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Die
Erfindung betrifft eine Unterfrierschutzheizung für tiefgekühlte
Bauwerke.
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Der
Baugrund solcher Bauwerke ist trotz Wärmedämmung
bei andauerndem Betrieb der Bauwerke einer Unterfrierung ausgesetzt,
welche letztendlich zu Frosthebungen des Untergrundes und damit
zur Beschädigung des Bauwerkes führt.
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Bekannt
ist es, bereits bei der Projektierung solcher Bauwerke eine Unterbodenheizung
in Form von Heizschlangen für einen Wärmeträger
oder von elektrischen Heizmatten vorzusehen.
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Nachteilig
ist daran, dass diese Heizsysteme bei Reparaturbedürftigkeit
derselben nur mit erheblichen Kostenaufwand saniert und Instand
gesetzt werden können.
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Bekannt
ist es, zum nachträglichen Einbau eines Unterfrierschutzes
oder zur Instandsetzung eines solchen, senkrechte Bohrungen in dem
Untergrund zur Aufnahme von Heizelementen anzuordnen.
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Nachteilig
ist dabei, dass während solcher Baumaßnahmen Kühlkapazität
ausfällt und, sofern es sich bei dem Bauwerk um ein Tiefkühllager
handelt, eine vorübergehende Räumung desselben
mit Umlagerung des Tiefkühlgutes erforderlich ist.
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Bekannt
ist es ferner, zur nachträglichen Anordnung von Unterfrierschutzheizungen
und bei Reparaturen bereits installierter Unterfrierschutzheizungen,
mittels, von den äußeren Bauwerkseiten ausgehender,
unter das Bauwerk in etwa annähernd horizontal verlaufender
Schrägbohrungen als Sackbohrungen bis zur gewünschten
Bodenstelle herzustellen und darin meist elektrische Heizstäbe,
die fertigungsbedingt aus mit Muffen verbundenen Teilheizstäben
bestehen, zu installieren.
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Nachteilig
ist daran, dass die Bohrungen mit biegesteifen Stahlrohren stabilisiert
werden müssen, welche in die Bohrungen eingepresst werden,
wobei in den so stabilisierten Bohrungen jeweils ein korrosionsbeständiges,
wasserdichtes und wärmebeständiges Stahlschutzrohr
zur Aufnahme der elektrischen Heizstäbe angeordnet ist.
Die Einbringung von Bohrlochstabilisierungsstahlrohren in das Erdreich,
erfordert wegen deren Biegesteifigkeit entweder den Aushub einer
sehr langen Baugrube, deren Herstellung oftmals aus Platzgründen
nicht ausführbar ist, oder es ist aus einer kurzen Baugrube
heraus ein stabiler korrosionsbeständiger Rohrstrang aus
zahlreichen kurzen Stücken vor Ort herzustellen. Dabei
müssen die Heizstäbe für das Einschieben
derselben in das innere Stahlschutzrohr eine große Steifigkeit
aufweisen, was einen großen Querschnitt der Heizstäbe und
vor allem von deren Verbindungsmuffen erfordert und in der Folge
somit auch eine große lichte Weite des inneren Stahlschutzrohres.
Besonders in Bereichen von Grund- und Schichtenwasser bestehen Risiken.
Die Korrosionsbeständigkeit der Stahlrohre ist in diesen
Bereichen nur bedingt gewährleistet. Außerdem
kann durch mögliche Undichtigkeiten der Baustellen-Schweißnähte
Wasser in die Rohre eindringen und die Heizstäbe besonders
im Bereich der Verbindungsmuffen angreifen. In der Folge können die
Heizstäbe ausfallen (
DD 161 265 A3 ).
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Unterfrierschutzheizung für
tiefgekühlte Bauwerke und ein Verfahren zur Herstellung
derselben zu schaffen, welche sich insbesondere zum rationellen
nachträglichen Einbau in bereits vorhandene Bauwerke zur
Sanierung von defekten Unterfrierschutzeinrichtungen sowie auch
zur Umrüstung von gekühlten Bauwerken zu tiefgekühlten
Bauwerken eignet.
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Erfindungsgemäß wird
die Aufgabe wie mit den Ansprüchen angegeben gelöst.
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Die
Unterfrierschutzheizung ist dabei als ein über die ganze
Breite des Bauwerkes reichender, unterhalb des Bauwerkfußbodens
und von außerhalb des Bauwerkes zugänglicher,
etwa im wesentlichen horizontal angeordneter Rohrstrang mit etwa
in die Vertikale gekrümmten Enden sowie mit einem darin befindlichem
elektrischen Heizkabel oder mehreren darin befindlichen elektrischen
Heizkabeln ausgebildet, wobei die Platzierung der Heizkabel innerhalb des
Rohrstranges variabel ist. Innerhalb dieses Rohrstranges kann mindestens
ein Schutzrohr aus Stahl oder aus Kunststoff zur Aufnahme der elektrischen Heizkabel
angeordnet sein.
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Rohrstrang
und Schutzrohre sind gegenüber der Oberflächentemperatur
der Heizkabel beständig.
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Der
Rohrstrang kann mit Flüssigkeit angefüllt sein,
wodurch der Wärmeübergang vom Schutzrohr der Heizkabel
zum Rohrstrang verbessert werden kann. Das Schutzrohr mit dem elektrischen
Heizkabel kann auch schwimmfähig bemessen sein, wobei es
durch den Auftrieb an der inneren oberen Wandung des Rohrstranges
anliegt und so den Wärmeübergang weiter optimiert.
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Der
Rohrstrang kann mit geringem Gefälle zur Mitte oder einseitig
nach unten außen angeordnet sein, so dass bei Flutung des
Rohrstranges sich dieser entlüftet.
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Die
Anordnung der Unterfrierschutzheizung wird hergestellt, indem in
mehreren Verfahrensschritten zunächst
auf benachbartem
Terrain, beidseitig seitlich des Bauwerkes, ausreichend bemessene
Baugruben (für ein späteres Hochbiegen von Rohrstrangenden
mit Schutzrohr und Heizstäben) ausgehoben werden und an
einer Bauwerksseite ein Bohrgerät, für die Durchführung
einer Horizontalbohrung von einer Seite des Bauwerkes durchgängig
bis zur anderen Seite des Bauwerkes, aufgestellt und betrieben wird
und sodann
eine gekrümmte Schräg/Horizontalbohrung
von einer Bauwerksseite zur anderen, unter dem Bauwerk hindurch,
hergestellt wird und
sodann
ein flexibles Kunststoffrohr
von einer Trommel oder einem Ringbund mit einem seiner Enden in
der Baugrube am Ende des Bohrgestänges befestigt und sodann
als
Rohrstrang mit dem Bohrgestänge durch die Bohrung hindurch
gezogen wird und
sodann
zur Optimierung des Wärmeüberganges
der Hohlraum zwischen Rohrstrang und Bohrung im Erdreich auch mit
dichter Masse ausgefüllt werden kann und sodann
in
den so verlegten Rohrstrang nun mindestens ein Schutzrohr für
mindestens ein Heizkabel vom Standort des Bohrgerätes aus,
eingeführt wird und sodann
das so verlegte Rohrpaket
aus Rohrstrang und Schutzrohr (Schutzrohren) nun in seiner Länge so bemessen
und abgetrennt wird, dass dessen Enden aus den Baugruben heraus über
Flur knickfrei nach oben gekrümmt werden und
sodann
der
Rohrstrang mit Flüssigkeit aufgefüllt werden kann und
sodann
in
das Schutzrohr oder in die Schutzrohre elektrische Heizkabel sowie
deren Anschlussleitungen eingezogen werden.
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Die
Vorzüge der Erfindung bestehen darin, dass sich damit bereits
vorhandene Bauwerke problemlos nachrüsten lassen und auch
eine rationelle und effektive Sanierung von vorhandenen Unterfrierschutzheizungen
realisieren lässt. Als Heizelemente sind dünne,
flexible, feuchtigkeitsunempfindliche Heizkabel geeignet, welche
in die Schutzrohre eingezogen und nicht mehr eingeschoben werden,
was wiederum geringe Rohrdurchmesser für Schutzrohre und
Rohrstränge erlaubt. Die mit den geringen Rohrdurchmessern
verbundene hohe Flexibilität der Rohrstränge und
Schutzrohre ermöglicht deren Einbau ohne große Bohrgruben
mit Hilfe gekrümmter Bohrungen vom Terrain aus. Der bis über
Terrain reichende durchgängige Rohrstrang ist korrosionsfest und
eignet sich deshalb auch besonders für die Verlegung in
Grund- und Schichtenwasser. Vom Platz des Bohrgerätes auf
dem Terrain aus, ist es möglich ein Schutzrohr oder mehrere
Schutzrohre in den gekrümmten Rohrstrang einzuschieben
und als Paket von Rohrstrang und Schutzrohr in die Vertikale hoch zu
biegen. Eine solche Unterfrierschutzheizung weist eine sehr hohe
und lange anhaltende Betriebssicherheit auf. Sie lässt
sich punktgenau platzieren und damit den Energiebedarf minimieren.
Sie ist in der Heizleistung den Bedingungen anpassbar und gegebenenfalls
auch einfach zu korrigieren und auch zu reparieren.
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Das
Verfahren zur nachträglichen Anordnung derselben erlaubt
die Verwendung von biegeelastischen Kunststoffrohren für
die Herstellung des Rohrstranges durch das Hineinziehen derselben
in die Bohrung mittels des Bohrgestänges und gewährt eine
absolut korrosionsbeständige und wertstabile Ausführung
derselben.
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Nachstehend
wird die Erfindung an drei Ausführungsbeispielen erläutert.
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Die
Unterfierschutzheizung und die Anordnung derselben im Untergrund
eines Tiefkühllagers ist in der zugehörigen Zeichnung
mit
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1 als
Draufsicht eines Tiefkühllagerfußbodens mit sieben
nachträglich eingebrachten Unterfrierschutzheizsträngen
und mit
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2 als
Fußbodenquerschnitt aus A-A nach 1 und mit
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3 als
Detailansicht „a” im Randbereich 2 und
mit
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4 als
Querschnitt des Rohrstranges mit Schutzrohr und Heizelement und
mit
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5 als
Querschnitt des Rohrstranges mit Wasserfüllung und aufschwimmendem
Schutzrohr
schematisch dargestellt.
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Beispiel 1
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Eine
Tiefkühllagerhalle mit einer Fußbodenfläche
(1) von 40 m Breite und 60 m Länge und einem Fußboden
mit Aufbeton (3), mit Dämmung (2) und
mit Unterbeton (4) ist nachträglich mit einer
Unterfrierschutzheizung aus sieben gleichmäßig
voneinander beabstandeten Rohrsträngen (7) zur
Platzierung von elektrischen Heizkabeln (12) zu versehen.
Zur Anordnung je eines dieser Rohrstränge (7)
wird zunächst je eine Baugrube (6, 8)
unmittelbar an der Gebäudewand ausgehoben und sodann mittels
auf dem Terrain stehenden Bohrgerät von Seiten der Baugrube
(6) eine gekrümmte Schräg/Horizontalbohrung
(5) unterhalb des Fußbodens von einer Seite des
Tiefkühllagers bis zur andere Seite desselben ausgeführt.
Sobald die Bohrung an der Baugrube (8) angelangt ist, wird
am Bohrgestänge des Bohrgerätes ein flexibles
aufgerolltes Polyethylenrohr befestigt und als Rohrstrang (7)
in die Bohrung (5) bis etwa an das Bohrgerät hinein
gezogen.
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Der
etwa Ring-Hohlraum zwischen Bohrung (5) und Rohrstrang
(7) wird sodann zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit
von Rohrstrang (7) zum Untergrund (9) unterhalb
des Tiefkühllagers mit einer dichten Masse (10)
verpresst.
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In
den so verlegten Rohrstrang (7) wird sodann das Schutzrohr
(11) aus Stahl vom Ende des Rohrstranges (7) vom
Bohrgerät aus eingeschoben. Der Rohrstrang (7)
mit Schutzrohr (11, 15) wird sodann innerhalb
der Baugrube (6) auf die gewünschte Länge
getrennt. Die Rohrstrangenden werden sodann knickfrei im Radius
in die Vertikale nahe der Gebäudewand gebogen und in eine
der Öffnungen (14) werden die elektrischen Heizkabel
(12) eingezogen und am elektrischen Anschluss (13)
installiert. Die Öffnungen (14) werden sodann
witterungsbeständig verschlossen. Der Rohrstrang (7)
aus Polyehtylen eignet sich auch zum Einbau in Bereichen von Grund-
und Schichtenwasser.
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Beispiel 2
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In
den, wie im Beispiel 1 beschrieben, Rohrstrang (7) wird
das Schutzrohr (15) aus wärmebeständigen
Kunststoff eingeführt. Das Schutzrohr (15) ist
dabei so dimensioniert, dass es zusammen mit dem darin befindlichen
Heizkabel (12) als aufschwimmendes Schutzrohr (15)
schwimmfähig ist. Sodann kann der Rohrstrang (7)
mit Wasser (16) geflutet werden, wobei das Schutzrohr (15)
mit dem Heizkabel (12) aufschwimmt. Durch das Aufschwimmen
des Schutzrohres und die Lage des Heizkabels (12) darin,
wird die Wärme durch das umgebende Wasser (16)
optimal abgeleitet und im Rohrstrang (7) verteilt. Die
Temperaturen an den Wandungen von Schutzrohr (15) und Rohrstrang
(7) werden dadurch optimal niedrig gehalten.
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Beispiel 3
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Der
im Beispiel 1 beschriebene Rohrstrang (7) wird bereits
zu Baubeginn in einen Graben unterhalb des Fußbodens
im
Erdreich (9) verlegt und zur besseren Wärmeverteilung
zweckmäßiger Weise mit Beton ummantelt.
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- 1
- Fußbodenfläche
- 2
- Dämmung
- 3
- Aufbeton
- 4
- Unterbeton
- 5
- Schräg/Horizontalbohrung
- 6
- Baugrube
- 7
- Rohrstrang
- 8
- Baugrube
- 9
- Erdreich
unter Fußboden
- 10
- dichte
Verpressmasse
- 11
- Schutzrohr
- 12
- Heizkabel
- 13
- Elektrischer
Anschluss
- 14
- Austrittsöffnung
- 15
- Aufschwimmendes
Schutzrohr
- 16
- Flüssigkeitsfüllung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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