Diffusionsdüngung im Sand/Soilalternative

[Peter47]

Hallo Markus,
Danke, jetzt ist "das Zehnerl gefallen". Dein Hinweis ist für mich insofern auch sehr wichtig und wertvoll, weil er die Eheim-Empfehlungen weiter untermauert!
Ähliches gilt auch für Deinen Hinweis, dass Wurzeln ja auch Sauerstoff in den Bodengrund bringen (oft sind auch mal banale Hinweise wichtig, um andere auf die richtige Fährte zu bringen).
Grüße
Peter

 

[ak34]

Eheim-Empfehlung: 342 mm/h

Du kommst auf 342 mm/h. Das ist gut, ich komme auf ein ähnliches Ergebnis:

1 Bodenplatte

A_frei = 48 x 16 x 2 mm = 1536 mm² = 15,36 cm²

A_ges = 9,2 x 9,2 cm = 84,64 cm²

P = 15,36 cm²/84,64 cm² ∙ 100 % = 18,1 %


1 Set hat 24 Bodenplatten inkl. Rohranschlussstück, welches jedoch keine Durchströmöffnungen hat, also 23 Stück. Damit ergeben sich 23 ∙ 15,36 cm² = 353,28 cm² = 0,0353 m² freie Durchströmfläche.

In der Strömungslehre gilt der Volumenstrom V̇ ist gleich der Strömungsgeschwindigkeit w mal Fläche A

V̇ = ω ∙ A

14 l/h = 0,014 m³/3600 s = 3,88 ∙ 10-6 m³/s

demnach ist die Durchflussgeschwindigkeit

w = 3,88 ∙ 10-6 m³/s /0,0353 m² = 0,00011 m/s = 396 mm/h

Also ich habe Versuche gemacht in einem 20 Liter Testbecken mit 20 x 30 cm Bodengrundfläche auf der sich 2 Reihen mit je 3 Bodenfilterplatten befinden

Bei dem Test mit der Gardena Pumpe waren es etwa w = 3 m³/3600 s/0,0092 m² = 0,091 m/s = 326000 mm/h

 

[Peter47]

Hallo,
ich habe in den letzten Tagen nochmals die Posts ab Post#11 durchgearbeitet und kam zu folgenden zusammenfassenden Ergebnis:
Grundsätzlich ist eine Durchflutung des Bodengrundes nicht notwendig, wenn der gesamte Bodengrund gut durchwurzelt ist. Der Grund: Die Wurzeln nehmen die im Boden befindlichen Nährstoffe auf und geben Stoffwechselprodukte der Pflanze ab. Im Milieu des Wurzelbereichs werden sich Mikroorganismen ansiedeln, welchen die Stoffwechselprodukte besagter Pflanze, aber auch (dort befindliche) Stoffwechselprodukte anderer Organismen (z.B. Fische, Bakterien der Verrottung) einen idealen Lebensraum bieten und gleichzeitig als Nahrung dienen. Zu diesen Mikroorganismen zählen auch die Nitrifikationsbakterien, welche das NO3 als Stoffwechselprodukt erzeugen. Dieses ist bekanntlich dann ein Nährstoff für die Pflanze. Obendrein entsteht durch die verschiedenen biochemischen Prozesse eine Durchflutung des Bodengrundes (Diffusion weil sich die Dichte der Substanz ändert → osmotischer Druck), die aber sicherlich nicht so hoch sein wird, wie sie Eheim (beim Eheim Bodendurchfluter 3540) empfiehlt.

Eine bewusst angeregte Durchflutung des Bodengrundes (Bodenheizung oder Bodenkammer) ist nur dann wichtig, wenn dort wenig oder gar keine Bewurzelung vorliegt. Die zwangsweise Durchflutung ist biologisch bei weitem nicht so effizient, wie der Stoffwechsel, welcher sich an den Wurzeln der Pflanzen abspielt. Allerdings kann eine angemessene Durchflutung auch bei guter Durchwurzelung des Bodengrundes positive Effekte haben (in der Natur gibt es eben kein Schwarz oder Weiß).

Wenn aber durchflutet wird, dann sind folgende Punkte wichtig:
1. Das technische Kriterium für die Durchflutung des Bodengrundes ist die Durchflussgeschwindigkeit. Wie häufig dabei das im Bodengrund befindliche Wasser ausgewechselt wird, ist von untergeordneter Bedeutung. Die Durchflussgeschwindigkeit beeinflusst die Art der biochemischen Prozesse (aerob oder anaerob) sehr stark.
2. Die erforderliche Durchflussgeschwindigkeit hängt sehr stark von der Körnung des Bodengrundes ab. Ich habe errechnet, dass Eheim eine Durchflussgeschwindigkeit von ca. 30cm/h empfiehlt, während bei den Hamburger Mattenfilter (HMF) in den Matten bereits das 10 bis 20-fache also 300cm/h bis 600 cm/h erforderlich sind, um eine Nitrifikation auszulösen. Die Filtermatten sind wesentlich dichter als der von Eheim empfohlene 3-5mm Kies. Das Dilemma: Unterhalb einer bestimmten Körnung ist eine bewusst angeregte ausreichende Durchflutung überhaupt nicht mehr möglich. Hier helfen nur noch biochemische Prozesse, die dann erreicht werden, wenn der Bodengrund intensiv durchwurzelt wird. Das gilt insbesondere bei feinem Sand oder Soil.
Dazu folgende Überlegung: Aus Sicht der aeroben Bakterien müsste bei kleinerem Querschnitt der Kanäle zwischen den Steinen des Bodengrundes eine höhere Fließgeschwindigkeit erreicht werden, damit wieder so viel Wasser (und damit Sauerstoff und Nahrung) zu ihnen gelangt, wie bei einem größerem Querschnitt. Obendrein bedeutet eine feine Körnung auch eine größere Oberfläche also auch mehr Fläche für Bakterien zum Besiedeln. Engere Kanäle aber bewirken einen höheren Strömungswiderstand. Und der Strömungswiderstand steigt ganz extrem mit der Strömungsgeschwindigkeit an. Es gibt eine (ganz grobe) Regel welche besagt, dass der Strömungswiderstand (bei gleicher Strömungsgeschwindigkeit, gleichem Medium, gleicher Oberflächenbeschaffenheit der Wandung usw.) mit der 6-ten Potenz des Durchmessers eines durchströmten Kanals anwächst. D.h. halber Durchmesser bedeutet 64-fachen Strömungswiderstand. Bei einem Zehntel Durchmesser sind wir bereits bei einer Größenordnung von 1 Mio! Diese Werte schwanken natürlich sehr stark mit der Strömungsgeschwindigkeit, die für beide Fälle gleichermaßen zugrunde gelegt wird. Bei einer Strömungsgeschwindigkeit (und damit Druckunterschied) von z.B. Null, ist der Strömungswiderstand durch eine Glasscheibe genauso hoch wie der durch Kies mit z.B. 20 mm Körnung - nämlich Null!
Grüße
Peter

 

[omega]

Hallo Peter,

wo hast Du die 6. Potenz hergenommen? Ich lese dort die 4. Potenz.

Grüße, Markus

 

[Peter47]

Hallo Markus,
Das von Dir zitierte Gesetz von Hagen-Poiseuille bezieht sich auf eine lineare Strömung. Die von mir zitierte Aussage stammt von einem meiner Professoren (im Zuge eines Vortrags zur Kühlung von Halbleitern). Im Grunde genommen wollte er nur klar machen, dass es bei einem Wärmestau besser ist, die Lüftungsschlitze zu vergrößern, statt dessen Anzahl zu erhöhen. Der Hintergrund ist die Tatsache, dass in Praxi eine Verwirbelung nicht vermeidbar ist. Diese hängt von verschiedenen Parametern

(bei gleicher Strömungsgeschwindigkeit, gleichem Medium, gleicher Oberflächenbeschaffenheit der Wandung usw.)

ab. Die Größe dieser Prameter wiederum beeinflusst die Aussage, wie stark sich der Durchmesser eines Kanals auf den Strömungswiderstand auswirkt (ohne Verwirbelung ist es die vierte Potenz). Bei einer extrem hohen Durchflussgeschwindigkeit (Volumenstrom) nimmt die Verwirbelung auch extrem zu. Der Kanal linearer Strömung wird immer kleiner!! Man könnte auch sagen, der wirksame Durchmesser (Radius) verringert sich mit zunehmendem Volumenstrom. Dieses Phänomen mit Hilfe der Mathematik auszudrücken überstigt meine Fähigkeiten deutlich (die besten Jahre für den Mann, wo er schon weiß, wo er noch kann - Eugen Roth)!
Grüße
Peter