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Thema: Gewächshaus Beheizung Antwort senden Neuen Beitrag erstellen
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Connex
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Zitat Connex Antwortbullet Thema: Gewächshaus Beheizung
     22-Sep-2012 um 02:04
Hi all,

mein Gewächshaus ist nun errichtet. Es ist Drei-Schiffig, hat ein Gesamtfläche von 93m² (10x9,3m). Verbaut sind 16mm Dreifachstegplatten. Da der Winter rasant näher kommt ist nun die Beheizung ein wichtiges Thema. Ich versuche hierzu gerade die Heizlast zu berechnen, was mich aber durch die "Dreischiffe" etwas verwirrt. Das Gewächshaus steht auf einem 1m in die Erde eingelassenen 25cm dicken Betonstreifenfundament welches mit 10cm Styrodurplatten nach Aussen hin isoliert ist. Das Gewächshaus wird im Winter mit Noppenfolie umwickelt. Es sind 2 horizontale Lagen Energieschirme verbaut (lt. Hersteller hat der Aluenergieschirm 63% Energieersparnis, der durchsichtige PE Schirm 45%). Boden ist nach unten nicht isoliert (keine Bodenplatte)
Das Gewächshaus besteht aus 3 Schiffen, die jeweils 10x3,1m messen, ist aber innen Nahtlos verbunden. Die Firsthöhe ist 2,5m (bis Erdniveau, 3,5m bis zum tatsächlichen, versenkten Boden), Traufenhöhe ist 1,65 (resp. 2,65m) und First-Traufe ist ebenfalls 1,65m
Berechne ich den Aussenflächenwert nun vom Boden ausgehend oder ab Erdkante?  Muss ich jedes Schiff einzeln errechnen oder passt die Formel:
  • Flächen beider Stehwände = 2 * Länge * Traufenhöhe  = 2*10*1,65 (oder 2,65?)
  • Flächen der Giebelwände bis Traufenhöhe=2 *Breite * Traufenhöhe = 2* 9,3 * 1,65 (2,65?)
  • Fläche der Giebelspitzen = Breite * (Firsthöhe - Traufenhöhe) = 3* 3,1 *(2,5-1,65)
  • Beide Dachflächen = 2 * Länge * gemessene Strecke von Traufe zu First = 6*10*1,65

nach meine Berechnung (bis Boden angenommen) komme ich so auf knapp 210m²


lt. diesem netten Rechner: http://www.littlegreenhouse.com/heat-calc.shtml  würde ich dann bei diesen 2260 squarefeet Aussenfläche, bei min.10°C Innentemperatur, max. -25C aussentemperatur und den bei uns durchschnittlich -2°C Monatswintertemperaturen knapp 2000KW/Monat benötigen (ohne Enegieschirm, Noppenfolie und co. zu berücksichtigen). Ist das realistisch?

Gasheizung - es werden neben Palmen und Orchideen auch subtropische Reptilien in dem Gewächshaus gepflegt, daher ist ein zu hoher Co2 Wert also nicht wirklich erwünscht. Dennoch eine Überlegung wert oder durch die Tiere sinnlos? Ich dachte an Katalytheizer von Biogreen oder dieses Gerät: http://www.hotboxhydroponics.co.uk/products/gas-hotbox/4/cat

Elektroheizung - Biogreen Phoenix, 3-4 Stück

Pellettheizung?

ein Anschluss an die Hausheizung ist NICHT möglich, das Gewächshaus ist 60m vom Haus entfernt.


bin für jede Hilfe/ jeden Rat dankbar

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RainerD.
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Zitat RainerD. Antwortbullet 22-Sep-2012 um 11:12
Interessant wären hier mal die Wärmedurchgangskoeffizienten der Stegplatten, des Energieschirms usw.

Eigentlich müsste man den Wärmeverlust oberirdisch, am Fundament für den Erdboden und für den Erdboden nach unten seperat berechnen.

Zu letzterem braucht man dann auch noch die Bodentemperatur in der entsprechenden Tiefe. Der Boden wird denke ich mal schon einige cm durchfrieren, deshalb ist das nicht ganz zu vernachlässigen.


Wenn du allerdings auf 2000kWh im Monat kommst (ich würde mal sagen, das ist nicht ganz realitätsfremd) kommst du mit Strom auf 400-450€ im Monat, bei Öl immernoch 200l Heizöl im Monat hin. Am billigsten ist glaube ich immer noch Scheitholz. Der Energieverbrauch liegt übrigens schon im Bereich eines EFH. Aber dein Gewächshaus ist ja schon fast so groß wie ein Haus


Mal grob überschlagen, bei einem K-Wert von 2,8 (hab jetzt einfach mal den von Doppelstegplatten genommen) komme ich auf eine erforderliche Heizleistung von 20,6kW (das hat unser Heizkessel in etwa LOL ) das sollten also 2 von diesen Gas Hotboxes schaffen.


EDIT2: wie du aber auf 2000kWh im Durchschnitt kommst ist mir nicht ganz klar. Die Temperaturen hast du schon in Fahrenheit umgerechnet, oder?



Bearbeitet von RainerD. - 22-Sep-2012 um 14:04
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Connex
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Zitat Connex Antwortbullet 23-Sep-2012 um 01:43
Hi Rainer,

danke für die AW.
16mm dreifachstegplatten haben 2.3K Wert.
2 Energieschirme sollen lt Inet den K Wert um 40-50% senken können. Die Noppenfolie abermals um 30-50%. Indem Rechner habe ich diese Wert nicht berücksichtigt sondern nur die Stegplattenwerte.
Selbstverständlich habe ich in Fahrenheit gerechnet.
Die 20,6KW sind für mich nicht nachvollziehbar, ebenso sind beim Verbund bei 2000kWh unter 200€ im Monat fällig.
Holz mag billig sein wenn man es selbt hat und gut wenn man andauernd zuhause ist. Beides trifft leider nicht zu.
Temperaturwunsch: 10°C (50F), Aussentemperatur tiefstwert: -20C (-4F), Bodenfrostgrenze 80cm. Durschnittliche Temperatur von Nov-Feb = -0,4C (33F)
209m² Gesamtaussenfläche (hab ich es wie beschrieben richtig berechnet?) = 2250 square feet, heatlosvalue von ca. 0.4 (1/2.3) ergibt 1600KWh.

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RainerD.
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Zitat RainerD. Antwortbullet 23-Sep-2012 um 11:35
Ok, jetzt wird das verständlicher.

Die Außenfläche habe ich jetzt nicht nachgerechnet, eine kleine Skizze wäre dabei recht hilfreich für mich.


Bei den Angaben zu den Energieschirmen und der Noppenfolie bin ich ein bisschen vorsichtig, gerne werden die Werte etwas geschönt, oder gelten nur unter bestimmten Bedingungen. Ich werd mir die Teile mal genauer anschauen. Bei der Noppenfolie hätte ich rein aus dem Bauch raus angenommen, dass sie die Sache um etwa 5-10% verbessert. Auch das kann man genauer ausrechnen, aber ob es sein muss... Big%20smile (*)


Habe jetzt auch nicht damit gerechnet, dass der Strom bei euch in Österreich so billig ist (klar, wenn fast alles aus Wasserkraft kommt).

Die 20,6 kW sind die Wärmeleistung die bei der niedrigsten Außentemperatur durch die Stegplatten nach außen verloren geht (ohne Energieschirme und Noppenfolie).

Formel: Q = A * (Ti -Ta) * k     Einheiten:    [m² * K * W/(m²*K)]

1/k würde den Wärmedurchgangswiderstand ergeben (höherer k-Wert ist eine schlechtere Dämmung).

dann haben wir also bei 209m², -25°C min. Außentemperatur (vom 1. Post) und 10°C Solltemperatur innen (macht eine Differenz von 35K) bei einem K-Wert von 2,3:

209m² * 35K * 2,3 W/(m²*K) = 16824,5W, also 16,8kW. (wegen dem angenommen k-Wert von 2,8 würden hier 20,6kW rauskommen).

bei 40% Verbesserung mit dem Energieschirm (-> kneu = 2,3*(1-0,4) = 1,38) mit dem Energieschirm: 10,1kW




Bei durchschnittlich -0,4°C Außentemperatur sind immerhin noch gut 3kW nötig um innen die 10°C zu halten (mit Energieschirm 40%). Da komm ich mit 24h*30d auf 2200kWh/Monat.

(der Rechner von littlegreenhouse.com gibt mir hier einen etwa dreimal so hohen Wert aus, ob die vielleicht Lüften berücksichtigt haben, oder die Formel etwas anders aufgebaut ist?)


Jetzt haben wir mal den Wärmeverlust oberirdisch. Im Boden schauts etwas anders aus, ich schau mir das später mal genauer an.

(*) Übrigens: die Noppenfolie außen rum bringt schon was: es wird nämlich gerne der Wärmeverlust durch Konvektion "vergessen". Die "Kühlleistung" die ein -20 Grad kalter Wind hat, ist enorm. Zum einen soll das die Noppenfolie verhindern, zum anderen erhält man nochmal eine zusätzliche Luftschicht (die wirkt isolierend) die ebenfalls die Temperatur an der Außenseite der Stegplatten erhöht und damit die Wärmestrom reduziert. Obs jetzt 20, 30, oder 50% sind kann ich aber auch nicht direkt sagen.


PS: ich hoffe da sind keine Rechenfehler drin und ich denke, dass auch alle anderen das verstehen.



Bearbeitet von RainerD. - 23-Sep-2012 um 11:36
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Fagus
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Zitat Fagus Antwortbullet 23-Sep-2012 um 12:27
Hallo,

ebenso sind beim Verbund bei 2000kWh unter 200€ im Monat fällig.


ja, das ist aber nur der reine Strompreis. Mit den diversen Zuschlägen kommt man ganz grob gerechnet auf das Doppelte.

Schau mal z.B. hier:

http://www.e-control.at/de/konsumenten/service-und-beratung/toolbox/tarifkalkulator/tarifkalkulator-application

Grüße,
Gerald


Bearbeitet von Fagus - 23-Sep-2012 um 12:31
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Zitat Connex Antwortbullet 24-Sep-2012 um 15:13
Hi,

anbei einmal die Frontansichtsskizze und Vogelperspektive.
hatte ein paar falsche Werte im Kopf, was auf der Skizze steht ist nun 100% korrekt! Komme da in meiner Aussenflächenkalkulation auf 165m² (ohne Fundament, welches 38,6m² Aussenfläche ausmacht) . Sehe ich das richtig?


Bearbeitet von Connex - 24-Sep-2012 um 15:17
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Zitat stoniW Antwortbullet 24-Sep-2012 um 15:51
Also wenn ich 9,3 m x 10, 05 m rechne komme ich auf eine Grundfläche von 93,47 m2 oder?
L.G.stoniW
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Zitat Fagus Antwortbullet 24-Sep-2012 um 15:59
Ehrlich gesagt glaube ich, dass man den Energiebedarf da gar nicht seriös berechnen kann.

Denn erstens hängt es stark vom konkreten Wetter ab (Sonnenscheinstunden? Schneelage auf dem Dach?), zweitens wird der Boden einiges an Wärme liefern. Wieviel, das wird wiederum von der Wärmeleitfähigkeit des Bodens abhängen (feuchter Lehmboden - eher hoch, Schotterboden - eher gering).

Grüße,
Gerald
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Zitat Connex Antwortbullet 24-Sep-2012 um 16:38
Original erstellt von: stoniW

Also wenn ich 9,3 m x 10, 05 m rechne komme ich auf eine Grundfläche von 93,47 m2 oder?


Grundfläche, ja. Es geht aber um die Gesamtaussenfläche ;-)
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Zitat Connex Antwortbullet 24-Sep-2012 um 16:41
Original erstellt von: Fagus

Ehrlich gesagt glaube ich, dass man den Energiebedarf da gar nicht seriös berechnen kann.

Denn erstens hängt es stark vom konkreten Wetter ab (Sonnenscheinstunden? Schneelage auf dem Dach?), zweitens wird der Boden einiges an Wärme liefern. Wieviel, das wird wiederum von der Wärmeleitfähigkeit des Bodens abhängen (feuchter Lehmboden - eher hoch, Schotterboden - eher gering).

Grüße,
Gerald


Klar werden Sonnentag den Schnitt senken und verbessern, das hoffe ich ja stark. Schnee am Dach sollte ja durch die Beheizung eher weniger sein. Aber die Heizung muss, ausgehend davon das 4 Monate keine Sonne scheint, berechnet werden. Es handelt sich um einen Lehm/humusboden. Die Erdwärme sollte ja grundsätzlich 5°C herum halten können, deshalb ist das ganze ja 1m tief "versenkt".
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Zitat Fagus Antwortbullet 24-Sep-2012 um 17:17
Klar, für die Dimensionierung der Stromanschlüsse brauchst du den "worst case". Ich nehme einmal an, das wird der von Rainer berechnete Wert von 20 kW oder so sein. Die 40 % Ersparnis durch den "Energieschirm" kommen mir übrigens eher unrealistisch vor, wenn die Skizze stimmt (der hilft ja bei dem Wärmeverlust durch die Seitenwände nicht, oder?).

Bei 230 V also so an die 80 A, das wird schon eine lustige Anlage. Vielleicht bekommst du da schon den Stromtarif für Industriebetriebe Wink

Grüße,
Gerald


Bearbeitet von Fagus - 24-Sep-2012 um 17:18
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Zitat RainerD. Antwortbullet 24-Sep-2012 um 18:00
Das schaut jetzt fast schon wie eine Klausuraufgabe im Fach Wärmeübertragung aus LOL

Danke für die Skizze, es ist also nicht alles so, wie ich es mir bisher gedacht habe.

Die Energieschirme sind nur an der Decke? Dann verbessert sich auch nur der k-Wert für die Dachfläche. Ich war bisher der Annahme, dass die Energieschirme direkt an den Stegplatten anliegen. Sind die eigentlich ohne Lücken über der Grundfläche angebracht? Andernfalls strömt ja warme Luft dran vorbei und die Wirkung geht verloren.

Ich glaube, man darf annehmen, dass die Temperaturänderung von der Erdoberfläche bis in 80cm Tiefe linear verläuft. Für die Bodentemperatur zu bestimmten Jahreszeiten sollten bestimmt irgendwo Daten vorliegen, die könnte man notfalls zur genaueren Berechnung heranziehen. Auf dieser Seite habe ich jedenfalls mal welche gefunden, aber es steht nichts dran für welche Gegend die gelten http://saekular.pik-potsdam.de/klima/de/include/frame_boden_vor.htm

Also in 1m Tiefe kann es durchaus mal Frost geben, der tiefste Mittelwert ist allerdings bei 2°C. Lehm hat übrigens eine Wärmeleitfähigkeit
λ von 0,47 bis 0,93 W/(m*K)
(und daraus jetzt die Wärmeleitfähigkeit in W/(m²*K) bis in eine Tiefe, wo 10°C herrscht, berechnen Confused).

Hast du die Möglichkeit die Pflanzen gegen Erdkontakt nach unten zu isolieren? Dann habens die Wurzeln nicht ganz so kalt.

Ich schätze allerdings den Wärmeverlust über den Boden auf 10-15% auf den vom Rest, deshalb spare ich mir jetzt erstmal die Rechnung.


Erstmal geht es ja um die nötige Heizleistung für die kälteste mögliche Temperatur. Wie dann der durchschnittliche Energiebedarf aussieht hängt dann stärker von den restlichen Einflüssen ab, aber es wird eher weniger sein, wenn man zusätzliche Wärmeeinstrahlung vernachlässigt. Gut, im Endeffekt kann es sein, dass sich Connex eine Gasheizung einbaut, wo vom tatsächlichen Energiebedarf nacher eine Elektroheizung als insgesamt günstiger herausstellt (Anschaffungskosten und zusätzliche Vorteile wegen CO2).

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Zitat Fagus Antwortbullet 24-Sep-2012 um 18:08
Ganz wesentlich für relativ geringe Energiekosten wird auch sein, dass man die Erwärmung bei Sonnenschein "zwischenspeichern" kann und sie nicht durch einen automatischen Lüfter bei zu hoher Temperatur nach außen entweicht. Vielleicht durch große Wasserbecken oder -kanäle (so ähnlich haben schon die Inka gewirtschaftet)?

Grüße,
Gerald
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Zitat RainerD. Antwortbullet 24-Sep-2012 um 20:47
Das mit dem Stromanschluss stimmt allerdings...

16 bis 20kW sind nicht ohne weiteres machbar, da wäre ein 380V Anschluss mit mind. 25A nötig. Was dann der Energieversorger sagt ist wieder ein anderes Thema.

Eine Speicherung wär auch denkbar. Die einfachste Methode wären schwarze Speichersteine auf dem Boden und die Betonwand evtl. schwarz streichen.

Wenn ich mich nicht verrechnet habe, dann geht über die Betonwand etwa 350W nach Außen an die Erde ab (errechneter k-Wert von 0,376 W/(m²*K) ). Also nicht so dramatisch viel.


EDIT: ich komme zwar auf 169,9m² und 38,7m², aber das passt schon



Bearbeitet von RainerD. - 24-Sep-2012 um 21:12
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RainerD.
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Zitat RainerD. Antwortbullet 28-Sep-2012 um 16:31
Halte uns mal über dein Projekt auf dem laufenden, finde das recht interessant.
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Zitat Connex Antwortbullet 29-Sep-2012 um 23:45
Hi,

ja, werde ich machen.  Ich bin jetzt dabei abzuklären wie es Stromtechnisch aussieht bzw. ob ein Anschluss an die Fernwärme sinn macht. Ein Warmlufterzeuger der mit Gas betrieben wird mit 17KW wäre derzeit mein Favorit.
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