Welchen inhaltlichen Zielen dient das Forschungsgewächshaus?
Das Forschungsgewächshaus dient allen Projekten, die einen Beitrag zu den Grundfragen von iDiv leisten und dabei auf die Anzucht von Pflanzen und die Durchführung von Versuchen auf ein Gewächshaus angewiesen sind.
Wer kann das Forschungsgewächshaus nutzen?
Alle Mitglieder von iDiv-Arbeitsgruppen, iDiv-Mitglieder, Studierende und WissenschaftlerInnen von Universitäten weltwelt, die zu iDiv kommen, um gemeinsam wichtige Fragen der Biodiversität zu beantworten.
Technische Angaben
Das Gebäude
- Grundfläche: 1.075 m²
- Gewächshausblock (Venlo-Bauweise): 410 m²
- 12 Versuchskabinen à 26 m²
- 2 S1-Kabinen (S2-fähig)
- 2 Labore, begehbarer Kühlraum (13 m²), Arbeitsbereich (30 m²) und Lager (25 m²)
- Wärmeregulierung über thermische Solaranlage und Rückkühlwerke
Die Gewächshauskabinen
- ausgestattet mit Sensoren für Temperatur, Luftfeuchte, Saugspannung und Photonenstromdichte
- zwei Kulturtische pro Kabine (ca. 6,25 m × 1,0 m × 0,8 m)
- höhenverstellbare Assimilationsbeleuchtung
- Sprühbenebelung, Regelung der Luftfeuchte in jeder Kabine einzeln möglich
- kombinierte Gebläsekonvektoren für Wärme und Kälte
- Einzeltropfbewässerungssystem betrieben über Dosier- oder VE-Wasser
- Störlichtverdunklung zu den Nachbarkabinen
- Firstlüftungsklappen mit Insektenschutzgewebe im gesamten Dachbereich
Die Technikzentrale
- 10 m³ Kälte- sowie Wärmepuffer
- 2 Kältekompressoren mit einer Kälteleistung 150 kW
- Absorptionskältemaschine mit einer Kälteleistung 75 kW
- Notstromaggregat mit 180 kVA
- Notheizkessel mit 70 kW
- Fernwärmestation mit 170 kW
- Trink-, Gieß-, Dosier- und Osmosewasseranlage
- Hochdrucknebelpumpe mit 120 bar Druck
- Druckluftkessel
Anforderungen an das iDiv-Forschungsgewächshaus
Eine bedeutende Prämisse des iDiv-Forschungsgewächshauses ist, die maximale Flexibilität für Grundlagenforschung sowie innovative zukünftige Forschungsprojekte zu gewährleisten. Der Bau erfolgte nicht anhand konkreter Fragestellungen, sondern in Antizipation möglichst vieler, unterschiedlicher Ansprüche zukünftig Forschender.
Erste Anforderung ist die Variabilität der klimatischen Bedingungen. Gewächshausversuche untersuchen häufig Prozesse die im Freiland nicht – oder nur sehr bedingt gemessen werden können. Höhere Temperaturen gehen im Freiland meist mit höherer Lichteinstrahlung einher. Eine Trennung der Faktoren ist daher wichtig.
Zweite Anforderung ist die korrekte wissenschaftliche Replikation von Versuchen. Eine wissenschaftliche Hypothese kann nur dann statistisch fundiert getestet werden, wenn diese an mindestens drei voneinander unabhängigen Einheiten (Replikaten) untersucht wird.
Dritte Anforderung ist es, Studien an genetisch veränderten Pflanzen durchführen zu können. Hierzu ist ein S1-Bereich notwendig, der mit zwei einzelnen Kabinen gewährleistet wird.
Vierte Anforderung sind ideale Voraussetzungen für die Vorbereitung und die Ernte wissenschaftlicher Versuche. Das Gewächshaus bildet einen in sich geschlossenen, gut durchdachten Gesamtkomplex, der für fast alle notwendigen Arbeiten vor und nach einem Versuch ausreichend Raum stellt.
Innovative Technik des Gesamtgebäudes
Das innovative Gebäudekonzept stützt sich auf zwei Grundpfeiler:
Reduktion des Wärme- und Kühlbedarfs
Innovative Versorgung — vor allem mit Kälte zur Kühlung der Gewächshauskabinen bei hohen Außentemperaturen und hoher Sonneneinstrahlung
Die Effizienz dieser Maßnahmen wurde vorab mittels Wärmebedarfsermittlung mit einem Referenzgewächshaus verglichen. Das Referenzgewächshaus hat folgende Parameter:
- Eindeckung der Außen-, Trenn- und Dachflächen mit Einfachglas (4 mm),
- keine zusätzlichen Energieschirmanlagen oder Außenschirmanlagen,
- analoge Regelung.
Für das iDiv-Forschungsgewächshaus werden dagegen folgende Energiesparmaßnahmen berücksichtigt:
- Eindeckung der Außen- und Trennwände mit Isolierglas (24 mm),
- Eindeckung der Dachflächen mit Weißglas, Einscheibensicherheitsglas (4 mm), UV-durchlässig,
- mehrlagige Energieschirmanlagen im Dachbereich,
- Berücksichtigung von Außenschirmanlagen im glasgedeckten Bereich,
- DDC-basiertes Klimaregelsystem.
Die Ergebnisse der Wärmebedarfsermittlung mit dem Simulationsprogramm HORTEX 4.1 zeigen, dass der Wärmeenergieverbrauch um ca. 50 % gesenkt werden kann. Durch die Nutzung eines gewächshausspezifischen Klimaregelcomputers können die Energiekosten im Vergleich zu einem Analogregler noch um weitere 10 % verringert werden.
Kontakt
Prof. Dr. Alexandra Weigelt
Projektleiterin
Telefon: +49 341 9738594
E-Mail: alexandra.weigelt@uni-leipzig.de
Ricardo Müller
Technischer Mitarbeiter
Telefon: +49 341 9733270
E-Mail: ricardo.mueller@idiv.de
Das Forschungsgewächshaus wurde mit Mitteln der Europäischen Union und des Freistaates Sachsen finanziert.
