Servus,
mal eine (für mich) knifflige Frage:
Wir haben im Garten ein kleines Gewächshaus (ca. 4m³ Volumen), gebaut aus 8mm Stäbchenplatten und Plexiglas.
Die Temperaturen im Gewächshaus weichen stark von der Umgebungstemperatur ab. Daß dies bei Sonne passiert, ist klar, da die IR- Strahlung den Innenraum aufheizt. Aber die Temperatur im Gewächshaus sinkt gegenüber der Aussentemp nachts stark ab. So wie im Moment:
Aussentemperatur:
Kombisensor KS300 (6m Höhe): 0,5°C
Zweitsensor (2m Höhe): -1,7°C
Strahlungstemp (ungeschützter Kabelsensor unter freiem Himmel, 1m Höhe): -1,6°C
Innentemp im Gewächshaus: -4,0°C
Im Gewächshaus ist noch ein zweiter, unabhängiger Sensor, der zeigt -4,5°C an. Die Temp stimmt also.
Warum wirds im Gewächshaus IMMER! kälter als in der Umgebung?
Hallo Toni,
das ist mal eine interessante Frage, die ich mir (in abgemilderter Form) auch schon für unser Gartenhäuschen gestellt habe, auch wenn hier nur wenige Kelvin Differenz kleiner der Außentemperatur auftreten.
Mit meinem insgesamt nicht so ausgeprägten Verständnis für Temperaturstrahlung könnte ich mir zunächst vorstellen, dass deine Beobachtungen höchste Werte bei sternenklaren Nächten erreichen, weniger bei bewölktem Himmel.
Es gibt ja Versuche dahingehend, warum Autoscheiben zufrieren, auch wenn die Umgebungstemperatur nicht mal Minusgrade erreicht (den Link finde ich gerade nicht, war aber mal von einem Fernsehsender als Versuch durchgeführt worden). Dabei lag auch die Innentemperatur in Fahrzeugen mit vereisten Scheiben deutlich unter der Umgebungstemperatur.
Als Gründe wurden der Entzug von Wärme gegen den freien Weltraum angegeben. Die Umwelt (begrünter Boden oder der umgebende Erdboden selbst) haben tagsüber Wärme gespeichert und halten die Umgebungstemperatur auf einem Niveau zwischen erwärmtem Boden und entzogener Wärme. Bei einem Gewächshaus (ähnlich zu einem Fahrzeug) als abgeschlossenem System könnte ich mir nun vorstellen, dass über die Glasflächen eine weitaus größere Abkühlung (Wärmeentzug) erfolgt, als über die Bodenflächen rundum, welche ja die Umgebungstemperatur durch Wärmeaufnahme tagsüber regulieren.
Das ist zwar keine Antwort, aber vielleicht schon mal ein Anstoß, in diese Richtung zu überlegen. Der Fachmann hierfür bin ich keineswegs ... alleine die Beobachtung ist interessant!
Gruß Hans
Ein wirklich interessantes Phänomen. Das Geheimnis liegt wohl in der Wärmestrahlung. Das Glas ist in der Lage, gut Wärme in Form von Strahlung abzufüren. Besonder bei in Richtung Himmel geneigten Glasflächen geht viel Strahlung in den freien Raum. Das Glas wirkt wie ein Kühlkörper und das eingeschlossene Luftvolumen ( Auto, Gewächshaus ) kühlt schneller aus als die Luft "draußen", wo der Erdboden, Gebäude usw. die Luft warm halten. Eine über das Glas gelegte Kunststoffolie würde den Effekt unterbinden. So zumindest hab ich das verstanden und das leuchtet mir auch ein.
Gruss ... Jens
Zitat von: Jensemann69 am 05.03.2013, 01:16:53
Eine über das Glas gelegte Kunststoffolie würde den Effekt unterbinden.
Servus,
das Gewächshaus ist NICHT aus Glas, sondern aus Kunststoff. Und die Temp wird nicht AUF der Oberfläche ("gefrorenes Auto"), sondern im Innenraum gemessen.
Daß das mit der Abstrahlung in den Weltraum zusammenhängen muss, dachte ich mir, aber warum wird es IM Gewächshaus so saukalt? Und warum ist der Sensor, der unter freiem Himmel misst, zwar kälter als der Kombisensor (und dem Zweitsensor), aber wärmer als die Temp im Gewächshaus? Ich hätte eigentlich erwartet, daß es umgekehrt wäre. Also - ungeschützt = am kältesten und im GH etwas wärmer, aber kälter als am KS...
Im Moment sieht es so aus:
Kombisensor KS300 (6m Höhe): 1,7°C
Zweitsensor (2m Höhe): 0,2°C
Strahlungstemp (ungeschützter Kabelsensor unter freiem Himmel, 1m Höhe): -0,1°C
Innentemp im Gewächshaus: -2,5°C
Da siehst du mich jetzt auch ratlos. Gut, das Luftvolumen im Gewächshaus ist recht klein. Oder kann es sein, das der Boden im Gewächshaus noch sehr kalt ist und dem geringen Luftvolumen ratzfatz die Tageswärme wieder entzieht? Man müsste mal die Oberflachentemperatut des Gewächshausplastes messen. Liegt die über der der Lufttemperatur, könnte das die Antwort sein...
Gruss ... Jens
Hallo Toni,
ich denke zwar auch nicht, dass eine direkt darübergelegte Folie das Problem löst, aber wenn Du Dir das Gewächshaus unter einem Carport vorstellst (was natürlich für ein Gewächshaus Unsinn wäre), sähe es wahrscheinlich schon ganz anders aus.
Die Temperatursensoren im Freien profitieren auch nachts von der Restwärme in der Umgebung. Vor allem geschützt aufgestellte Sensoren (Wetterhütte) messen nur die Lufttemperatur und nicht die Temperatur der durch Wärmeabstrahlung entzogenen Wärme direkt am Sensor.
Beispiel: Mein Nexus-Windsensor (hängt ja in der Luft im Freien) zeigt gerade -1,7 °C, der geschützt aufgestellte Außensensor aber noch 2,5 °C an. Wir haben hier gerade einen sternenklare Nacht bei knapp 40 % r.F., weswegen ich für morgen früh nicht mal mit vereisten Auto-Scheiben rechne, weil der Taupunkt erst bei wesentlich geringeren Luft-Temperaturen und höherer Feuchte unterschritten würde.
Im Gewächshaus mag das ähnlich aussehen. Da würden morgen früh auch keine Scheiben vereist sein (zumindest bei uns), aber genau so, wie die Wärmestrahlung durch Glas (gleich ob Plexi oder echtes) tagsüber im Gewächshaus gestaut wird (erkennbar durch Erhöhen der Lufttemperatur), wird diese nachts genau so schnell wieder entzogen (da lediglich die Luft als Wärmespeicher dient). Du hast damit ein nahezu abgeschlossenes System (ähnlich wie bei einem Auto im Freien), bei dem das "Gebäude" Gewächshaus nahezu keinen wärmespeichernden Beitrag liefert.
Das Problem scheint tatsächlich in der Abgabe der noch vorhandenen Wärmestrahlung des "verglasten" Gebäudes nach oben in den freien Raum zu bestehen. Direkt aufgelegte Folie (ohne weitere Isolation durch z.B. Luft) würde das Problem möglicherweise reduzieren. Blasenfolie könnte schon bedeutend bessere Wirkung haben. Frostempfindliche Gewächse werden ja auch oft mit "undurchsichtiger", meist aufgeschäumter Folie abgedeckt und nicht in Klarsichtfolie verpackt. Gärtner haben das irgendwann mal entdeckt und so umgesetzt.
Der Entzug von Wärme im Gewächshaus ist wahrscheinlich so gering, dass Du mit einer kleinen Zusatzheizung von nur wenigen zig zehn Watt den Wärmehaushalt auf stets über Umgebungstemperatur halten könntest. Abdecken mit reflektierender Folie wäre ebenso eine gewisse Maßnahme.
Unsere Nachbarn haben in diesem Jahr ein Gewächshaus in Betrieb genommen (neu gebaut), eine (beheizte) Luftumwälzung mit Frostwächter eingebaut, haben dort ihre empfindlichen Bonsais untergebracht und hatten bislang kein Problem mit Temperaturen kleiner 4 °C. Die Hütte war immer wärmer als draußen - trotz Plexiglas rundum.
Ein Phänomen bleibt's trotzdem! Ich hoffe, dass irgendwann auch noch eine Erklärung folgt, die ich selbst verstehe ...
Gruß Hans
Zitat von: leknilk0815 am 05.03.2013, 01:26:20
Daß das mit der Abstrahlung in den Weltraum zusammenhängen muss, dachte ich mir, aber warum wird es IM Gewächshaus so saukalt? Und warum ist der Sensor, der unter freiem Himmel misst, zwar kälter als der Kombisensor (und dem Zweitsensor), aber wärmer als die Temp im Gewächshaus? Ich hätte eigentlich erwartet, daß es umgekehrt wäre. Also - ungeschützt = am kältesten und im GH etwas wärmer, aber kälter als am KS...
Um das korrekt beantworten zu können, muß man mehr von der Topologie bei dir wissen: Wo im Gewächshaus mißt du: Unten, Mitte, oben? Im Gewächshaus herrscht ein eigenes Mikroklima. Anders als in der freien Natur kann kalte Luft nicht hangabwärts gleiten, sondern ist am Grund des Gewächshauses gefangen, ebenso die warme Luft oben. Wenn darin nicht aktiv zirkuliert wird, bilden sich klare Temperaturschichten aus.
Ähnliche Fragen stellen sich draußen: Wie ist die Topologie deines Meßgeländes? Sammelt sich die bodennahe Kaltluft bei dir oder verkrümelt sie sich leise auf tieferliegende Nachbargrundstücke und zieht dabei von oben wärmere Luft nach? Ich wohne hier auf halber Höhe eines flachen Hangs, und ich kann in klaren Winternächten die Bodenfrostgrenze oft auf 1m genau festmachen. Da der Grund der Senke sehr großflächig ist und dementsprechend viel kalte Luft hineinpaßt, steigt diese Grenze sehr oft nicht bis zu uns hoch. 20m weiter rauf oder runter geparkt machen dann den Unterschied zwischen Scheiben freikratzen oder Wasser wegwischen aus. Ich habe vor Jahren, als ich noch im Service war und ein entsprechendes Thermometer zur Verfügung hatte, an so einer Grenzschicht die Temperatur 1cm über dem Boden und in maximaler Reichhöhe gemessen: Dazwischen lagen mehr als 6K!
Mögliche Ursachen für deine Messungen gibt es also mehrere. Welche davon zutreffen, kann man nur sicher im Gesamtzusammenhang beurteilen.
Zitat von: Holli am 05.03.2013, 03:47:52
Wo im Gewächshaus mißt du: Unten, Mitte, oben?
Ein Sensor ist auf ca. 60cm, der zweite auf etwa 120cm Höhe. Der Unterschied zwischen beiden ist aber immer minimal (+/- 2°), so daß man sagen kann, daß sich im GH die Temperatur relativ gleichmäßig verteilt.
ZitatIm Gewächshaus herrscht ein eigenes Mikroklima. Anders als in der freien Natur kann kalte Luft nicht hangabwärts gleiten, sondern ist am Grund des Gewächshauses gefangen, ebenso die warme Luft oben. Wenn darin nicht aktiv zirkuliert wird, bilden sich klare Temperaturschichten aus.
Das ist sicher richtig, fällt aber kaum ins Gewicht. Das GH ist natürlich nicht luftdicht, so daß die "warme" Luft oben entweichen kann und sich das GH von unten nach oben mit kalter Luft füllt. Daß zwischen unten und oben eine Differenz von vielleicht 2-3K herrscht, fällt bei der Differenz zwischen Innen- und Aussentemp nicht so ins Gewicht.
ZitatÄhnliche Fragen stellen sich draußen: Wie ist die Topologie deines Meßgeländes? Sammelt sich die bodennahe Kaltluft bei dir oder verkrümelt sie sich leise auf tieferliegende Nachbargrundstücke und zieht dabei von oben wärmere Luft nach?
Da wir Luftlinie etwa 150m von der Isar entfernt wohnen, ist das Gelände eher eben, wie das in einem Bergtal halt so ist. Eine Schichtung gibts hier natürlich, aber ich denke, daß das ein paar Meter weiter oben anfängt. Die Kaltluft von den Berghängen sammelt sich unten, aber diese Schicht dürfte über meine Sensorhöhen reichen.
Was mich irritiert ist, daß es sooo kalt wird. Im Auto kann ich mir das erklären, das Dach strahlt in den freien Raum ab und entzieht dabei dem Innenraum Wärme. Blech ist ja auch ein guter Wärmeleiter.
Das GH- Dach ist aber aus Macrolon- Platten (sorry daß ich vorher "Stäbchenplatten" geschrieben habe, mir ist der Name Macrolon nicht eingefallen...), welche doppelwandig sind und daher eigentlich sehr gute Isolationswerte haben. Daher wundert es mich, daß die Abstrahlung so hoch ist.
Daß die Wärme drin bleibt, zeigen die jetzigen Temperaturen (strahlender Sonnenschein):
Kombisensor KS300 (6m Höhe): 6,8°C
Zweitsensor (2m Höhe): 8,0°C
Strahlungstemp (ungeschützter Kabelsensor unter freiem Himmel, 1m Höhe): 12,1°C
Innentemp im Gewächshaus: 25,2°C
Danke mal für eure Antworten, aber ganz klar ist mir die Sache noch nicht. Der Unterschied zwischen Macrolondach und Autodach macht mir zu schaffen, bzw. daß sich beide gleich verhalten, obwohl das Material gegenteiliges suggerieren würde...
Edit:
Hier noch ein Bild, auf dem die Umgebung des GH zu sehen ist
(sorry für die "Bildbearbeitung", aber damit habe ich mich (leider) nie beschäftigt, daher keine Ahnung...)
[gelöscht durch Administrator]
Toni, ist das Bild in Bezug auf die Schneebedeckung aktuell?
Ja, heute um 10:00 Uhr geknipst.
Ich kann nicht von meinem Verdacht ablassen, das der Boden unter dem Gewächshaus in der Tiefe noch gefroren ist. Tagsüber wird die Luft darüber zwar schön erwärmt. Aber das kleine Luftvolumen kühlt rasch wieder aus, wenn die Sonne weg ist. Da der Luftaustausch mit der Luft draußen eingeschränkt ist, kann der Boden die Luft im inneren stark abkühlen. Eine Zusätzliche Wärmeabstrahlung mag das ganze forcieren. Wobei Plexiglas diesen Abstrahleffekt weit weniger aufweist als Glas. Ist eben ein schlechter Wärmeleiter. Nun, ich würde an milderen Tagen, bzw. Nächten, die Tür auflassen. Aber es ist ja scheinbar kein Problem, sondern nur merkwürdig.
Gruss ... Jens
Dann stelle ich mir die Verhältnisse so vor:
Hier sieht man etwas über die optischen Eigenschaften von Makrolon:
http://plastics.bayer.com/plastics/emea/de/produkt/apec/datenblaetter/docId-2386/A8043.pdf (http://plastics.bayer.com/plastics/emea/de/produkt/apec/datenblaetter/docId-2386/A8043.pdf)
(Diagramm auf der Dokumentenseite 10 (pdf-Seite9).
Die Kurven brechen zwar bei etwa 2300 nm bei fast 0 % Transmission ab, aber man darf wohl annehmen, dass es bei noch größeren Wellenlängen keine (nennenswerte) Transmission (Durchlässigkeit für Strahlung) mehr gibt.
Das bedeutet, auftreffende Strahlung wird (fast vollständig) entweder reflektiert oder absorbiert. Ich nehme an, dass sie größtenteils absorbiert wird.
Nun sind physikalisch Absorptionsgrad und Emissiongrad (jeweils in einem bestimmten Wellenlängenbereich) gleich groß.
Das Maximum der Wärmestrahlung bei 0 °C liegt grob bei 10000 nm. Das bedeutet, einerseits, Wärmestrahlung von Körpern um die 0 °C wird von der Makrolonoberfläche wohl vollständig absorbiert, andererseits ist Makrolon ein hervorragender Emittend für diese Strahlung.
Das Gewächshaus strahlt also kräftig nach oben und kühlt dabei ab.
Gerade habe ich gelernt, dass auch Schnee in diesem Wellenlängenbereich ebenfalls viel abstrahlt, aber da dürfte es am Wärmenachschub hapern. Schnee ist ein schlechter Wärmeleiter (Transmission) was dazu führen wird, dass die Schneeoberfläche durch die Wärmestrahlung des Schnees sehr stark abkühlt, wodurch sich auch die Strahlung verringert.
Ich denke, dass die Makrolon-Oberfläche (trotz der dämmenden Stegprofile) noch mehr Wärmenachschub von innen bekommt und also über Strahlung mehr Wärmeenergie verliert, als die entsprechende Schneeoberfläche im Garten oder auf den anderen Dächern.
Ich denke, dass der Effekt weg sein wird, wenn der Garten schneefrei ist.
Zitat von: Jensemann69 am 05.03.2013, 13:15:36
Ich kann nicht von meinem Verdacht ablassen, das der Boden unter dem Gewächshaus in der Tiefe noch gefroren ist.
Ich denke, die Überlegung ist falsch, weil der gefrorene Boden keine Auswirkungen auf die Sensoren bzw. die Temp haben dürfte, da die kalte Luft ja am Boden bleibt und nicht aufsteigt. Daher ist es egal, wie kalt der Boden ist. Und - er ist nicht sehr kalt, immer so um die 0°C lt. meinen Bodensensoren.
ZitatNun, ich würde an milderen Tagen, bzw. Nächten, die Tür auflassen
...das ist nicht nötig, weil das Fenster temperaturgesteuert von alleine aufgeht...
Zitat von: heimfried am 05.03.2013, 13:16:59
Ich denke, dass der Effekt weg sein wird, wenn der Garten schneefrei ist.
Glaube ich nicht, da der Schnee keine Auswirkungen zeigt. Das Temperaturverhalten im GH ist immer wie beschrieben, egal ob Schnee liegt oder es ohne Schnee kalt ist. Ansonsten hören sich Deine Ausführungen schon stichhaltig an, danke!