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TECHNISCHES GEBIET
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Die Neuerung betrifft eine elektrische
Heizung zur Erdbodenerwärmung
für Freilandkulturen, insbesondere
für Spargelkulturen.
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STAND DER TECHNIK
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Freilandkulturen, insbesondere Gemüsekulturen
und hier speziell Spargelkulturen gedeihen klimabedingt nur in bestimmten
Jahreszeiten. Die Ernte des in Deutschland angebauten Freilandspargels
erfolgt etwa zwischen Ende April und Mitte Juni. Frühe Spargelernten
lassen sich durch bestimmte Maßnahmen
wie beispielsweise Abdeckung der Spargelbalken mit Wärmestrahlung
absorbierenden Folien erreichen. Hierbei handelt es sich um einen
externen Wärmeeintrag
aus der Atmosphäre,
wobei diese Folien den Wärmeeinfang
durch gute die Wärmestrahlung
absorbierende Eigenschaften begünstigen
und die durch Abstrahlung bedingte Wärmeabgabe behindern und gleichzeitig
ein Verbleiben der Wärme
im Boden in begrenzten Umfang sicherstellen. Ein weiteres Vorziehen
der Spargelernte in die Wintermonate ist durch die vorstehend geschilderten
Maßnahmen
nicht möglich,
da der zur Verfügung
stehende externe Wärmeeintrag
für eine
hinreichende Bodenerwärmung
nicht ausreicht.
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Spargelverzehr in den Wintermonaten
und im Frühjahr
in Deutschland erfordert daher regelmäßig den Import von ausländischem
Spargel, wobei dessen Qualität
und Geschmack in der Regel nicht an die gewohnte deutsche Qualität heranreicht.
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Die Preise, die für deutschen Freilandspargel
zu erzielen sind, sind zu Beginn der Erntezeit am höchsten und
sie nehmen bei normalem Witterungsverlauf, d.h. bei durchgehend
warmer Witterung kontinuierlich ab, wobei zum Ende der Erntezeit das
Angebot mengenmäßig abnimmt
und die Preise für
das geringere Angebot in der Regel nur deshalb nicht wieder signifikant
ansteigen, weil die Spargelqualität deutlich abnimmt.
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Jede Woche, um die die Spargelernte
gegenüber
dem bislang möglichen
Erntebeginn vorgezogen werden könnte,
bedeutete die Erzielung von Preisen auf höchstem Niveau. Die Möglichkeiten,
die es erlauben, die Spargelernte frühestmöglich beginnen zu lassen, sind
vorstehend kurz dargestellt und weitgehend ausgeschöpft. Bodenerwärmungssysteme
mittels Rohrsystemen, die dem Transport eines Wärmeträgermediums wie beispielsweise
Wasser, Luft oder Abgase dienen, sind zu aufwändig und kostenintensiv, sodass
deren Einsatz bislang nicht in Betracht gezogen wurde.
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Es ist Aufgabe der Neuerung, eine
einfache und kostengünstige
Heizung zur Erdbodenerwärmung
für Freilandkulturen,
insbesondere für
Spargelkulturen, zu schaffen, mit der der Erntebeginn weit gegenüber dem
bisherigen klimabedingten Erntebeginn vorverlegt werden kann.
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ZUSAMMENFASSUNG DER NEUERUNG
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Diese Aufgabe wird durch eine elektrische Heizung
zur Erdbodenerwärmung
für Freilandkulturen
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
der vorgeschlagenen elektrischen Heizung gemäß der Neuerung sind Gegenstand
der Unteransprüche.
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Der neuerungsgemäße Grundgedanke besteht darin,
in das Erdreich unterhalb des tiefsten Wurzelbereichs der Kultur
Heizelemente einzubetten, die aus einem drahtförmigen elektrischen Leiter bestehen,
die flexibel sind und zweidimensional eine durch die zu beheizende
Kultur determinierte begrenzte Ebene abdecken. Die elektrische Heizung arbeitet
dabei als Wiederstandsheizung und gibt die im elektrischen Leiter
freiwerdende Wärme
unmittelbar in das Erdreich ab. Der Vor teil der neuerungsgemäßen Maßnahmen
zur Erdbodenerwärmung
besteht insbesondere darin, dass die Freisetzung der im elektrischen
Leiter generierten Wärme
sehr leicht steuerbar ist und dass die Wärme in den entscheidenden Wurzelbereich
der Kulturen, dort wo das Wachstum generiert wird, gezielt eingebracht
wird. Die Verlegung des flexiblen drahtförmigen elektrischen Leiters
ist relativ einfach und stellt keinen störenden Eingriff in die Kultur,
insbesondere die Spargelkultur, dar.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird
die zu beheizende begrenzte Ebene als langgestreckte Fläche ausgebildet,
wobei die Belegung dieser derart geometrisch ausgestalteten Fläche mit
der neuerungsgemäßen elektrischen
Heizung sehr einfach möglich
ist. Dadurch ist beispielsweise eine optimale Anpassung dieser elektrischen
Heizung an Spargelkulturen möglich,
die bekanntlich in Form von sog. Balken ausgestaltet sind.
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Eine erste Ausführungsform der neuerungsgemäßen elektrischen
Heizung zur Erdbodenerwärmung
für Freilandkulturen
sieht vor, dass der drahtförmige
elektrische Leiter in einer einzigen meanderförmigen ersten Heizschleife
die begrenzte Ebene abdeckt. Bei dieser ersten Ausführungsform
sind dann lediglich zwei elektrische Anschlüsse erforderlich und die Anordnung
des drahtförmigen
elektrischen Leiters weist auf dem Weg zwischen diesen beiden Anschlüssen keinerlei
Verzweigungen auf.
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Für
sehr langgestreckte zu beheizende Flächen ist es von Vorteil, wenn,
wie dies eine zweite Ausführungsform
vorsieht, der drahtförmige
elektrische Leiter in meanderförmigen
Heizschleifen die begrenzte Ebene abdeckt, wobei die Heizschleifen
jeweils in mehr als einen Abschnitt aufgeteilt sind. Dabei ist es
von Vorteil, wie dies eine weitere Ausgestaltung der Neuerung vorsieht,
wenn die einzelnen Abschnitte der Heizschleifen jeweils parallel
an eine Versorgungsleitung angeschlossen sind.
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Die einzelnen Bereiche der meanderförmigen Heizschleifen
sind gemäß einer
weiteren Ausgestaltung derart ausgeführt, dass der jeweilige drahtförmige Leiter
der zweiten Heizschleifen im Wesentlichen in Richtung der Länge der
begrenzten Ebene verläuft.
Eine andere Ausgestaltung gemäß der Neuerung
sieht diesbezüglich
vor, dass der jeweilige drahtförmige
Leiter der dritten Heizschleifen im Wesentlichen in Richtung der
Breite der begrenzten Ebene verläuf.
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Eine äußerst kostengünstige Ausführung des
drahtförmigen
Leiters ist dann gegeben, wenn dieser, wie dies vorgeschlagen wird,
aus Kupferdraht besteht.
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Die Verlegung des drahtförmigen Leiters
im zu beheizenden Erdreich gestaltet sich gemäß einer anderen vorteilhaften
Ausgestaltung dann besonders einfach, wenn der drahtförmige Leiter
auf einem Träger
aufgebracht ist. Dieser Träger
wird entweder als verrottungsresistentes Gewebe oder als verrottungsresistente
Folie ausgeführt.
Falls bei der letzten Ausführungsform
die Folie wärmeisolierende
Eigenschaften besitzt, ist sichergestellt, dass die über den drahtförmigen Leiter
freigesetzte Wärme
im Wesentlichen oberhalb der Folie in das Erdreich eindringt und
eine Wärmeabfuhr
in die unterhalb der Folie befindlichen Bodenbereiche verhindert
wird.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Ausführungsbeispiele der vorgeschlagenen elektrischen
Heizung zur Erdbodenerwärmung
für Freilandkulturen
gemäß der Neuerung
sind in den Figuren der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend
beschrieben. Es zeigen
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1 in
schematischer Darstellung eine erste Ausführungsform der elektrischen
Heizung zur Erdbodenerwärmung
für Freilandkulturen
gemäß der Neuerung,
wobei der drahtförmige
elektrische Leiter in einer einzigen meandertörmigen ersten Heizschleife
die begrenzte Ebene abdeckt;
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2 in
schematischer Darstellung einen Schnitt durch eine Freilandkultur,
im vorliegenden Fall durch einen Spargelbalken, gemäß einem
in 1 mit C–D gekennzeichneten
Schnittverlauf;
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3 in
schematischer Darstellung eine elektrischen Heizung zur Erdbodenerwärmung für Freilandkulturen
in einer zweiten Ausführungsform, wobei
der drahtförmige
elektrische Leiter in mehreren meanderförmigen Heizschleifen die begrenzte Ebene
abdeckt und der drahtförmige
Leiter im Wesentlichen in Richtung der Länge der begrenzten Ebene verläuft und
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4 in
schematischer Darstellung eine elektrische Heizung zur Erdbodenerwärmung für Freilandkulturen
in einer dritten Ausführungsform, wobei
der drahtförmige
elektrische Leiter in mehreren meanderförmigen Heizschleifen die begrenzte Ebene
abdeckt und der drahtförmige
Leiter im Wesentlichen in Richtung der Breite der begrenzten Ebene
verläuft.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die vorgeschlagene Neuerung wird
am Beispiel einer Spargelkultur 4 mit mehreren parallel
zueinander angeordneten Spargelbalken 4.1 bis 4.n (1) erläutert. Unterhalb eines Wurzelbereichs
W (2) der Spargelbalken 4.1 bis 4.n ist
im Erdreich A ein Heizelement in Form eines drahtförmigen elektrischen
Leiters 5 angeordnet. Dieser drahtförmige Leiter 5 wird
durch Widerstandsheizung so weit erwärmt, dass die freigesetzte
Wärme das
benachbarte Erdreich A und somit den Wurzelbereich W der Spargelkultur 4 in
der für
das Wachstum erforderlichen Weise erwärmt. Der jeweilige Spargelbalken 4.1 bis 4.n ist
als eine begrenzte Ebene E in Form einer langgestreckien Fläche ausgebildet,
deren Breite B sehr viel kleiner als deren Länge L ist (1).
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Der drahtförmige elektrische Leiter 5 ist
dabei in einer einzigen meanderförmigen
ersten Heizschleife 6 angeordnet, die die begrenzte Ebene
E vollständig
abdeckt. Die Enden des drahtförmigen elektrischen
Leiters 5 sind mit einem ersten bzw. einem zweiten Anschluss
A1, A2 ausgestattet, die ihrerseits eine Verbindung mit einer ersten
bzw. zweiten Anschlussklemme 3.1, 3.2 eines Transformators 3 aufweisen.
In gleicher Weise ist die erste Heizschleife 6 im zweiten
Spargelbalken 4.2 mit einer dritten bzw. vierten Anschlussklemme 3.3, 3.4 des Transformators 3 verbunden.
Weitere Spargelbalken 4.3 bis 4.n sind in gleicher
Weise jeweils mit einer ersten Heizschleife 6 versehen
und jeweils an den Transformator 3 angeschlossen (Anschlussklemmen 3.5 bis 3.n).
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Der Transformator 3 wird
primärseitig
beispielsweise mit einer Drehstromspannung 40D/230 V versorgt und
verfügt
sekundärseitig über eine
Kleinspannung unterhalb 42 V Wechselspannung. Die Strom- und Spannungsversorgung
des Transformators 3 erfolgt Über eine Strom-/Spannungsquelle 2, die
beispielsweise ein Hochspannungstrafo sein kann, der von einer überlandgehenden
Hochspannungsleitung über
eine Zuleitung 2a versorgt wird. Die Strom-/Spannungsquelle 2 kann
aber auch in Form eines Generators ausgeführt sein, der beispielsweise über ein
Kleinwindrad angetrieben wird. Die Strom-/Spannungsguelle 2,
der Transformator 3 und die zugehörigen Verteileinrichtungen
und Anschlüsse
A1, A2 sind in einer wetterfesten Stromversorgungseinrichtung 1 zusammengefasst.
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Strom und Spannung am elektrischen
Leiter 5 werden in Verbindung mit dessen Widerstand so bemessen,
dass eine hinreichende Wärmeentwicklung
sichergestellt ist, ohne dass sich der vorzugsweise als Kupferdraht
ausgebildete elektrische Leiter 5 unzulässig stark erwärmt und
dabei zerstört
wird. Da der elektrische Leiter 5 flexibel ist, lässt er sich leicht
in das Erdreich A in der zweidimensionalen begrenzten Ebene E ausbringen.
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3 zeigt
die Ausgestaltung des drahtförmigen
elektrischen Leiters 5 in mehreren meanderförmigen zweiten
Heizschleifen 7, wobei diese zweiten Heizschleifen 7 durch
die jeweils getrennt versorgten Abschnitte 7.1 bis 7.n gebildet
werden. Dabei sind die jeweiligen drahtförmigen Leiter 5 der
einzelnen Abschnite 7.1 bis 7.n der zweiten Heizschleifen 7 im
Wesentlichen in Richtung der Länge
L der begrenzten Ebene E angeordnet und jeweils parallel an eine
Versorgungsleitung 9 angeschlossen.
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In einer dritten Ausführungsform
(4) wird die begrenzte
Ebene E durch den drahtförmigen elektrischen
Leiter 5 in Form mehrerer meanderförmiger dritter Heizschleifen 8 abgedeckt,
wobei die dritten Heizschleifen 8 jeweils in die Abschnitte 8.1 bis 8.n aufgeteilt
sind. Jeder dieser einzelnen Abschnitte 8.1 bis 8.n ist
wiederum jeweils parallel an eine Versorgungsleitung 9 angeschlossen
und der jeweilige drahtförmige
Leiter 5 in den einzelnen Bereichen 8.1 bis 8.n der
dritten Heizschleifen 8 verläuft im Wesentlichen in Richtung
der Breite B der begrenzten Ebene E.
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Die Ausführungsformen der Neuerung gemäß den 3 und 4 bietet Vorteile bei der Ausbringung
in das Erdreich A, wenn die einzelnen Abschnitte 7.1 bis 7.n bzw. 8.1 bis 8.n auf
einem Träger 10 aufgebracht
sind (4). Dieser Träger 10 wird
im Erdreich A beispielsweise ausgerollt und die jeweiligen beiden
Enden des meanderförmig
auf dem Träger 10 aufgebrachten
drahtförmigen
Leiters 5 werden dann mit der Versorgungsleitung 9 verbunden
(ersie Klemmverbindungen A1.1 bis A1.n; zweite Klemmverbindung A2.1
bis A2.n). Dabei kann der Träger 10 aus
einem verrottungsresistenten Gewebe 10a oder aus einer
verrottungsresistenten Folie 14b bestehen.
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Falls die Folie 10b, wie
dies vorgeschlagen wird, wärmeisolierende
Eigenschaften besitzt, wird ein Abwandern der durch den drahtförmigen Leiter 5 freigesetzten
Wärme in
das Erdreich A unterhalb des drahtförmigen Leiters 5 weitgehend
verhindert, sodass die ausgebrachte Wärme überwiegend in den darüberliegenden
Wurzelbereich W der Kulturen 4 gelangt.
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- 1
- Stromversorgungseinrichtung
- 2
- Strom-/Spannungsquelle
(z.B. Hochspannungstrafo,
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- Generator;
sekundär
400/23DV⁓)
- 2a
- Zuleitung
- 3
- Transformator
(sekundär: ≤ 42 V⁓)
- 3.1
- erste
Anschlussklemme
- 3.2
- zweite
Anschlussklemme
- 3.3
- dritte
Anschlussklemme
- 3.4
- vierte
Anschlussklemme
- 4
- Kultur;
Spargelkultur
- 4.1
- erste
Kultur; erster Spargelbalken
- 4.2
- zweite
Kultur; zweiter Spargelbalken
- 4.i
- I-te
Kultur; i-ter Spargelbalken
- 4.n
- n-te
Kultur; n-ter Spargelbalken
- 5
- Heizelement;
drahtförmiger
elektrischer Leiter
- 6
- erste
Heizschleife
- 7
- zweite
Heizschleifen
- 7.1
- erster
Abschnitt der zweiten Heizschleifen
- 7.2
- zweiter
Abschnitt der zweiten Heizschleifen
- 7.i
- i-ter
Abschnitt der zweiten Heizschleifen
- 7.n
- n-ter
Abschnitt der zweiten Heizschleifen
- 8
- dritte
Heizschleifen
- 8.1
- erster
Abschnitt der dritten Heizschleifen
- 8.2
- zweiter
Abschnitt der dritten Heizschleifen
- 8.i
- i-ter
Abschnitt der dritten Heizschleifen
- 8.n
- n-ter
Abschnitt der dritten Heizschleifen
- 9
- Versorgungsleitung
- 10
- Träger
- 10a
- Gewebe
- 10b
- Folie
- A
- Erdreich
- A1
- erster
Anschluss
- A1.1
- bis
- A1.n
- erste
Klemmverbindung
- A2
- zweiter
Anschluss
- A2.1
- bis
- A2.n
- zweite
Klemmverbindung
- B
- Breite
- E
- begrenzte
Ebene
- L
- Länge
- W
- Wurzelbereich