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Erdkeller - Teil 2: Die Wissenschaft hinter Erdkellern: Warum sie funktionieren

Willkommen zurück zu Teil 2 unserer Reise in die Welt der Erdkeller. Im ersten Teil haben wir uns bereits mit den Grundlagen und der Historie der Erdkeller befasst. Nun tauchen wir tiefer in die physikalischen und wissenschaftlichen Aspekte ein, die diese unterirdischen Wunderwerke so effizient machen. Bereiten Sie sich auf ein paar interessante Einblicke in die Magie der Thermodynamik, die Geheimnisse der Temperaturstabilität und die Bedeutung der richtigen Belüftung vor.



Inhaltsverzeichnis


Erdkeller mit Regalen und Beleuchtung
Quelle: Canva

Die Thermodynamik in einem Erdkeller - Eine kompakte Einführung


Physikalische Prinzipien, die den Erdkeller effektiv machen

Die Thermodynamik ist der unsichtbare Dirigent sehr vieler Prozesse auf unserer Erde und auch der eines jeden Erdkellers. Ihre Gesetzmäßigkeiten beschreiben die Erde als einen gigantischen natürlichen Wärmespeicher, der durch seine schiere Masse und Zusammensetzung in der Lage ist, auch starke Temperaturschwankungen in der Luft schon wenige Zentimeter unter seiner Oberfläche auszugleichen. Das ist wie ein Kühlschrank und ein Wärmeschrank in einem, der zusätzlich keinen Strom benötigt.


Der Grund dafür ist: Die Erde besitzt eine sehr hohe Wärmekapazität, was sie zu einem idealen Puffer für jegliche Temperaturschwankungen macht. Diese Eigenschaft der Erde, welche man auch "thermische Trägheit" nennt, sorgt für eine mehr oder weniger konstante Temperatur in einem gut gebauten und isolierten Erdkeller mit idealer Luftdurchströmung, selbst bei extremen Wetterbedingungen und Außentemperaturschwankungen Hinzu kommt noch der Effekt der "adiabatische Kühlung". Dieses physikalische Phänomen beschreibt, dass die Luft, die von außen in den kühleren Erdkeller gelangt, ihre Temperatur an die kühlere Umgebung anpasst. Durch den Kontakt mit dem kühleren Erdreich und den Wänden des Kellers gibt die Luft Wärme ab und kühlt dadurch ab.


Ein Grundverständnis der Physik und der Thermodynamik reicht aus, um die Effizienz Ihres Erdkellers zu maximieren. So sparen Sie nicht nur Geld, sondern leisten auch einen Beitrag zum Umweltschutz. Das ist die echte Magie der Physik.


Temperatur und Isolierung: Das Geheimnis eines effizienten Erdkellers


Wie Erdkeller eine konstante Temperatur halten

Ein Erdkeller ist also wie eine natürliche Klimaanlage, die das ganze Jahr über für Sie kostenlos arbeitet. Im Durchschnitt können Sie in Ihrem Erdkeller mit Temperaturen zwischen 5 und maximal 9 bis 10 Grad Celsius rechnen. Das ist ein idealer Bereich für die Lagerung von Lebensmitteln, Wein und anderen empfindlichen Gütern. Und das Beste daran? Diese Temperatur bleibt wie oben beschrieben ziemlich konstant, egal ob draußen ein Schneesturm tobt oder die Sonne brennt.


Das Geheimnis dahinter ist die oben beschriebene thermische Trägheit der Erde. Sie hat eine schier endlose Wärmekapazität und nimmt Wärme langsam auf und gibt sie ebenso langsam wieder ab. Das sorgt für eine gleichmäßige Temperatur, die ideal für die Lagerung von Lebensmitteln und Wein ist. Die Temperaturschwankungen zwischen Sommer und Winter sind daher wie beschrieben minimal, bei einem gut gebauten Keller oft nicht mehr als ein bis zwei Grad.


Natürliche Baumaterialien und ihre Isolationswirkung

Jetzt fragen Sie sich vielleicht: "Muss ich meinen Erdkeller dafür zusätzlich isolieren?" Die Antwort ist: Es kommt darauf an. In den meisten Fällen und wenn der Keller komplett unterhalb der Erdoberfläche liegt, bietet die Erde bereits eine hervorragende Isolierung. Aber wenn Sie in einer Region mit extremen Wetterbedingungen leben, der Keller nur teilweise im Boden versenkt ist oder der Keller starken Wettereinflüssen ausgesetzt sein kann, könnte eine zusätzliche Isolierung der Decke oder der Eingangsseite sinnvoll sein.


Stroh als Baumaterial an einer Hauswand
Quelle: Canva

Natürliche Materialien wie Hanf, Stroh und Lehm sind ausgezeichnete Isolatoren. Hanf zum Beispiel hat hervorragende thermische Eigenschaften und ist zudem schimmelresistent. Lehm reguliert nicht nur die Temperatur, sondern auch die Luftfeuchtigkeit im Erdkeller. Und Stroh ist nicht nur für Strohhalme gut, sondern auch als Isolationsmaterial eine Überlegung wert. Es muss aber trocken bleiben, da es sonst schimmeln kann..


Wann und wie zusätzlich isolieren?

Wenn Ihr Erdkeller also gewisse architektonische Merkmale hat, in einer Gegend mit extremen Temperaturschwankungen liegt oder wenn Sie besonders temperaturempfindliche Güter lagern möchten, dann sollten Sie über eine zusätzliche Isolierung nachdenken. Hanf, Holz und Lehm sind nicht nur umweltfreundlich, sondern auch effektiv. Sie können als zusätzliche Schichten an den oberen Wänden oder der Decke des Erdkellers angebracht werden, um die Temperatur noch konstanter zu halten.



Luftfeuchtigkeit und Belüftung: Das wichtige Raumklima des Erdkellers


Warum die richtige Luftfeuchtigkeit wichtig ist

Luftfeuchtigkeit ist einer der Schlüsselfaktoren eines jeden funktionierenden Erdkellers. Sie spielt eine entscheidende Rolle, die oft unterschätzt wird. Ein zu trockenes Klima kann Lebensmittel schneller altern lassen, sie verlieren ihre Frische und können sogar ungenießbar werden. Auf der anderen Seite kann zu viel Feuchtigkeit, die ggf. sogar in Kondensation mündet, zu Schimmelbildung und anderen unerwünschten mikrobiellen Aktivitäten führen. Während in klassischen Hauskellern, die eine Temperatur von meist zwischen 10 und 14 Grad haben, eine Luftfeuchtigkeit schon über 65% kritisch für die gelagerten Lebensmittel sein kann, kann die ideale Luftfeuchtigkeit in einem Erdkeller bei zwischen 5-8 Grad durchaus zwischen 80% und 90% liegen.


Mechanische aktive Belüftungssysteme - Ideale Bedingungen mit Hilfe der Technik

Mechanische aktive Belüftungssysteme sind die Alleskönner unter den Belüftungsoptionen. Sie sind in der Lage, die Luftfeuchtigkeit und die Temperatur präzise zu steuern. Einige dieser Systeme sind sogar mit Sensoren ausgestattet, die die Bedingungen im Keller kontinuierlich überwachen und die Belüftung automatisch anpassen. Sie sind ideal für diejenigen, die eine "Set-and-Forget"-Lösung suchen und bereit sind, in ein hochwertiges System zu investieren. Vor allem, wenn Sie extrem teure oder empfindliche Güter - oder beides - gelagert haben, sind solche Systeme auch versicherungsrelevant!


Natürliche und passive Belüftungssysteme - Die ideale Lösung für Nachhaltigkeit

Passive Belüftungssysteme sind die natürlichen Minimalisten unter den Belüftungsoptionen. Sie nutzen die natürliche Konvektion der Luft, um einen stetigen Luftaustausch zu gewährleisten. Dazu gehören einfache Lüftungsschlitze oder Belüftungsrohre, die in den Boden eingelassen werden. Diese Systeme sind kostengünstig und umweltfreundlich, erfordern jedoch eine sorgfältige Planung und regelmäßige Überwachung, um sicherzustellen, dass sie effektiv arbeiten. Für Puristen ist es ein Muss, einen natürlichen Erdkeller mit einem passiven und autarken Belüftungssystem auszustatten!


Hybrid-Belüftungssysteme - Effiziente Mischung für alle Bedarfe

Hybrid-Belüftungssysteme kombinieren das Beste aus beiden Welten. Sie nutzen sowohl mechanische als auch passive Elemente, um eine optimale Belüftung zu erreichen. Zum Beispiel könnte ein mechanisches System für die Hauptbelüftung sorgen, während passive Elemente als Backup dienen. Diese Systeme bieten eine hohe Flexibilität und können an verschiedene Bedingungen und Bedürfnisse angepasst werden. Sie stellen Sicher, dass auch bei längerem Stromausfall oder Anlagendefekten nicht gleich ein Gau im Keller eintritt.


Wenn Sie eine umweltfreundliche, autarke und kostengünstige Option bevorzugen, sollten Sie auf ein natürliches passives Belüftungssystem setzen. Diese Methoden, die die natürliche Konvektion der Luft nutzt, um einen stetigen Luftaustausch zu gewährleisten, ist bei gut gebauten Erdkellern auch völlig ausreichend.


Egal, ob man sich für ein High-Tech-System oder eine natürliche Methode entscheidet, das Wichtigste ist, dass Sie die Bedeutung der beiden Faktoren Luftfeuchtigkeit und Belüftung nicht unterschätzen. Denn sie können den Unterschied ausmachen zwischen einem fauligen Loch im Boden und einem großartigen Erdkeller.


Weitere Lösungen zur Regelung des Klimas im Erdkellers


Folgende Technische Systeme können außerdem genutzt werden, um das Klima in einem Erdkeller im Bezug auf seine drei Haupteinflussfaktoren - Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Belüftung, positiv zu unterstützten:


  • Thermische Massenspeicher: Einige Menschen nutzen wassergefüllte Behälter oder spezielle Steine als thermische Massenspeicher, die Wärme oder Kälte speichern und langsam abgeben, um die Temperatur im Keller zu stabilisieren.

  • Erdwärmetauscher: Diese Systeme nutzen die konstante Temperatur des Erdreichs, um die Luft vor dem Eintritt in den Keller vorzukühlen oder vorzuwärmen.

  • Feuchtigkeitsabsorber: Um die Luftfeuchtigkeit zu regulieren, können Sie Feuchtigkeitsabsorber oder Entfeuchter verwenden, die überschüssige Feuchtigkeit aus der Luft entfernen.

  • (Solarbetriebene) Ventilatoren: Diese können für eine effiziente und umweltfreundliche Belüftung sorgen, besonders wenn Ihr Erdkeller in einer sonnigen Gegend liegt.

  • Doppelte Türen oder Luftschleusen: Diese können dazu beitragen, dass beim Öffnen der Tür weniger warme oder kalte Luft eindringt, was die interne Temperatur stabil hält.

  • Hygrometer und Thermometer: Diese einfachen Instrumente können Ihnen helfen, die Bedingungen in Ihrem Erdkeller im Auge zu behalten, damit Sie bei Bedarf manuell eingreifen können.


Eingangstuer zu einem Erdkeller in einer Wiese
Quelle: Canva

Fazit


Erdkeller sind faszinierende Konstruktionen, die die Gesetze der Physik und meist einfache technische Lösungen nutzen, um eine ideale Lagerumgebung zu schaffen. Mit dem richtigen Verständnis von Thermodynamik, Temperatur, Isolierung und Belüftung können Sie einen Erdkeller schaffen, der sowohl effizient als auch umweltfreundlich ist. Im dritten Teil unserer Serie über Erdkeller werden wir uns mit dem "Erdkeller in der modernen Welt: Bau, Nutzung und Tipps & Tricks" beschäftigen. Dann geht es um konkrete Anleitungen und Tipps, wie Sie Ihren eigenen Erdkeller bauen und optimieren können.


FAQs


Warum braucht man ein Verständnis von Thermodynamik wenn man einen Erdkeller baut?

Die Thermodynamik beschreibt die Physik hinter dem Erdkeller. Aus ihren Gesetzen geht hervor, dass die Erde als natürlichen Wärmespeicher genutzt werden kann. Die Erde mit Ihrer hohen Wärmekapazität gleicht Temperaturschwankungen aus und sorgt für eine konstante Temperatur im Erdkeller. Der Effekt, dass die Luft die in den Erdkeller strömt, abgekühlt wird ohne dass sich die Wände es Kellers dadurch merklich erwärmen, nennt man "adiabatischen Kühlung".


Wie bleibt die Temperatur in einem Erdkeller konstant?

Die konstante Temperatur im Erdkeller wird durch die "thermische Trägheit" der Erde erklärbar. Die Erde hat eine extrem große Speicherfähigkeit und einen hohen thermischen Widerstand. Dadurch nimmt sie Wärme sehr langsam auf und gibt sie ebenso langsam wieder ab. Dies sorgt für minimale Temperaturschwankungen, ideal für die Lagerung von Lebensmitteln und Wein.


Ist eine zusätzliche Isolierung für einen Erdkeller notwendig?

Ob eine zusätzliche Isolierung notwendig ist, hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie der Lage des Kellers und den Wetterbedingungen. Natürliche Materialien wie Hanf, Stroh und Lehm können als zusätzliche Isolatoren dienen.


Welche Belüftungssysteme sind für einen Erdkeller geeignet?

Es gibt mechanische, passive und Hybrid-Belüftungssysteme. Mechanische Systeme sind technologiegetrieben und können die Bedingungen im Keller automatisch anpassen. Passive Systeme nutzen natürliche Luftströme und sind umweltfreundlich. Hybrid-Systeme kombinieren beide Ansätze für eine optimale und ausfallsichere Belüftung.


Wie kann ich die Luftfeuchtigkeit in meinem Erdkeller regulieren?

Die Luftfeuchtigkeit ist ein wichtiger Faktor für die Lagerung von Lebensmitteln. Sie kann durch mechanische Belüftungssysteme oder durch natürliche Materialien wie Lehm, die die Feuchtigkeit regulieren, kontrolliert werden. Zusätzlich können Feuchtigkeitsabsorber oder Entfeuchter eingesetzt werden.


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