Heizungsanlagen im Gartenbau

Die verschiedenen Typen von Heizungsanlagen im Gartenbau haben unterschiedliche Verbrauchswerte. Zudem unterliegen sie den unterschiedlichsten Regelungen.

1. Kesselhaus
Im Gartenbau befinden sich die Heizkessel sowohl in speziellen gemauerten Gebäuden wie auch in abgeteilten Gewächshauskonstruktionen. Für den Bau einer Heizzentrale müssen eine ganze Reihe von gesetzlichen Vorschriften, Normen und Richtlinien beachtet werden. Viele Bauämter genehmigen auch die Nutzung abgetrennter Gewächshausbereiche, ohne Betondecken/Wände.

Für die Aufstellung von öl- und gasbefeuerten Lufterhitzern (z. B. im Gewächshaus) werden Ausnahmen gestattet, wenn keine Brandgefahr besteht.

2. Regelung
Die Gewächshäuser werden über einen vorgeregelten Verteiler oder eine Ringleitung versorgt. Diese Vorregelung erfolgt außentemperaturabhängig oder über den Klimacomputer Hausbedarf orientiert und soll damit einerseits die Nachregelung in den Gewächshäusern verbessern, andererseits die Leitungsverluste reduzieren. Eine Kesselrücklauftemperaturbegrenzung ist sowohl bei Öl und Gas als auch bei Kohle- und Holzkesseln wichtig. Die Gewächshäuser benötigen z. B. zum Abend hin schlagartig Wärme, weil durch Fortfall der Lichteinstrahlung der Gewächshauseffekt nicht mehr gegeben ist. Zu diesem Zeitpunkt fallen große Mengen kalten Wassers an, die nicht ungeregelt in die Kesselanlage gelangen dürfen.

Leider wird für diesen Zweck oft nur eine Rücklaufbeimischpumpe eingesetzt, die in aller Regel keinen ausreichenden Schutz bieten kann. Besser ist, die Vorregelung und den Kesselrücklaufschutz über einen 3-Wege-Mischer zu kombinieren. Dieser schließt dann den Kesselkreis proportional zur möglichen Leistungsabgabe, wodurch eine sehr gleichmäßige Kesseltemperatur erreicht werden kann. In den Gewächshäusern befindet sich je nach Heizbedarf noch eine separate Regelung.


I. Nur in Ausnahmefällen kann eine einfache Pumpensteuerung über einen Raumthermostaten ausreichen. Solche Ausnahmefälle liegen z. B. dann vor, wenn alle Gewächshäuser gleiche Heiztemperaturen benötigen und die Vorregelung die eigentliche Regelstrecke darstellt. Die Pumpensteuerung stellt also nur eine Nachregelung dar.

II. Eine Pumpensteuerung mit einem vorgeschalteten Handmischer ist aus energetischen Gründen nicht mehr zeitgerecht. Damit sind die unterschiedlichen Heiztemperaturen grob zu erfassen. Die Feinregelung wird von der (Ringleitungs-)Vorregelung und den Raumthermostaten übernommen.

III. Stand der Technik ist eine Motormischregelung mit einem entsprechenden Regelgerät. Damit sind Regelschwankungen unter 0,1 °C möglich.

Das richtige Regelsystem ist im Einzelfall den Anforderungen entsprechend zu wählen. Für die Nachregelung werden fast nur 3-Wege-Mischer (besser Ventile) eingesetzt. Zur optimalen Nutzung von Wärmerückgewinnanlagen haben sie aufgrund der niedrigeren Wasserrücklauftemperatur erhebliche Vorteile.

Gewächshausheizungen

Der Anteil der Heizkosten an den Gesamtkosten der Gartenbaubetriebe ist erheblich. Deshalb muss nach besonders sparsamen Heizsystemen gesucht werden. Ein derartiges Heizungssystem ist jedoch in der Regel nicht mit den Kulturansprüchen und der Arbeitswirtschaft zu vereinbaren. Aus diesem Grund müssen die Maßnahmen immer im Verbund betrachtet werden.

Hohe Rohrheizung (relativer Energieverbrauch 100 Prozent)

Die so genannte hohe Rohrheizung war das übliche Heizungssystem bis Anfang der 70er Jahre. Viele Berechnungen und Zahlenangaben im Gartenbau basieren deshalb noch heute in der Regel auf diesem Heizungssystem = hier gewähltes Referenzsystem 100 Prozent.

Ein Gewächshaus wurde im Stehwandbreich und im Dachbereich (in Traufenhöhe) mit Stahlheizungsrohren mit einem Durchmesser von 51 mm gleichmäßig bestückt. Für den Auslegungsfall wurde eine Temperaturdifferenz von 30 °C (Innen-: Außentemperatur) angenommen.

Die hohe Rohrheizung stört arbeitswirtschaftlich kaum. Der Nachteil gegenüber den anderen Systemen liegt im höheren Wärmeverbrauch.

Hohe Rohrheizung mit Reflektoren (relativer Energieverbrauch 90 Prozent)

Der höhere Energiebedarf der hohen Rohrheizung ist unter anderem auf die Strahlungsverluste im Dachbereich zurückzuführen. Zur Verhinderung dieser Verluste werden Aluprofile angeboten, die über die Rohre geklemmt werden. Die Wirkung ist in Fachkreisen umstritten. Besonders im Hinblick auf den eingeschränkten Lichteinfall sind Bedenken anzumelden. In der Praxis hat dieses System keine große Verbreitung gefunden, zumal andere Maßnahmen effektiver sind.

Direkt beheizte Strahlungsheizungen sind aufgrund ihrer flächigen Wärmeangebote für wenige Kulturen nutzbar und deshalb sehr mit Vorsicht zu bewerten.

Untertischheizung (relativer Energieverbrauch 90 Prozent)

Die Heizrohre werden heute vielfach unter den Pflanztischen (2 - 4 Stränge) verlegt. Die Wärme wird damit von unten sparsamer gegeben. Diese Heizung soll jedoch auch den Luftraum erwärmen und weniger die Stellfläche des Tisches. In Kombination mit einer hohen Rohrheizung wird primär mit der Untertischheizung geheizt. Erst wenn die Leistung nicht mehr ausreicht, "hilft" die hohe Rohrheizung. Für Rolltische und Mobiltischanlagen, die eng Tisch an Tisch stehen, ist die Wärmeabgabe sehr ungünstig.

Niedrige Rohrheizung, pflanzennahe Heizung (relativer Energieverbrauch 82 Prozent)

Relativ neu sind die so genannten pflanzennahen Heizungssysteme Hebe-Senkheizungen. Sie bringen die Wärme unmittelbar in den Bereich, in dem sie gebraucht wird, und vermindert damit die Wärmeverluste. Die Verlagerung der Heizungsrohre in den Pflanzenbereich (als Vegetationsheizung) brachte häufig Kulturprobleme und einen erheblich höheren Arbeitsaufwand. Ein Kompromiss wurde gefunden, indem ein Heizungsstahlrohr, Ø 51 mm (z. B. bei Gerbera), über den Pflanzen aufgehängt wurde.

Bei einigen Kulturen wie Rosen oder Chrysanthemen konnten diese Rohre auch mitten in den Bestand gehängt werden. Der Nachteil dieser Systeme liegt im hohen Gewicht der Rohre. Für Langzeitkulturen wie Rosen ist die niedrige Rohrheizung sicherlich auch heute noch die richtige Lösung. Für Kulturen mit häufiger Bearbeitung ist ein solch schwergewichtiges System nicht geeignet. Eine mögliche Lösung bieten da heute Aluminiumrohre mit Lamellenprofil.

Das Aluminiumrohr (Ø 32 mm) hat nur ca. 0,35 l Wasserinhalt je Meter Rohr gegenüber 2 l beim oben genannten Stahlrohr. Diese so genannte Alcoa-Heizung (Name vom Hersteller Alcoa, Niederlande) kann durch Drahtseile bewegt werden. Die Wärmeabgabe des Aluminiumlamellenrohres entspricht dem 51er Stahlrohr. Dieses System ist somit auch bei Beet- und Balkonpflanzen einsetzbar, wo häufig in der Kultur gearbeitet werden muss. Dazu wird dann die Heizung einfach nach oben gezogen. Die Anschlüsse werden mit wärme-/druckbeständigen, sauerstoffdichten ! Schläuchen versehen.

Alternativ werden auch ¾"-Stahlrohre (Forcas) als Hebeheizung eingesetzt, die jedoch nur zwei Drittel der Wärmeabgabe auf Grund der fehlenden Lamellen bieten.

Die üblichen Heizungssysteme im Gartenbau:

  • Hohe Rohrheizung
  • Konvektorheizung
  • Hohe Rohrheizung mit Reflektoren
  • Deckenluftheizung
  • Untertischheizung
  • Lufterhitzer mit Folienschlauch
  • Niedrige Rohrheizung, pflanzennahe Heizung
  • Direkt befeuertes Luftheizgerät
  • Vegetationsheizung

   
In der Praxis sind häufig zwei unterschiedliche Heizungssysteme kombiniert, um zeitweise auftretende Schwächen des einen durch das andere System aufzuheben. Unter der Voraussetzung einer guten Motormischerregelung kann die hohe Rohrheizung als Referenz betrachtet werden. Ohne Motormischer sind die Werte mindestens 20 Prozent schlechter einzustufen.

Vegetationsheizung (relativer Energieverbrauch 80 Prozent)

Die sparsamste Heizung ist die Vegetationsheizung. Viele Kulturen (aber nicht alle!) reagieren sehr positiv auf ein solches Heizungssystem. Dazu werden PE-Schläuche mit einem Ø von ½" zwischen den Pflanztöpfen oder, wenn möglich, auf den Topfrändern ausgelegt. Die Vorlauftemperatur wird auf 30 - 40 °C begrenzt.

Wie bei allen pflanzennahen Heizungssystemen darf die Temperaturdifferenz zwischen Vor- und Rücklauf nur 5 °C betragen, also nicht 20 °C wie bei der Rohrheizung. Für Beetkulturen werden ¾"-Schläuche verwendet. Dabei kommen neben den normalen glatten Schläuchen auch gerippte zum Einsatz. Typen mit einer großen Rippenstruktur weisen eine um ca. 15 Prozent höhere Wärmeabgabe auf als die glatten Schläuche. Da in Beetkulturen der Abstand zwischen den Pflanzen größer ist, können auch höhere Vorlauftemperaturen gefahren werden. Neben den PE-Schläuchen gibt es auch PP-(Polypropylen-)Schläuche, die auch mit Wassertemperaturen über 60 °C gefahren werden können. Da diese PE / PP Schläuche in der Regel nicht sauerstoffdiffusionsdicht sind, ist die Anlage mit Wärmetauschern zu betreiben.

Konvektorheizung (relativer Energieverbrauch 95 Prozent)

Bei diesem Heizungssystem treten keine Strahlungsverluste auf. Im Produktionsgartenbau ist die Konvektorheizung jedoch seltener zu finden, weil die Verschmutzung der Lamellenrohre und die relativ hohen Investitionen dagegen stehen. Im Endverkaufsbereich, wo Heizungsrohre stören würden, ist sie öfter anzutreffen.

Deckenlufterhitzer (relativer Energieverbrauch 87  – 121 Prozent)

Gegenüber statischen Rohrheizflächen zeichnen sich Luftheizungen durch eine schnelle Regelbarkeit aus. Diese Heizungssysteme werden zur Spitzenlastheizung oder als Hauptheizung bei niedrigen Heiztemperaturen (bis 10 °C) eingesetzt. Nachteilig ist der elektrische Energieaufwand für den Ventilator und die z. T. ungleichmäßige Temperaturverteilung. In ungünstigen Gebläsestufen kann der Energieaufwand sogar den der Rohrheizung übersteigen.

Lufterhitzer mit Folienschlauch (relativer Energieverbrauch 85 Prozent)

Dieses Heizungssystem besitzt die Vorteile der Deckenlufterhitzer, zugleich sorgt sie aber für eine gleichmäßige Verteilung der Warmluft. Einige Kulturen bedürfen sowieso einer ständigen Luftbewegung.

Auch der nachträgliche Einbau eines gelochten Folienschlauches bringt eine enorme Verbesserung der Wärmeverteilung und verhindert das Austrocknen der Pflanzen in der Nähe des Lufterhitzers durch zu starkes Abblasen. Dieses Heizungssystem bietet sich auch zur zeitweisen Beheizung von Folienhäusern ohne großen Installationsaufwand an.

Direktbefeuerte Luftheizgeräte (relativer Energieverbrauch bis 76 Prozent)

Im unteren Heiztemperaturbereich kann die sehr gute Regelbarkeit direkt befeuerter Luftheizgeräte wirtschaftlicher als eine Heizzentrale mit statischen Rohrheizflächen sein (5 Prozent Leitungsverluste, 2 Prozent Stillstandsverluste). Die Befeuerung erfolgt mit leichtem Heizöl oder mit Gas. Bei Gas kann mit entsprechenden Messgeräten gleichzeitig eine CO2-Düngung erfolgen. Durch die getrennte Abgasführung ist keine Schadstoffanreicherung und keine CO2-Überdüngung zu befürchten. Auch hier kann durch einen oder sternförmig angeordnete Folienschläuche eine bessere Wärmeverteilung bis in die Ecken des Gewächshauses erzielt werden.

Als Sonderform der direktbefeuerten Luftheizer kann die so genannte CO2-Kanone angesehen werden. Mit ihr können auch die ca. 10 Prozent Abgasverluste eingespart werden, wobei eine mögliche Schadstoffanreicherung zu beachten ist.


BHKW als Heizungsanlage im Gartenbau

BHKW haben im Gartenbau häufig nur den Zweck der sinnvollen Wärmenutzung, um die mögliche Stromeinspeisevergütung zu erhöhen. Das gleiche gilt für die Nutzung der Wärme aus den BHKW der Biogasanlagen, die in der Regel nicht vom Gärtner, sondern immer vom Landwirt betrieben werden. Der Gartenbaubetrieb ist dann wieder der sinnvolle Wärmeabnehmer. Die reine Nutzung zur eigenen Stromerzeugung mit BHKWs, z. B. für die Assimilationsbelichtung, stößt oft an wirtschaftliche Grenzen und ist immer seltener anzutreffen.

Mit dem Energiekalkulator ist der Restenergieanteil zwischen BHKW-Abwärme und Spitzelastanteil einfach zu ermitteln. Nur mit vernünftigen Vollaststunden des BHKWs deutlich über ca. 5000 Stunden ist deren Wirtschaftlichkeit rechenbar.