Entscheidungsgrundlagen bei der Planung im Gewächshausbau, Eindeckungsmaterial

Aufgabe der Gewächshäuser:

Gewächshäuser sollen optimale Wachstumsbedingungen während allen Jahreszeiten bieten und damit eine Ganzjahresproduktion ermöglichen. Zusätzlich tragen sie auch zu einer Qualitätsverbesserung und Arbeitserleichterung bei.

Früher wurden die Gewächshäuser nach den Kulturen, die darin angebaut wurden, benannt. Es gab Gurkenhäuser, Tomatenhäuser; im Zierpflanzenbereich: Nelken-, Rosen-, Palmhäuser usw.

Heutzutage müssen Gewächshäuser universeller genutzt werden können. Es ist jedoch nicht von der Hand zu weisen, dass je nach Kultur, die angebaut wird, sich dieser oder jener Gewächshaustyp besser oder schlechter eignet. Auch das Eindeckmaterial kann je nach Kultur variieren.

Je nach Kultur oder Ertragswert wird natürlich auch die mögliche Investition die Auswahl der Gewächshaustypen beschränken (Folientunnel oder Foliengewächshaus / Glashaus: Typ Venlo, Breitschiff oder Cabrio usw.)

Überlegungen bei der Planung

Gewisse Gesichtspunkte müssen bei einem Neubau einbezogen werden:

• Wie oben erwähnt: die Kulturen, die angebaut werden
• Kulturansprüche, also Ausstattung: Heizung, Inneneinrichtung, Bewässerung, Lüftung, Schattierung (Energieschirm) und Bedachungsmaterial
• Arbeitsorganisation: Türanordnung, Wegführung, innerbetrieblicher Transport, Arbeitserleichterung usw.
• Automatisierung: Klimaregelung
• Lage, Baurichtung, Bodenbeschaffenheit, Meereshöhe, Klima Baugesetzte und Produktionsweise (IP/Bio), spezielle Bestimmungen

Am Schluss muss die Rechnung gemacht werden: die Kosten mit dem möglichen Ertrag abwägen und natürlich muss der Absatz gewährleistet sein. Diese Einführung soll dem Planer aufzeigen, was für eine komplexe Angelegenheit der Gewächshausbau sein kann.

Licht im Gewächshaus

Der Wachstumsfaktor Licht steht im Gewächshaus in den Sommermonaten (März- September) den Pflanzen ausreichend zur Verfügung. In den Wintermonaten ist oft das Licht der begrenzende Faktor für ein optimales Pflanzenwachstum (niederer Sonnenstand, kurze Tageszeit, Nebel und häufig schlechtes Wetter).
Die Gesamtstrahlung der Sonne (Globalstrahlung) liegt im Wellenbereich von 290 bis 3’000 nm. Für die Pflanzen beeinflussbare Strahlung = 300 bis 800 nm. Photosynthetisch aktive Strahlung = 400-700 nm (PAR-Strahlung = Photosynthetically Active Radiation).

Im Gewächshaus erfolgt die Verminderung der Globalstrahlung durch folgende Faktoren:

• Absorption der Dachhaut (Glas, Folien usw.)
• Reflexion
• Die Verschmutzung (Algen, Schmutz, Schattierfarbe usw.)
• Konstruktion (Binder, Sprossen, Rinnen)
• Installationen im Gewächshaus (Energieschirm, Bewässerung, Heizung usw.)
• Kondenswasser an der Unterseite der Dachhaut
• Einfallwinkel der Strahlen durch die Dachhaut

Die effektive Strahlung bei den Pflanzen im Gewächshaus beträgt knapp 50% der Globalstrahlung im Freien. Die Messung der Lichtdurchlässigkeit von Eindeckungsmaterialien wird bei gerichtetem, senkrechtem Lichteinfall direkt unter dem Material gemessen. Dies entspricht richtigerweise nicht dem Pflanzen verfügbaren Licht im Pflanzenbestand.

Die Lichtverhältnisse im Gewächshaus hängen vor allem vom Material, das für die Gewächshaushülle verwendet wird, ab. Ebenso wie die Lichttransmission ist auch das Spektrum des Lichtes zu beachten. Es spielt auch eine Rolle, ob das Licht direkt oder gestreut zu den Pflanzen gelangt.

Die UV-Lichtdurchlässigkeit von Materialien ist ein Qualitätsmerkmal, das für die Produktion von Pflanzen, Gemüse und Früchten immer mehr an Bedeutung gewinnt.

Aber auch der Geschmack lässt sich mit UV-durchlässigem Material positiv beeinflussen. So liegt es auf der Hand, dass die Glasanbieter und Folienanbieter die UV-Durchlässigkeit von Abdeckmaterial ständig verbessern.

Die Vorteile der Strahlendurchlässigkeit haben aber auch Nachteile:

• Verbrennungen im Sommer (vor allem bei neuen Folien)
• Schlechtere Wärmerückhaltung (fehlende Barriere für langwellige Wärmestrahlung)

Beide Nachteile können mit Doppeleindeckung zum grossen Teil wieder wettgemacht werden mit dem grossen Vorteil einer Isolation.

Sowohl bei Glas als auch bei Folien ist eine Entwicklung zur Verbesserung des Strahlungsverlustes im Gange, die sogenannte NIR-Blockade:

Die Strahlung über 800 bis 3’000 nm werden von den Pflanzen nicht gebraucht und heizen Pflanzen und Gewächshaus unnötig auf. Diese Strahlung (NIR = Nahes Infrarot) werden auf der Oberfläche reflektiert oder absorbiert (nicht durchgelassen).

Eindeckmaterialien

Es ist richtig, dass die Lichtdurchlässigkeit eine Rolle im Wachstum der Pflanzen spielt, aber ebenso wichtig ist das Spektrum, das die Pflanzen erreicht und die Rückhaltung des Strahlungsverlustes.

Beim Glas ist punkto UV-Durchlässigkeit in den letzten Jahren eine Verbesserung erreicht worden.

Im Zierpflanzenbau haben die durchlässigen UV-Gläser eine bedeutende Rolle: kompakterer Wuchs und intensivere Blütenfarben. Bei Beeren und Früchten werden die Ausfärbung und die Geschmacks-bildung verbessert.

Glasarten für Gewächshäuser

Glas: (Grundelemente, Quarzsand, Kalkstein und Soda)

Im Gewächshausbau verwendet man normalerweise ein Glas in 4 mm Stärke. Das Glas sollte keine Schwankungen in der Dicke aufweisen (Verminderung der Hagelfestigkeit).

Herkömmliche Gläser:

•  Garten-Blankglas:
  Immer noch das meist verwendete Glas (K-Wert 5.8W/m²).
  Es ist beidseits glatt und sollte überall gleich dick sein (4 mm).
  Handelsbezeichnung: Floatglas, UV-A-durchlässig (A= 320-380 nm), gängiges Glas.
• Garten-Klarglas (gehämmertes Glas):
  Die eine Seite ist genörpelt. Die Strahlen werden gebrochen (gestreut), dadurch ergibt sich
  diffuses Licht. Dieses Glas wird heutzutage praktisch nicht mehr eingesetzt (wurde früher vorwiegend für Steh- und Giebelwände verwendet).
  Nachteile:
  – hagelempfindlich
  – Schwachstellen in der unterschiedlichen Glasdicke
  – schwierige Bearbeitung
  – kaum noch erhältlich (lange Lieferfristen)

Float-Glas direktes Licht, war bis vor kurzem in der Produktion das weitaus meist verwendete Glas

Ein altes noch gut funktionierendes Gewächshaus mit gehämmertem Glas Eingedeckt (diffuses Licht)

Neue Gläser

•  Beschichtetes und strukturiertes Glas:
  Mit einer Antireflexionsbeschichtung (AR-Glas), sorgt für eine höhere Lichtdurchlässigkeit
  (ca. 5%) und für diffuses Licht (+ 7% mehr als normales Glas. Vor allem im Winter einen
  grossen Vorteil).
• Der Trend liegt je länger je mehr bei diffusem Glas:
  Das Licht wird stärker gestreut (Haze-Faktor / Dunst-Faktor).
  Hier haben wir eine bessere Lichtverteilung (weniger Schattenwirkung).
  Vor allem bei hohen Kulturen wie Tomaten, Gurken usw. wichtig, denn das Licht dringt besser in den Pflanzenbestand ein.
  Haze-Faktor (Diffusität):
  – Glas in verschiedenen Abstufungen erhältlich (20-70%)
  – Dauerhafte Beschichtung (einseitig eingebrannt)
• Weissglas (Floatglas mit eisenarmem Sand / weisse Schnittkante):
  Sehr hohe Lichtdurchlässigkeit (auch mit Haze-Faktor möglich).

•  Alternative an bestehenden Eindeckungen (Temporäre Haze (Diffusität)-Beschichtung):
  Mit speziellen diffusen Schattierfarben können temporäre Beschichtungen auf Normalglas
  (Floatglas) gespritzt werden. Ist nicht auf Dauer und muss periodisch wiederholt werden.

Die Variation der selektiven Durchlässigkeit von Glas ist begrenzt, die Modifikation von Kunststoffen
dagegen unbegrenzt möglich.

• Planilux Diamant = UV-B-durchlässig (B=300-320 nm), wird eher nur im Zierpflanzenanbau eingesetzt (teuer).

Sicherheitsglas

Wo Publikumsverkehr herrscht oder in Hagelgebieten wird Sicherheitsglas verwendet.

• ESG
  Einscheiben Sicherheitsglas ist gehärtetes Glas.
  Die Eigenschaft von ESG wird bei Bruch sichtbar: es springt in ganz kleinen Stücken und vermeidet so schwere Verletzungen.
  Zudem ist es gegenüber Hagel einiges Widerstandfähiger als ungehärtetes Glas.
  Das Schneiden ist jedoch nur mit Lasertechnik möglich und das Verlegen muss sorgfältig erfolgen (seitlicher Druck vermeiden).
• VSG
  Verbundsicherheitsglas ist dort wo Publikumsverkehr herrscht von Bedeutung.
  Es ist ein teilgehärtetes Glas mit einer innenliegenden Folie, die wie eine Armierung dient.

Alle oben beschriebenen Glasarten sind als gehärtetem Glas oder als Verbundsicherheits-Glas erhältlich.

Isolierglas

• Isolierglas ist ein Doppelglas mit einer Argon-Gasfüllung. Isolierglas wird in der Produktion nur in Giebel- und Stehwänden eingebaut.
  Isolierglas hat eine gute Wärmeisolation: K-Wert 3 W/m² (4mmGlas /12mm Gas/ 4mmGlas).
• Wärmeschutz- Isolierglas ist ein Isolierglas, womit die Innenseite eine Beschichtung (Wärme-Reflektierung) aufweist. Sehr gute Isolation K-Wert 1,3W/m² (4/12/4mm).
  Wärmeschutz-Glas ist nur in der Kombination mit Doppelglas sinnvoll, da die Wärmereflexion im nassen Zustand nicht funktioniert.

Isolierglas und Wärmeschutzglas weisen Lichtverluste von 10% und mehr auf.
Der Einsatz in der Produktion ist nicht nur deshalb, sondern auch aus Preisgründen und nur für Spezialkulturen aus tropischer Herkunft, eine Option.
Die Energiekosten werden in Zukunft ein immer wichtiger Faktor.

Die Entwicklung geht weiter, siehe Zineg-Versuchsgewächshaus!

Kunststoffplatten

Zur Isolierung von Gewächshäusern werden oft Doppel- und Dreifachstegplatten mit Hohlkammern verwendet.

•  Polycarbonat (PC) Doppel- oder Dreifachstegplatten (K-Wert 3.5 W/m² SDP 8mm)
   PC-Platten sind grundsätzlich für den Dachbereich eines Produktionshauses nicht geeignet.
  Die Lichtdurchlässigkeit vor allem in UV-Bereich sind schlecht und das relativ schnelle Altern
  (10 Jahre) machen die Platten zu einem Produkt, das nur für Steh- oder Giebelwände
  eventuell noch für Verkaufsgewächshäuser geeignet ist.
  Vorteile: sie sind gut bearbeitbar, als neu relativ hagelfest und schwer entflammbar.

•  Acryl Doppel- oder Dreifachstegplatten (Plexiglas^®)
  Plexiglasplatten haben neben der guten Isolation (K-Wert 2.5W/m² SDP-16mm) sehr
  gute Lichteigenschaften (über 90% Transmission und dazu noch UV-durchlässig).
  Bis 2016 war die Alltop-Plexiglas-Doppelstegplatte die meist verwendete Acryl-Platte.
  Sie ist aber sehr hagelempfindlich und auch brennbar. Diese zwei Nachteile sind der Grund,
  dass sie nicht häufiger zur Anwendung kommt. (Es gibt noch eine ‘Robuste‘, die jedoch
  wieder das UV-Licht filtriert.)
  Neu seit 2017 ist eine Platte (Plexiglas^®-Resist AAA diffus SPO 16/64 ORS 09D) mit einer
  guten Hagelfestigkeit und einer sehr guten UV-Durchlässigkeit auf dem Markt.
  (Die Licht Transmissionswerten sind noch nicht alle ausgewertet.)
  Der Brennbarkeitsaspekt bleibt aber immer noch als Negativpunkt.
  Es bleiben aber hier sehr viele positive Punkte, die für eine Verwendung dieser Platte
  sprechen.
  Gute Lichteigenschaften ohne grosse Alterung und leichte selbsttragende Platten, die eine
  leichtere Konstruktion erlauben als Doppelglaseindeckungen. In der Diskussion um die
  Energieeffizienz spricht vieles für diese Platte.
  Acryl Platten sind dort, wo Publikumsverkehr herrscht, wegen der Brennbarkeit nicht erlaubt.

Andere Kunststoffplatten, wie PVC- oder Polyesterplatten, sind für den modernen Gewächshausbau nicht geeignet.

Folien

Bei Folien ist es die chemische Zusammensetzung, die den wichtigen Unterschied zwischen den Folienarten ausmacht.
In der schweizerischen Produktion findet man zur Eindeckung von Gewächshäusern und Tunnel
folgende Folientypen:

• PE-Folie (Polyethylen), UV-stabilisiert
• PE-Noppenfolie als Keder-Luftpolsterfolie bekannt
• EVA-Folie (Ethyl- Vinylacetat-Copolymer)
•  ETFE (Ethylen Tetrafluorethylen)

Ab sofort gehen wir mit neuen Folien in die Zukunft

Die neuen Folien sind wahre Hightech-Produkte mit besserer Haltbarkeit, Reisfestigkeit und Lichtdurchlässigkeit.
Durch die Möglichkeit die Folie mehrlagig (bis zu 7 Lagen) zu produzieren, können verschiedene Additiven beigemischt werden. Somit können Strahlungsfilter fast nach Wunsch eingebaut werden. Auch Antitau-, Antinebel-, staubabweisende und chemikalienintolerante Eigenschaften sind Serienreif auf dem Markt erhältlich.

Beispiele: Folien mit mehr UV-Durchlässigkeit ergeben bessere Ausfärbung und mehr Geschmack in Obst- und Beerenkulturen. Oder man wählt bei geheizten Tunnel eine Folie mit IR-Sperre um eine bessere Thermizität (Wärmerückhaltung) zu bekommen. Damit erzielt man in der Nacht eine Wärmerückhaltung und am Tag einen geringeren Wärmeeintrag.
Auch die Diffusität (Lichtstreuung) kann mehr oder weniger ausgewählt werden.

Die neue Generation Folien werden mit dem Zusatz ‹Metallocene› versehen, was einen exzellenten mechanischen Wert ergibt. Die extrem reisfesten Folien sind mit 180 my dünner als die üblichen 200 my Folien und haben die besseren Werte.

Vorteile dieser neuen Generation:
– geringeres Gewicht
– günstiger im Preis
– höhere Lichtdurchlässigkeit
– bessere Sturmsicherheit
– höhere Widerstandsfähigkeit

Die modernen PE-Filter-Folien (Zusammenfassung)

Die mehrschichtigen Folien werden in getrennt unterschiedlichen Folienschichten extrudiert und zusammen zu einer Folie mit den gewünschten Eigenschaften geblasen.
Unter anderem werden Wirkungen auf Längenwachstum, Ausfärbung, Geschmack bei Gemüse und Früchte und die Wärmerückhaltung im Gewächshaus erzielt.

Mögliche Eigenschaften:
– Lichtselektionierung (z.B. UV-durchlässig, IR-Sperre usw.)
– Antitau-, Antinebel-Wirkung
– Haze-Effekt (Lichtstreuung – diffuses Licht)
– Chemieresistenz (z.B. gegen Kupfer, Chlor usw.)
– Staubabweisend

7-schichtige Folien mit 2 x 3 Schichten und einer offenen Zwischenschicht sind auf dem Markt ebenfalls erhältlich. Zweck dieser Folie ist eine Doppelfolie zum Aufblasen in einer Folie integriert. (Achtung: hier ist das Gewicht zu beachten, 2×180 my=360 gr/m².)

Mit den verschiedenen Baukästen können viele Wünsche vereinigt werden. Es wird für den Anwender aber nicht einfacher die richtige Lösung zu finden. Alle Folien sind auch nicht immer bei den Lieferanten am Lager und damit sofort verfügbar (eine frühe Bestellung ist notwendig). Eine gute Fachberatung kann auf jeden Fall sinnvoll sein.

Achtung
Bei allen PE- + EVA-Folien ist zu beachten, dass Pflanzenschutzmittel nicht direkt auf die Folie gespritzt wird!
Cu (Kupfer) greift die Folie an. S (Schwefel), Fe (Eisen), Cl (Chlor) und Br (Brom) schaden der Dauerhaftigkeit
(bei Antitropffolien werden diese Schäden noch verstärkt).

ETFE (Ethylen Tetrafluorethylen): die Lichtdurchlässigste

Die vor einigen Jahren als neu bezeichnete ETFE-Folie ist eine über 30 Jahre alte Folie, die am Anfang ihrer Geschichte als Teflon-Folie erhältlich war aber kaum im Gewächshaus zum Einsatz kam.
Der neue Gewächshauseinsatz kam mit dem Marktname F-Clean (auf dem Markt gibt es zwei Markennamen F-Clean^® und TFE90^®).
Die Vorteile von ETFE-Folien sind nicht nur die unübertroffene sehr hohe Lichtdurchlässigkeit sondern auch aufgrund der feinen Oberfläche die selbstreinigende Wirkung (darum auch der Marktname F-Clean).
F-Clean gibt es auch in diffuser Form und in rötlicher Einfärbung. Die rötliche Einfärbung wandelt die Wellenlängen von 500-600 nm (grün) zu einem Teil in die Wellenlänge 600-700 nm (Rot) um, das für eine höhere Photosynthesen-Leistung sorgt.

Aber auch diese Folie hat Nachteile:
–     ETFE ist sehr teuer 16-18 Fr./m² (= wie Glas)
–    Schlechte Wärmerückhaltung, was eine aufblasbare Doppeleindeckung erfordert
–    Durch die glatte Oberfläche ist ein Aufspritzen von Schattierfarben nicht möglich
–    Der Lärmpegel bei Regen ist im Gewächshaus sehr hoch
–    Die Folie kann nicht auf alle Konstruktionen verwendet werden (mangelnde Elastizität)
–    Die sehr dünne Folie, zwischen 60 und 100 my, ist für Hagel sehr empfindlich
–   (die Versicherbarkeit dieser Folie ist noch nicht gelöst)

Die grossen Vorteile:
–    Hohe Lichtdurchlässigkeit
–    Lange Lebensdauer
–    Schwer entflammbar
–    Selbstreinigend

ETFE-Einfachfolie ohne Isolationswert direktes volles Spektrum=Freilandbedingungen

EVA-im Vergleich zu ETFE-Folie, Isolation durch Doppelfolie. ETFE mit sehr hoher Lichttransmission

ETFE-Folie wird neu als Innenbespannung mit einem Zwischenraum unter die Glaseindeckung verwendet, der K-Wert liegt bei dieser Kombination ca. 3,9 W/m².
(Achtung: hier bewegen wir uns unter einer isolierten Dachfläche, was mit einer höheren Schneelast verbunden ist!)
Die Energieeinsparung gegenüber Einfachglas dürfte bei ca. 45% liegen.

Polydress^® LP-Keder-Folie 

LP-Keder-Folie ist eine Luftpolsterfolie (LP = Luftpolster), ähnlich einer Noppenfolie aber aus reisfestem PE-Material. Die einzigartige Luftpolsterfolie hat eine sehr gute Wärmedämmung mit sehr guten diffusen Lichteigenschaften und ist damit eine empfehlenswerte Alternative zu Glas oder Doppelfolie!
Über 30 Jahre Erfahrung mit LP-Keder haben eine enorme Langlebigkeit und Stabilität dieser Luftpolsterfolie ergeben (über 20 Jahre).
Die Lichtdurchlässigkeit liegt mit 83% über den der Doppelfolie (2 x 180 my PE = 80%) und der Lichtverlust ist nach 25 Jahren unter 5%.
Die sehr gute Lichtdurchlässigkeit wird mit der diffusen Lichtstreuung unterstrichen.
Diese Eindeckung erfordert die dazu passenden Profile mit der entsprechenden Nut und ist für eine Breite von 2.00 m Sprossenabstand gerechnet.
Der K-Wert ist sogar mit 3.3 W/m² besser als 8 mm PC-Doppelstegplatten.
Die LP-Kederfolie eignet sich nicht nur für neue Gewächshäuser, sondern auch um alte Glashäuser neu einzudecken.
(Damit können alte Energieschleudern zu modernen gut isolierten Gewächshäusern umgebaut werden).

Entscheidung!

Die Klimatisierung unter Doppeleindeckung erfordert mehr Aufmerksamkeit und kann sich als bedeutend schwieriger erweisen als unter Einfachverglasung.
Das nächste Thema: Klimatisierung unter den verschiedenen Eindeckungen ist also auch schon gegeben und ist ein spannendes Thema.