Technik Fragenkatalog an der Beuth Hochschule für Technik

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45.Wie kann man bei der Reihen- oder Parallelschaltung von zwei baugleichen Kreiselpumpen auf die daraus resultierende Pumpenkennlinie schließen?

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44.Beschreiben Sie die Veränderungen im Volumenstrom bei einer großen Veränderung des Durchflusswiderstands für eine Kreiselpumpe mit steiler Pumpenkennlinie im Vergleich zu einer Kreiselpumpe mit flacher Pumpenkennlinie.

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60.Welche Vorteile sind der Grund dafür, dass Anstaubewässerungssysteme in der Praxis häufig eingesetzt werden?

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47.Wie sollte ein Rohrnetz gestaltet werden, um einen möglichst geringen Druckverlust zu erzeugen?

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31.Warum haben Leuchtstofflampen trotz guter Strahlungsausbeute keine Bedeutung für die Assimilationsbelichtung in Gewächshäusern?

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36.Warum sind LED-Leuchten besonders für Klimaräume, zum Beispiel in Kulturräumen von in vitro Laboren, geeignet?

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55.Welche Aufgabe übernimmt ein Filter in einem Tropfbewässerungssystem und welche Eigenschaften sind bei der Auswahl eines Filters zu beachten?

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35.Welche Eigenschaften von LED-Leuchten könnten, sofern die Stückkosten in Zukunft sinken, dazu führen, die gebräuchlichen Natriumhochdruckdampf-lampen zu ersetzen?

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46.Von welchen Faktoren sind der Druckverlust und die Rohrreibung in einer Rohrleitung abhängig?

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34.Wann sollte man sich bei der Assimilationsbelichtung für eine 600 W Lampe im Gegensatz zur 400 W Lampe entscheiden und warum sind diese für geringe Aufhänghöhen unter 1,5 m nicht geeignet?

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37.Von welchen Faktoren ist bei der Assimilationsbelichtung die gleichmäßige Ausleuchtung eines Pflanzenbestands abhängig?

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33.Warum werden Leuchten mit Natriumhochdruckdampflampen mit Leistungen über 600 W zunehmend mit einer Anschlussspannung von 380 V bzw. 400 V angeschlossen?

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Technik Fragenkatalog

45.Wie kann man bei der Reihen- oder Parallelschaltung von zwei baugleichen Kreiselpumpen auf die daraus resultierende Pumpenkennlinie schließen?

  • Werden zwei identischen Pumpen mit gleichen Kennlinien hintereinander geschaltet, resultiert die Kennlinie durch Addition der Förderhöhen bei gleichbleibendem Volumenstrom.
    • Fügt man eine Rohrnetzkennlinie in das Diagramm, wird deutlich dass bei Hintereinanderschaltung die Förderhöhe stärker erhöht wird als der Volumenstrom
  • Werden zwei identische Pumpen parallel geschaltet, ergibt sich daraus resultierende Kennlinie durch Addition der Volumenströme bei gleichen Förderhöhen

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44.Beschreiben Sie die Veränderungen im Volumenstrom bei einer großen Veränderung des Durchflusswiderstands für eine Kreiselpumpe mit steiler Pumpenkennlinie im Vergleich zu einer Kreiselpumpe mit flacher Pumpenkennlinie.

  • Steile Pumpenkennlinien weisen bei einer großen Veränderung des Durchflusswiderstands im Rohrnetz eine verhältnismäßig kleine Änderung des Volumenstroms auf
  • Bei flachen Pumpenkennlinien bewirkt eine große Veränderung des Durchflusswiderstands im Rohrnetz eine große Veränderung des Volumenstroms
  • Soll der Volumenstrom für den Wärmetransport in einem Heizsystem beim Hinzuoder Abschalten verschiedener Heizkreisläufe möglichst konstant bleiben, so ist eine steilere Pumpenkennlinie zu wählen
  • In Bewässerungssystemen wünscht man sich, dass beim Hinzu- oder Abschalten verschiedener Bewässerungskreise der Volumenstrom entsprechend variiert. Daher sind in diesem Fall Pumpen mit flacheren Pumpenkennlinien besser geeignet

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60.Welche Vorteile sind der Grund dafür, dass Anstaubewässerungssysteme in der Praxis häufig eingesetzt werden?

  • schnelle und gleimäßige Waserverteilung fördert einheitliche Qualität im Bestand
  • Leicht steuerbar/ automatisierbar
  • Einfache Installation
    • relativ klein dimensionierte Pumpen, Rohrleitungen, Filter und Speicher benötigt
  • Wasserwiederverwendung durch geschlossenes System (ökologisch und ökonomisch)
    • Wassereinsparung im Vergleich zur Überkopfberegnung abhängig vom Grad der Wiederverwendung von 50 bis 80% möglich
    • Abgedichtete Kulturflächen und abdriftfreie Wasserzufuhr
  • Laub und Substratoberflächen weniger häufig nass, somit Pilzkrankheiten auf Blättern, Unkrautbewuchs und Moosbewuchs auf Substrat vermindert
  • Im Freiland und GWH anwendbar, sowie auf Tisch und Boden
  • Leichte Reinigung/ Wartung

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47.Wie sollte ein Rohrnetz gestaltet werden, um einen möglichst geringen Druckverlust zu erzeugen?

  • kleiner Volumenstrom (Δp nimmt bei Steigerung exponentiell zu)
  • geringe Rohrlänge (Δp steigt linear)
  • geringe Strömungsgeschwindigkeit ("Δp  steigt linear mit dem Quadrat an")
  • glattes Rohr (geringe Reibung des Mediums an den Wänden)
  • Druckverlust Richtwert 1mbar/m
  • laminare Strömung (geringere Reibung)
  • angepasster Rohrdurchmesser
    • zu groß -> Mehrkosten
    • zu klein -> höhere Pumpenleistung (steigender Energiebedarf und Investitionskosten)

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31.Warum haben Leuchtstofflampen trotz guter Strahlungsausbeute keine Bedeutung für die Assimilationsbelichtung in Gewächshäusern?

  • geringe Leistung der Einzellampe
  • große Abmessungen ( Beschattung der Pflanze am Tag)
  • nur bis 80W bei einer Lichtstromausbeute von 70lm/W bis 100lm/W verfügbar
  • Werden stattdessen als Arbeitsplatzbeleuchtung oder in Kunstlichträumen mit geringen Aufhänghöhen verwendet

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36.Warum sind LED-Leuchten besonders für Klimaräume, zum Beispiel in Kulturräumen von in vitro Laboren, geeignet?

  • Dicht über dem Pflanzenbestand anbringbar
  • kaum Wärmeabgabe nach unten/ in Pflanzenrichtung/ Leuchtrichtung
  • Pflanzenphysiologische Steuerungsmöglichkeiten durch Variation/ Einstellungsmöglichkeiten in Spektralverteilung
  • teilweise geringere Energiekosten, da für Beleuchtungszweck anpassbar
  • Dimmbar



• Für Assimilationsbelichtung hoher Investitionsbedarf.
• Lichtverteilung nicht immer ideal, Schattenwirkung bei engen Leuchtenabständen.
• Energieeinsparung möglich, aber nicht immer gegeben.
• Hohe Investitionskosten.

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55.Welche Aufgabe übernimmt ein Filter in einem Tropfbewässerungssystem und welche Eigenschaften sind bei der Auswahl eines Filters zu beachten?

  • Verstopfungsgefahr aufgrund der geringen Innendurchmesser der Rohre sehr hoch (insbesondere Kapillaren)
  • Der Filter soll Festkörper (Schmutz/ nicht vollständig aufgelöste Düngemittel), die sich in den Rohren oder in den Tropfelementen absetzen können und somit die Anlage blockieren, aus dem Bewässerungswasser entfernen.


  • Bei der Auswahl ist zu beachten
    • benötigte Wassermenge von entscheidender Bedeutung,  Filtergröße muss auf entsprechenden Volumenstrom ausgelegt sein, damit Druckverlust nicht zu hoch
      • Für Filter empfohlene Durchflussmenge muss min. Bedarf des größten zu bewässernden Teilstücks der Anlage entsprechen
    • Filter Art
      • Siebfilter
        • leichter zu reinigen
        • Siebgröße beachten (Tröpfchenbew. 80.130 micron/ 120 mesh)
      • Scheibenfilter
        • robuster
        • Durchlassöffnungen beachten (abhängig von Lage der Rillen der Filterscheiben)
      • unterschiedliche Druckverluste durch die Filter


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35.Welche Eigenschaften von LED-Leuchten könnten, sofern die Stückkosten in Zukunft sinken, dazu führen, die gebräuchlichen Natriumhochdruckdampf-lampen zu ersetzen?

  • Strahlungsspektren können für bestimmte Belichtunngszwecke unterschiedlich gestaltet werden und somit kann Energie eingespart werden
  • Vielfältigkeit der möglichen Strahlungsspektren der Leuchten
    • Strahlungsspekten können pflanzenartspezifisch oder auch sortenabhängig sein
    • Dämmerphasen Simulation möglich (Dimmen der LEDs)
    • kaum Wärmeabgabe nach unten/ Richtung Pflanze, somit tiefere Aufhänghöhen möglich (Wärme von Elektronik ähnlich Natriumdampf)
  • Beleuchtung der ganzen Pflanze möglich, da näher an Pflanze herangebracht werden kann
  • Pflanzenphysiologische Steuerungsmöglichkeiten durch die Variation in der Spektralverteilung sind für die Zukunft denkbar.
  • Strahlungsausbeute ähnlich hoch der Natriumhochdruckdampflampe

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46.Von welchen Faktoren sind der Druckverlust und die Rohrreibung in einer Rohrleitung abhängig?

  • In den Rohren ist der Druckverlust abhängig vom
    • Querschnitt (großer Rohrdurchmesser -> Mehrkosten; kleiner -> höhere Pumpenleistung notwendig)
    • der Länge des Rohres (steigt linear mit steigender länge)
    • der Reibung des Fördermediums an den Wänden
    • sowie vom dynamischen Druck ("Staudruck")
    • Strömungsgeschwindigeit (Quadratisch)
    • Art der Strömung (laminar gering,turbolente höher)
    • Volumenstrom
  • Rohrreibungszahl λ  abhängig von
    • Art der Strömung
    • Fließgeschwindigkeit (wenn höher, entsteht turbolente Strömung)
    • Eigenschaften des Rohres (z.B. Material, Rauigkeit)


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34.Wann sollte man sich bei der Assimilationsbelichtung für eine 600 W Lampe im Gegensatz zur 400 W Lampe entscheiden und warum sind diese für geringe Aufhänghöhen unter 1,5 m nicht geeignet?

  • 600 W Natriumhochdruckdampflampen sinnvoll
    • wenn Aufhänghöhe mehr als 1,80m über dem Pflanzenbestand beträgt
    • die Beleuchtungsstärke im Bestand deutlich über 3500Lux leigen soll
    • insbesondere in Schnittblumenbetrieben und GWHs mit hohen Stehwänden
  • Unter 1,50m sind diese nicht geeignet
    • da die Gleichmäßigkeit der Ausleuchtung schlechter wird
    • Partiell sehr hohe Bestrahlungsstärken, welche für eine Reihe von Pflanzen problematisch werden können
      • hier können breitstrahlende Reflektoren den Beleuchtungsstärke Gradienten verringern, haben jedoch bei mittleren Aufhänghöhen einen schlechteren Wirkungsgrad als tief strahlende Reflektoren


Entscheidung für 600 W  Lampe abhängig von Zielsetzung

Kriterien:

  • Erhöhung der Beleuchtungsstärke im Bestand (6-8% mehr als 400W)
  • Ersatz vorhandener Leuchten oder Installation einer neuen Anlage
  • Art des Pflanzenbestands
  • betriebliche Möglichkeiten
  • technische Notwendigkeit
  • realisierbare Aufhänghöhe
  • Gleichmäßigkeit der Ausleuchtung

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37.Von welchen Faktoren ist bei der Assimilationsbelichtung die gleichmäßige Ausleuchtung eines Pflanzenbestands abhängig?

  • Lichtverteilung (günstige Lichtverteilung durch Überlappung der Lichtkegel)
  • Aufhänghöhe
  • Art der Lampe (z.B. 600 W NHD Lampen ungeeignet für Aufhänghöhe unter 1,5m, da sonst Gleichmäßgikeit der Ausleuchtung schlechter wird)
  • Auswahl der Leuchte mit
  • Art des Reflektors
  • Position des Pflanzenbestands und der Lampen (in Bezug auf Umgebung und Tageslichteinfall)
  • Wartung und Kontrolle
    • Wackelkontakte
    • EVG kann Fehler erkennen (mit Alarmsignal möglich)
    • Gruppenweiser Austausch um gleichmäßige Lichtverteilung zu erhalten überlegenswert, da meist gleiches Alter
  • Alter und Lebensdauer der Lampen (Am Ende der Lebensdauer gehen diese nach einiger Zeit aus und schalten sich nach Abkühlung wieder ein, "Cycling")
  • Kompatibilität/ Abstimmung der Komponenten
  • Installierte elektrische Leistung
    • 600 W Lampe gegenüber 400 W Lampe 6-8% höhere Strahlungsausbeute
  • Leistungsstärke
  • Eigenschaften des Kulturraums (Oberflächenreflektion)
  • Art des Pflanzenbestandes (Beschattung)

Technik Fragenkatalog

33.Warum werden Leuchten mit Natriumhochdruckdampflampen mit Leistungen über 600 W zunehmend mit einer Anschlussspannung von 380 V bzw. 400 V angeschlossen?

  • Um Problemen der Netzüberlastung bei Leuchten mit hoher Leistung (600 W +) aus dem Weg zu gehen
    • Im Gegensatz zu 230V Armaturen, welche zwischen Phase und Nulleiter angeschlossen werden, werden 400V Leuchten jeweils zwischen zwei Phasen angeschlossen.
    • Somit wird ausgeschlossen, dass der Nulleiter überlastet wird
  • Durch erhöhte Lampenspannung der 400V Lampen steigt die Strahlungsleistung. Bei gleicher Leistungsaufnahme steigt die pflanzenwirksame Strahlung
    • erhöhte Strahlungsleistung im photosynthetisch aktiven Bereich durch erhöhten Rotanteil im Spektrum
    • 48% der PAR Strahlung im gelb-roten Bereich bei 400V
      • bei 230V nur etwa 38%
    • Umrechnungsfaktor für 400V Natriumhochdruckdampflampen steigt von etwa 12 µmol/m²s pro klx auf 13 µmol/m²s pro klx;
      • daher steht den Pflanzen durch den 400V Betrieb mehr photosynthetisch aktive Strahlung zur Verfügung als im 230V Bereich



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