Entwicklung von Ventilationsanlagen und Gebäudeplanung etabliert. Doch welche
Anwendungsgebiete ergeben sich für den Gartenbau.
Zum ersten kann der äußerer Einfluss von Sonneneinstrahlung, Windtemperatur und –geschwindigkeit auf das
Innenklima analysiert werden. Je nach Verbindung zur Außenwelt kann sich durch eine blockierende Umgebung (Berge,
Bäume, Häuser oder anderes) das Innenklima sehr stark ändern. Ferner können das Innenklima an jeder Stelle im
Gewächshaus alle Größen wie Geschwindigkeit, Temperatur, oder beispielsweise Feuchte lokal bestimmt werden,
wodurch Regionen mit Abweichungen vom gewünschten Klima, die Ertragseinbußen zur Folge haben gefunden werden
können. Außerdem kann mit den Simulationen unter den vielen angebotenen Klimatisierungskonzepten das für den
speziellen Fall optimale Konzept neutral und unabhängig ausgewählt werden. Zum dritten ist es möglich bis auf
Pflanzenniveau in die Klimatisierung hinein zu zoomen, um zu ermitteln. Die oben genannten Beispiel sind nicht nur
theoretische Anwendungen von Strömungssimulationen sondern sind bereits in den Niederlanden durch Entwicklern
von Gewächshäusern und Klimasystemen sowie von Planern oder Energieanbietern erfolgreich eingesetzt worden.
Ziel bei allen Projekten ist es immer eine ganz bestimmte Geschwindigkeit, Temperatur und Feuchte je nach Pflanze an
jeder Stelle innerhalb des Gewächshauses zu erzielen. Die Erfahrungen aus diesen Projekten haben gezeigt, dass bei
den meisten Positionierung der Ventilatoren große Gebiete (zum Teil mehr als 50% der Gesamtfläche) im
Einzugsbereich der Pflanzen ausserhalb des gewünschten Klimas liegen, was zu einem totalen Ausfall der Ernte oder zu
einem deutlich verlangsamten Wachstum in diesen Bereichen führt. Ist dieser Effekt erst einmal festgestellt und
bekannt, welche Gebiete betroffen sind, wird in der Praxis häufig durch Erhöhung der Ventilations- und Heizleistung bei
gleichzeitiger Öffnung der Fenster versucht diesem Effekt gegenzusteuern. Dadurch wird nicht nur unnötig viel Energie
verschwendet, sondern erst nach der nächsten Wachstumsperiode ist bekannt, ob diese Änderung zum Erfolg geführt
hat.
In den durch FlowMotion durchgeführten Simulationen konnten die Gebiete mit ungeeignetem Klima sowohl bei
bestehenden Anlagen oder bei Neuentwicklungen bisher immer auf ein Minimum reduziert werden. Die Rentabilität
derartiger Simulationen hängt somit direkt von der Menge des nicht optimal wachsenden Ertrages ab.
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Beratendes
Ingenieurbüro für
Wärme- und Strömungstechnik
Simulierte Gewächshäuser
Einsatzmöglichkeiten von Strömungsberechnungen in
Gewächshäusern
TASPO Magazin
www.taspo.de
Temperaturverteilung im Gewächshaus
(rot = hohe Temperaturen, blau = tiefe Temperaturen)
bedingt durch entsprechende Verteilung der Ventilatoren
(Als Würfel dargestellt)