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Im Gegensatz zu zentralen Klimacomputern wird beim Einsatz von dezentralen Klimastationen jeder Abteilung eine eigene Automatisierungseinheit zugeordnet. Die einzelnen Klimazonen arbeiten autark und können getrennt bedient und betrieben werden. Siemens AG (Gewächshausautomatisierung), Düsseldorf/D und die Firma Roman Blümel (Gartenbauautomation und Steuerungstechnik) Wien/Ö, bieten solche Systeme an.
Hardwarebeschreibung
Bei der Siemens Gewächshaus Automatisierung kommen Geräte aus dem Simatic Spectrum zum Einsatz. Als zentrales Bedien- und Beobachtungssystem (B & B) dient ein PC mit der Oberfläche WinCC oder ProTool. Durch dieses Konzept werden die Einstellungen zentral von der PC-Station für alle Abteilungen (Häuser) ausgeführt.
Automatisierungskonzept
Das Kernstück der Siemens Gewächshausautomatisierung Siga bildet die Siga C7-Grundeinheit. Das Kompaktgerät beinhaltet die Simatic-Steuerung S7-315 und ein OP25 mit LCD-Anzeige und integrierten Folientasten. Alle analogen und digitalen Ein- und Ausgangskarten sowie die komplette Gewächshausautomatisierungssoftware sind ebenfalls im Paket inbegriffen.
Durch Reduzierung der Signalkabellängen wird einerseits die Verkabelung und Montage preisgünstiger, andererseits erhöht sich die Stör- und Ausfallsicherheit (z. B. bei Blitzeinschlag). Die Kommunikation aller Automatisierungseinheiten erfolgt über den Profibus, der wahlweise als Zweidrahtleitung oder Lichtwellenleiter für optimalen Blitzschutz ausgeführt wird. Der dezentrale Aufbau kann mit Simatic S7 und Profibus beliebig erweitert werden. Die Klimastation kann durch die genormten Schnittstellen mit anderen Automatisierungseinheiten vernetzt werden.
Ausführungen
Die Grundeinheit Siga C7-626 kann durch die Systemmodule an individuelle Gegebenheiten angepasst werden:
als dezentrale Klimastation für die autarke Automatisierung einer Abteilung
als übergeordnete Dünge- bzw. Bewässerungsstation für Einzel- und Matrixbewässerung
als Kesselhausstation zur Vorsteuerung von bis zu vier Kesseln nach Wärmemengenbedarf.
Sonderprogramme
Zusätzliche Programme sind die algorithmische Temperaturregelung über verschiedene Heizkreise und Lüftungen. Die Regelung der Luftfeuchte sowie die Einzel- und Programmsteuerung für Schattierung, Energieschirm und Verdunkelung sind ebenso variabel.
Die photoperiodische Belichtung, das Assimilationslicht, die Lichtsummensteuerung wie auch die CO2-Begasung gehören zum erweiterten Programm. Für die Siga- Grundeinheit ist standardmäßig ein Steuerungsschrank mit Profibus-Komponenten, Stromversorgung, Koppelrelais und Blitzschutzklemmen lieferbar.
Siga WinAC – Kompakt preiswert
Siga WinAC (Windows AutomationCenter) ist die auf einer leistungsfähigen Simatic PC-Baugruppe basierende Gewächshaus-automatisierung. Eine Anbindung an den Bürobereich oder an das Internet ist problemlos möglich. WinAC ist eine preisgünstige, im PC zu integrierende Hardware. Alle Automatisierungskomponenten können zentral verwaltet werden. Durch den Einsatz von Simatic S7-Systemkomponenten sowie einer speziell entwickelten Gartenbausoftware löst Siga WinAC Gewächshausautomatisierungsaufgaben wirtschaftlich und mit optimiertem Energieeinsatz.
Mit dem Programm steht eine Zukunft versprechende, preisgünstige und offene Systemplattform zur Verfügung. Die Verwendung des Betriebssystems Windows NT sowie von industriellen Standardschnittstellen können Zusatzprogramme und -funktionen, unterlagerte Steuerungen und Nebenanlagen einfach eingebunden werden.
Menüführung des Systems
Eine Vielzahl an Einstellungsmöglichkeiten bietet dem Gärtner eine breite Auswahl an Bedienungsvarianten. Durch die symbolische Beschriftung der Funktionstasten wird man in die Lage versetzt, sich einen schnellen Überblick über den gewünschten Anlageteil zu verschaffen.
Lichtabhängige Änderung des Sollwertes
Mit dieser Funktion kann der Temperatursollwert für die Heizung in Abhängigkeit vom Außenlicht um den eingegebenen Betrag angehoben bzw. abgesenkt werden. Beispiel: Die Pflanze benötigt für die Photosynthese zwei Formen der Energie. Zum einen die Lichtenergie (Hellreaktion), zum anderen die Wärmeenergie (Dunkelreaktion). Beide Formen sind für den Prozess der Photosynthese wichtig. Umgekehrt ist somit auch feststellbar, ob zu wenig Licht vorhanden ist. Dadurch wird auch weniger Wärmeenergie benötigt, was zur Energieeinsparung genutzt werden kann.
Um diese Technik nutzen zu können, müssen drei Werte eingestellt werden. Zwei davon dienen der Definition des Lichtbandes. Das Lichtband ist der Bereich der Lichtintensität, der durch einen Anfangswert und einen Endwert begrenzt wird. Lichtbandanfang und Lichtbandende werden für die Abteilung gemeinsam bei den allgemeinen Einstellungen für die Kennlinien eingegeben. Der dritte Wert ist der Betrag, um den der voreingestellte Heizungswert in Abhängigkeit vom Lichtband verändert wird.
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Schattierung mit Zeitprogramm
Neben der allgemeinen Einstellung für den Energieschirm besteht auch die Möglichkeit, den Schirm für einen festen Zeitraum zu sperren. Dies kann in den Sommermonaten von Nutzen sein. Bei Lichtwerten von 5 bis 6 kLux würde der Schirm auf Grund eines höheren Außenlichtwertes geschlossen. Im Sommer sorgt der hohe Außenlichtwert dafür, dass der Schirm bis spät in den Abend hinein geschlossen bleibt. Dieses Außenlicht kann den Pflanzen keinen Schaden mehr zufügen. Man kann das einfallende Außenlicht zur Energieeinsparung nutzen. Deshalb wurde die Schirmsperre (SP) eingeführt. Sie sorgt dafür, dass der Schirm innerhalb der einstellbaren Zeitwerte geöffnet bleibt.
Einstellen der Entfeuchtungsregelung
Zur Regulierung der Luftfeuchte in der Abteilung arbeitet das System mit der Größe „relative Feuchte“. Die „relative Feuchte“ ist das Verhältnis zwischen der Masse des in der Luft enthaltenen Wasserdampfes zur Masse des Wasserdampfes bei der Sättigung. Die Luftfeuchte ist ein Maß für die Größe des Wasserdampfanteiles. Die „absolute Feuchte“ ist das Verhältnis aus: Menge des in der Luft enthaltenen Wasserdampfes zum Volumen der feuchten Luft. Der Grenzwert ist die Sättigungsfeuchte. Übersteigt die Wassermenge diesen Wert, kommt es zur Kondensation des Wasserdampfes. Das führt dazu, dass sich der Wasserdampf niederschlägt. Dieser Niederschlag kann an den Kulturen zu Qualitätseinbußen führen.
Wärmepumpen im Aufwind
Eine Wärmepumpe nutzt die Energie aus dem Erdreich, aus dem Grundwasser oder aus der Luft. Die Firma Viessmann, Steinhaus/Ö, bietet ausgereifte Systeme zur Nutzung regenerativer Wärmequellen. Prinzip Kühlschrank
Ein Kühlschrank leitet die Wärme von innen nach außen. Eine Wärmepumpe arbeitet umgekehrt und leitet die Wärme von außen über ein Heizsystem nach innen ins Gewächshaus. Dabei erwärmt sich der Wärmeträger durch einen Verdichtungsprozess auf bis zu 65 °C . Auf diese Weise arbeiten Wärmepumpen so effizient, dass sie als alleiniger Wärmelieferant für Heizung und Warmwasser eingesetzt werden können. Heizkosten
Zur Gewinnung der natürlichen Wärme für die Heizung wird Strom benötigt. Die Heizkosten fallen weg. Eine Wärmepumpe erzeugt aus 1 kW Strom 3 bis 4 kW Wärme. Umweltschonung
Die Wärmepumpe nutzt die natürliche Energie, die von der Umwelt kostenlos zur Verfügung gestellt wird. Der Antrieb der Wärmepumpe kann mit „grünem Strom“ erfolgen – mit Wind- oder Wasserkraftwerken.Eignung für alle Gebäude
Für die Installation einer Wärmepumpe werden keine zusätzlichen Lagerräume benötigt. Ein Drehstromanschluss ist die einzige Voraussetzung für die Installation. Vitocal Wärmepumpen sind durch spezielle schalldämpfende Maßnahmen geräuscharm konzipiert.
