Bauphysikalische Eigenschaften von Propolis

Die antiseptische Wirkung von Propolis ist allgemein bekannt. Durch diese Eigenschaft des Kittharzes wird die Entstehung und Verbreitung von pathogenen Keimen in den Beuten und Baumhöhlen gebremst.

Propolis bekämpft Kondenswasser und Schimmel aber noch auf eine andere Art und Weise, die bislang unter Imkern weitestgehend unbekannt sein dürfte. Es ist ein einfacher physikalischer Effekt: Propolis verhindert die Kapillarkondensation.

Schimmelbildung kann nur bei Vorhandensein von freiem Wasser stattfinden. Bei nicht hygroskopischen Baustoffen kommt es erst zur Kondensation, wenn in Oberflächennähe eine relative Luftfeuchte von 100% vorliegt. Bei hygroskopischen Baustoffen (z.B. Putzschichten, Holz) kommt es infolge Kapillarkondensation bereits zu einem Tauwasseranfall, wenn in den oberflächennahen Bereichen eine relative Luftfeuchte von 80% erreicht wird (Quelle: Schneider Bautabellen ).

Dieser physikalische Effekt macht Holz bereits ab einer relativen Luftfeuchte im Raum von 70%-80% anfällig für Schimmel. Und genau dieser Effekt wird durch das Glätten und Verkleben der hygroskopischen Schicht mit Propolis weitestgehend ausgehebelt.

Neben diesem positiven Effekt für die Bienen bringt die Propolis Beschichtung theoretisch einen kleinen Nachteil mit sich. Die Wasserdampfdiffusion in Beuten/Baumhöhlen von innen nach außen wird gebremst, aber nur geringfügig. Ein eigener Versuch zur Ermittlung des Wasserdampdiffusions-Widerstandes ergibt Werte, die eindeutig  als “diffusionsoffen” zu bewerten sind (µ=4-10). Eine Propolisschicht mit 1mm Stärke hat somit den gleichen Widerstand wie eine maximal 10mm dicke ruhende Luftschicht. Dieser Widerstand ist vernachlässigbar.

2018 werden mit Propolis beschichtete Proben von einem  Institut für Baustoffkunde in meinem Auftrag professionell untersucht. Sobald die Ergebnisse vorliegen, werde ich sie hier veröffentlichen.

 

 

 

 

Wärmebilder von Bienenbeuten

In einem gemeinsamen Projekt mit Sabine Bergmann (Sa Bienen Imkerei Schloß Hamborn) haben wir verschiedene Beuten mit einer Wärmebildkamera aufgenommen. Die Bilder liefern letztlich keine neuen Erkenntnisse, sie veranschaulichen aber sehr schön bauphysikalische Eigenschaften. Die Kamera erfasst selbstverständlich nur Energieverluste, die durch die Bauteile abgetragen werden. Sie macht die Oberflächentemperatur der Bauteile sichtbar. Energieverluste durch Belüftung können hiermit nicht sichtbar gemacht werden.

Die Temperaturangaben bei solchen Wärmebildern sind immer mit Vorsicht zu betrachten. Durch materialabhängige Eigenschaften kommt es hier zu Ungenauigkeiten. Sehr genau lässt sich aber die Differenz zwischen 2 Punkten des gleichen Materials berechnen. Daher wurde bei den folgenden Bildern neben dem Punkt der maximalen Oberflächenwärme (Sp1) immer noch ein zweiter Punkt auf dem gleichen Material gewählt (Sp2), der von der Bienentraube unbeeinflusst sein dürfte. Diese Temperaturdifferenz gibt Aufschluss über die Wärmeverluste an dem Bauteil.

Klotzbeute

Die Klotzbeute mit ihren massiven Holzwänden verliert kaum Wärme durch die Wände. Im Bereich der Revisionsöffnung (einfaches Brett mit Abdeckung aus Ästen und Blättern) und des Flugloches sehen wir aber erwartungsgemäß Wärmeverluste.

Magazinbeuten

Die Magazinbeuten verlieren im Bereich der Bienentraube viel Wärme durch die Wände. In den Bereichen abseits der Bienentraube wird wenig Energie durch die Seitenwände verloren, was an den offenen Böden liegt. Die Wärme kommt kaum bis zu den Seitenwänden, sie wird zuvor bereits durch Belüftung abgetragen.

Bienenkiste

In dieser Bienenkiste wohnt ein starkes Volk. Die Wärmeverluste sind ähnlich wie in den Magazinbeuten zu beurteilen.

Stülper und Thüringer Walze

Stülper und Thüringer Walze scheinen nach diesen Aufnahmen ähnliche Verluste hinnehmen zu müssen wie die Magazinbeuten. Es gibt aber einen Unterschied: Die Strohbeuten sind geschlossen und haben nur geringe Verluste durch Belüftung (ebenso wie die Klotzbeute). Dadurch liegen auf der Innenseite der Beutenwände höhere Temperaturen an. Es geht also ähnlich viel Energie durch die Wände verloren, obwohl die Temperatur innerhalb der Strohbeuten höher ist.

Eigenbauten

Die Baumbeuten zeigen auf den Wärmebildern keine Verluste, auch nicht am Flugloch. Die unterschiedlichen Oberflächentemperaturen sind lediglich auf die unterschiedlichen Materialien zurückzuführen. Eine dritte unbewohnte Beute zeigt die gleiche Temperaturverteilung. Die geringen Verluste sind nicht überraschend, die Beuten wurden mit diesem Ziel konstruiert. Die obere Hälfte ist gut isoliert und das Flugloch befindet sich so weit unten, dass auch hier keine Wärme verloren geht. Die Aufnahmen vom Wabenbau zeigen, dass in den beiden Beuten Leben ist.
Die 4. abgebildete Beute ist mit einem Diffusionsdeckel ausgestattet. An diesem Bauteil sind Wärmeverluste erkennbar.

 

Datenlogger zur Erfassung von Klimadaten

Die ersten selbst gefertigten Datenlogger nach Anleitung von Thorsten Gurzan (www.beelogger.de) gehen in den Betrieb!

Beelogger Solar SD
Beelogger Solar SD

Beelogger Solar SD

  • Wasserfestes Gehäuse, geeignet für den Außeneinsatz, mit Vorrichtung zum Anschrauben
  • Jede Messstation enthält 3 kombinierte Sensoren für jeweils Luftfeuchte und Temperatur, mit einer Messgenauigkeit von ±0.5°C, bzw. ±3%.
  • Ausgestattet mit einer Echtzeituhr, d.h. die Daten werden jeweils mit Zeitstempel geschrieben. Diese Echtzeituhr erfasst zusätzlich noch die Temperatur im Gehäuse.
  • Die Karte im SD Kartenhalter ist jeder Zeit entnehmbar. Wird sie wieder eingeschoben, so wird automatisch weiter geschrieben.
  • Kalibriert und justiert werden die Sensoren bei 75% relativer Luftfeuchte. Somit wird die erfahrungsgemäß auftretende relative Luftfeuchte zwischen 50 und 90% in Bienenstöcken zu den verschiedenen Jahreszeiten genau erfasst. Zudem ist der Bereich zwischen 70 und 80% besonders interessant, da ab dieser Luftfeuchte die Schimmelgefahr deutlich steigt.
  • 3400mAh Akku und ein kleines Solarpanel sorgen für Wartungsfreiheit. Kombiniert mit dem extrem niedrigen Stromverbrauch dürfte die Einheit auch im Wald und im Winter problemlos mit stets vollem Akku arbeiten.
  • Der Stromverbrauch dürfte einzigartig sein. Die Software schickt nach einer Messung alle Komponenten in den “Schlaf”. In dieser Schlafphase verbraucht die Einheit 8-10µA, das ist ein Hauch von nichts. Nach einem frei einstellbaren Intervall (sinnvoll wären hier 15 oder 30 Minuten) wird die komplette Einheit wieder für die nächste Messung “geweckt”.
  • Die Einheit kann theoretisch jahrelang wartungsfrei aufzeichnen.
  • Modifikationen und Erweiterungen sind möglich.

Weitere Infos hier unter Messtechnik .

Aktuelles zum D-Deckel, Oktober 2017

Der D-Deckel funktioniert, aber nicht so gut wie berechnet:

Die Berechnungen für den D-Deckel beruhen auf anerkannten Berechnungsmethoden der Bauphysik. Entscheidend für die Menge an diffundierenden Wasser ist die Differenz der am Deckel anliegenden Temperaturen, die Deckeldicke und das Material des Deckels. Für die unter dem Deckel anliegende durchschnittliche Temperatur musste ich eine Annahme treffen, da mir keine Messdaten über die Temperaturverteilung unter dem Deckel vorlagen.  Mit der Annahme dieser Durchschnittstemperatur im Herbst habe ich scheinbar zu hoch gelegen. Messdaten zeigen eine höhere relative Luftfeuchte als erwartet. Die gemessenen Temperaturen unter dem Deckel sind niedriger als erwartet.

Bei einer Dadant Blatt Beute mit D-Deckel mit Hanfdämmwolle und geschlossenem Boden  habe ich aktuell eine relative Luftfeuchte von 69% mittig unter dem Deckel und 73% am Rand des Deckels gemessen. D.h. der Deckel funktioniert, die Feuchtigkeit wird über Wasserdampfdiffusion abgetragen. Die Größenordnung ist aber nicht zufriedenstellend und kann den Anfall von  Schimmel nicht ausschliessen.

Ich habe die Dämmschicht in dem Deckel nun reduziert. Zusätzlich werde ich die Beute demnächst mit einer äußeren Dämmschicht versehen. Hierdurch wird die Temperatur unter dem Deckel (vor allem in den Randbereichen) und somit auch die diffundierende Wasserdampfmenge erhöht. Abgesehen davon müssen die Bienen weniger heizen und es fällt weniger Wasser an.

Bezüglich des Füllmaterials für den D-Deckel halten wir Hanfdämmwolle inzwischen für die bessere Alternative. In der eher feuchten Umgebung hat sie scheinbar etwas günstigere Eigenschaften. Die in Bautabellen angegebenen Materialkennwerte gelten meist nur für eine trockene Umgebung. Im Beutenbau haben wir es aber mit Feuchtigkeiten oberhalb von 50% zu tun. Hier weichen die Wasserdampfdiffusionswiderstände teilweise deutlich von den angegebenen Werten ab. Wer bereits mit Schafwolle arbeitet, muss diese nun nicht wechseln. Auch die Schafwolle erfüllt ihren Zweck.

Dadant Blatt mit D-Deckel
Dadant Blatt mit D-Deckel und geschlossenem Boden

Im Laufe des Winters werden wir umfangreiche Messdaten sammeln. Die Ergebnisse werde ich hier veröffentlichen. Anfang 2018 werde ich hier auch eine kostenlose Bauanleitung für einen optimierten D-Deckel veröffentlichen.

 

 

 

 

Grooming Time

Man kann täglich mehrfach das Grooming in meinen Aufnahmen beobachten. Manchmal zeigen sich die bereits beschriebenen Putzbienen und arbeiten eine Biene nach der anderen ab. Meistens wird das Grooming aber ungeplant gestartet. Das Schütteln und die Putzbewegungen einer Biene, die sich von Pollen/Parasiten befreien will, ist scheinbar der Auslöser. Unter Videos habe ich beide Varianten bereits veröffentlicht.

Einzelne Grooming Aktionen lassen sich unabhängig von der Tageszeit beobachten. Es gibt aber auch Phasen am Tag, an denen es zu einer deutlichen Häufung des Verhaltens kommt.

In dem folgenden Video (46min) finden über 20 verschiedene Grooming Aktionen statt, teilweise gleichzeitig:

Auch in dem nächsten Video (45min) findet ständig irgendwo das Grooming statt:

Höhere Qualität der Videos im Bienenstock

Durch die Auswechslung der Infrarot Beleuchtung im Bienenstock ergibt sich eine gleichmässigere Beleuchtung und somit schärfere Bilder. Zwei neue Aufnahmen will ich hier gleich präsentieren:

Grooming: Hier versucht eine Biene sich von irgendetwas zu befreien . Immer wieder wird sie dabei von anderen Bienen unterstützt.

Hygiene: Eine Biene reinigt ausgiebig ihren Rüssel.

 

Putzbiene

Im folgendem Video ist eine Biene zu sehen, die der Reihe nach 4 andere Bienen “putzt”. Offensichtlich gibt es Bienen, die genau diese Aufgabe haben. Das Verhalten wird also scheinbar nicht nur durch die Wahrnehmung von Pollenresten oder Parasiten an anderen Bienen ausgelöst. Es gibt wohl echte “Putzbienen”.

Aktuelles zum D-Deckel, September 2017

Die Schafwolle, die in Form von Dämmmatten im Baustoffhandel angeboten wird, ist in der Regel leider mit Mottenschutzmitteln behandelt. Diese bitte nicht für den D-Deckel verwenden! Am besten unbehandelte Schafwolle direkt vom Schäfer/Bauernhof beziehen. Hanf-Dämmwolle ist ebenso diffusionsoffen und kann als Alternative verwendet werden. Die Dämmeigenschaften sind allerdings etwas schlechter.

Die Oberseite der Dämmung sollte regelmäßig auf Feuchtigkeit abgetastet werden. Ist sie nass, so muss auch die Unterseite abgetastet werden. Ist diese auch nass, so sollte die Dämmung gegen eine Holzfaserdämmplatte getauscht werden (Schichtdicke 4-6cm). Sie lässt weniger Diffusion zu. Das reduziert die Gefahr der Kondensation von Wasser auf der Oberseite der Dämmung. Die Folge ist aber eben auch eine erhöhte Luftfeuchtigkeit in der Beute und somit wieder die Gefahr von Kondensation in der Beute.

Zwischenstand 20.9.2017:
Die Schafwolle in der Dandant Blatt Beute ist auf der Oberseite etwas klamm, innen und auf der Unterseite ist sie sehr trocken. Hier läuft alles wie geplant.
In der Sachs Schiffer Beute war die Schafwolle heute morgen komplett durchnässt. Ich habe sie umgehend entfernt. Die Oberfläche des Deckels beträgt knapp 1/5 der Oberfläche einer Dadantbeute, daher gibt es hier pro cm² eine deutlich höhere Belastung. Die anfallende Feuchtigkeit wird auf der Oberseite nicht schnell genug von der Luft auf genommen, das Wasser kondensiert. Ich habe die Wolle hier durch Hanfdämmwolle ersetzt,  die Schichtdicke erhöht und den Abstand zum Regenschutz erhöht. Es kann gut sein, dass diese Massnahmen noch nicht ausreichen. Der nächste Schritt wäre gegebenenfalls ein Wechsel zu Holzfaserdämmplatten.
Mitte November werden beide Beute mit Sensoren ausgestattet, dann bekommen wir einen Einblick über die Auswirkungen auf das Beutenklima in der Praxis.

Diffusions Deckel
D-Deckel zum Nachrüsten von herkömmlichen Magazinbeuten

 

Tankbienen

Das Durchsehen der Infrarot Aufnahmen ist sehr zeitaufwendig. Auch deshalb, weil ich immer wieder spannende Verhaltensweisen entdecke, die ich noch nicht beobachtet habe. In dem folgenden Ausschnitt seht ihr die Übergabe von Honig zwischen zwei Bienen. Vielleicht ist es das von Professor Tautz beschriebene “Auftanken” einer erschöpften Heizbiene. Weitere Aufnahmen findet ihr unter Videos.

 

Bienen schlafen

Bienen schlafen mehrmals am Tag und ziehen sich hierfür teilweise auch in leere Zellen zurück. Ihr Schlaf dauert wenige Minuten bis maximal eine halbe Stunde. Im folgenden Video zieht sich eine Biene für 5min in eine Zelle zurück. “Bienen sind aber nicht nur Schlafmützen, sie sind auch ziemlich faul” ist eine wunderbare Erkenntnis aus dem Buch “Die Honigfabrik” von Jürgen Tautz und Diedrich Steen. Mir gefällt es so gut, dass ich es mit diesem kleinen Video bewerben und empfehlen möchte!

Weiter Aufnahmen von schlafenden Bienen unter Videos.