DE202006003876U1 - Heating traffic equipment e.g. for usable surfaces, connected to groundwater extraction plant by several feed pumps and piping system which is distributed underground or near surface of road and can be warmed - Google Patents

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Abstract

The equipment is connected to a groundwater extraction plant (2) by several feed pumps (3) and a piping system (5). The piping system (5) is distributed underground or near the surface of a road (10) and can be warmed. Collecting pipes (6) of the piping system are connected to a water infiltration plant (7). The groundwater extraction plant (2) and or water infiltration plant are provided as vertical filter wells or horizontal filter wells. The piping system (5) is composed of plastic tubes.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Erwärmung von Verkehrs- und Nutzfächen, insbesondere zur Frostschutzsicherung. Mit der Erfindung können Rasenflächen, z.B. von Fußballfeldern, die im Winter infolge tiefer Lufttemperaturen zur Bildung einer Bodenfrostschicht in der oberen Bodenzone neigen und damit nicht bespielbar sind, vor Eis- und Schneebildung geschützt werden. Sie kann auch zur Erwärmung von gärtnerischen oder landwirtschaftlichen Nutzflächen, z.B. von Spargelfeldern, oder zur Eisfreihaltung von Gehwegen genutzt werden.The The invention relates to a system for heating traffic and Nutzfächen, in particular for Frost protection. With the invention, lawns, e.g. of football fields, which in winter due to low air temperatures to form a Floor frost layer in the upper floor zone tend and thus not are playable, be protected from ice and snow. It can also be used for heating of horticultural or agricultural land, e.g. used by asparagus fields, or for ice maintenance of sidewalks become.

Rasenheizungen wurden bisher auf der Grundlage der Prinzipien der Fußbodenheizung realisiert, wobei die Heizung des Bodens immer über einen aufgeheizten Sekundärkreislauf erfolgt und das Medium im Sekundärkreislauf Temperaturen weit über 10°C besitzt. In DE 28 40 389 A1 wird beispielsweise ein solches Beheizungs- und Drainagesystem für der Witterung ausgesetzte Flächen beschrieben. Dabei werden unterhalb der Oberfläche ummantelte Rippenrohre eingesetzt, die mit einem wärmeübertragendem Medium beschickt werden. Das wäreübertragende Medium kann mit Frostschutzmittel versetztes Wasser sein, welches mittels einer Wärmepumpe erwärmt wurde.Lawn heaters have hitherto been realized on the basis of the principles of underfloor heating, whereby the heating of the floor always takes place via a heated secondary circuit and the medium in the secondary circuit has temperatures well above 10 ° C. In DE 28 40 389 A1 For example, such a heating and drainage system for the weather exposed surfaces will be described. In this case, sheathed finned tubes are used below the surface, which are fed with a heat-transmitting medium. The heat-transmitting medium may be antifreeze-added water which has been heated by a heat pump.

Die Nutzung der Wärme des Grundwassers für Heizzwecke wird seit Jahren bei der Wärmepumpentechnologie praktiziert.The Use of heat of groundwater for Heating has been practiced for years in heat pump technology.

DE 29 33 792 A1 beschreibt z.B. einen solchen Erdreichkollektor. Bei der Nutzung von Grundwasserwärme wird das Grundwasser über einen Wärmetauscher zur Erwärmung von abgekühlten Sekundärkreisläufen genutzt, wobei das Grundwasser abkühlt und danach in den natürlichen Kreislauf zurückgeführt wird. DE 29 33 792 A1 describes, for example, such a soil collector. When using groundwater heat, the groundwater is used by a heat exchanger to heat cooled secondary circuits, the groundwater cools and then returned to the natural cycle.

Bekannt sind auch Rasenheizungen, die auf der Grundlage von elektrischen Heizelementen beruhen.Known are also lawn heaters based on electrical Heating elements are based.

Weiterhin ist das Abdecken von aufzuwärmenden Flächen mit dunklen Folien durch die Nutzung der Globalstrahlung oder wie in DE 36 13 836 A1 beschrieben, die Einleitung von erwärmter Luft unter eine Abgedeckplane bekannt.Furthermore, the covering of surfaces to be heated with dark films by the use of global radiation or as in DE 36 13 836 A1 described the introduction of heated air under a tarpaulin known.

Die bekannten technischen Lösungen für die Erdwärmenutzung gehen insgesamt davon aus, dass dies immer über zwei oder drei Kreisläufe erfolgt. Bei den dabei erforderlichen Wärmetauschprozessen zwischen den Kreislaufsystemen entstehen zwangsläufig Verluste. Außerdem erfordern in der Regel die nachgeschalteten Kreisläufe Aufwendungen von Elektroenergie, so dass die Wirkungsgrade der bekannten technischen Lösungen relativ gering sind.The known technical solutions for the use of geothermal energy Overall, assume that this is always done over two or three circuits. For the required heat exchange processes between Circulatory systems inevitably incur losses. Also require usually the downstream circuits expenditures of electric energy, so that the efficiencies of the known technical solutions are relative are low.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage zu entwickeln, die es ermöglicht, die obere Bodenzone eines begrenzten Areals ganzjährig mit so viel Wärme zu versorgen, dass sich im Boden infolge von tiefen Temperaturen kein Frost ausbilden kann. Die Erfindung soll so angelegt werden, dass die energetischen Aufwendungen gering gehalten werden.Of the Invention has for its object to develop a system which makes it possible the upper floor zone of a limited area year-round so much heat to supply that in the ground as a result of low temperatures no frost can form. The invention should be designed so that the energy costs are kept low.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Ausgestaltende Merkmale sind in den Unteransprüchen 2 bis 4 beschrieben.According to the invention Problem solved by the features of claim 1. Outstanding features are in the subclaims 2 to 4 described.

Die Frostschutzsicherung von bewachsenen Böden wird durch die Nutzung des natürlichen Wärmepotentials von Grundwasser erreicht.The Frost protection of overgrown soils is by use of the natural heat potential reached by groundwater.

Die Erfindung ist gekennzeichent durch eine Grundwassergewinnungsanlage, aus der natürlich anstehendes Grundwasser entnommen wird. Das entnommene Grundwasser wird über ein geländeoberflächennahes Rohrleitungssystem unter die zu erwärmenden Verkehrs- und/oder Nutzflächen geleitet. Das Grundwasser kann bei der Passage durch das Rohrleitungssystem seine Wärme abgeben und der Boden vermag diese Wärme aufzunehmen. Die Temperatur des Grundwassers sinkt dabei ab und die Bodentemperatur kann an der Oberfläche auf einem Niveau von > 0°C gehalten werden. Das abgekühlte Wasser wird danach über eine Wasserinfiltrationsanlage wieder in den Boden infiltriert und dem anstehenden Grundwasserstrom zugeführt.The Invention is characterized by a groundwater extraction plant, from the course pending Groundwater is removed. The extracted groundwater is over a terrain close to the surface Piping under the heated traffic and / or acreages directed. The groundwater may pass through the pipeline system his warmth give off and the soil is able to absorb this heat. The temperature of the groundwater drops and the soil temperature can the surface kept at a level> 0 ° C become. The cooled water will be over afterwards a water infiltration system again infiltrated into the ground and fed to the upcoming groundwater stream.

Die erfindungsgemäße Anlage besteht aus einer Grundwassergewinnungsanlage, die über Förderpumpen mit einem Rohrleitungssystem verbunden ist. Das Rohrleitungssystem ist oberflächennah unter die zu erwärmenden Verkehrs- und/oder Nutzflächeneingebaut. Vom Rohrleitungssystem führen Sammelleitungen zu einer Wasserinfiltrationsanlage. Die Grundwassergewinnungsanlage und die Wasserinfiltrationsanlage sind vorzugsweise ein oder mehrere Vertikalfilterbrunnen oder Horizontalfilterbrunnen. Das unter die zu erwärmenden Flächen verlegte Rohrleitungssystem besteht vorzugsweise aus erdverlegten Kunststoffrohren. Bei Verwendung von Metallrohren ist der Wärmeübergang zwar günstiger, jedoch ist deren Verlegung und Wartung aufwendiger und mit höheren Kosten verbunden. Das Rohrleitungssystem kann über mehrere Schieber und Bypässe wechselseitig mit Grundwasser beschickt werden. Dadurch ist eine gleichmä ßigere Wärmeverteilung über die zu erwärmenden Flächen erreichbar.The inventive plant consists of a groundwater extraction plant, which via feed pumps connected to a piping system. The piping system is near the surface the to be heated Traffic and / or Nutzflächenbuilt. From the pipeline system lead manifolds to a water infiltration system. The groundwater extraction plant and the water infiltration system are preferably one or more Vertical filter well or horizontal filter well. That under the to be heated surfaces laid piping system preferably consists of buried Plastic pipes. When using metal pipes, the heat transfer cheaper, However, their installation and maintenance is more complex and with higher costs connected. The piping system can alternately via several slides and bypasses be charged with groundwater. This is a gleichmä larger heat distribution over the to be heated surfaces reachable.

Grundwasser besitzt unter natürlichen Bedingungen im Mittel eine Temperatur von etwa 10°C. Die Temperatur des Grundwassers schwankt standort-, saisonal- oder auch anthropogenbedingt um mehrere Grade. Die Nutzung der Grundwasserwärme wird gemäß der Erfindung durch einen direkten Kontakt von mit natürlichem Grundwasser durchströmten Rohrleitungen mit dem Boden erreicht. Über das Rohrleitungssystem wird damit sicher gestellt, dass die Bodentemperatur nicht unter Null absinken kann und dabei die Frosttiefe des Bodens auf nahezu Null reduziert wird. Das Rohrleitungssystem zur Direktabgabe der Grundwasserwärme an den Boden wird so weit wie möglich oberflächennah verlegt.Under natural conditions groundwater has an average temperature of about 10 ° C. The temperature of the groundwater varies by location, season or anthropogenbedingt by several degrees. The use of groundwater heat Me is achieved according to the invention by a direct contact of natural water flowing through the groundwater pipes with the ground. The piping system ensures that the soil temperature can not fall below zero and that the depth of frost in the soil is reduced to almost zero. The pipeline system for the direct discharge of groundwater heat to the ground is laid as close as possible to the surface.

Die Erfindung wird nachfolgend an zwei Ausführungsbeispielen und anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The Invention is described below with reference to two embodiments and closer to the drawings explained. Show it:

1 Rasenheizungsanlage 1 Lawn heating system

2 schematischer Schnitt von 1 2 schematic section of 1

Ein erstes Ausführungsbeispiel beschreibt die Nutzung der Erfindung für einen Fußballrasenplatz, der eine Frostschutzsicherung erhalten soll, um den Spielbetrieb auch bei sehr niedrigen Temperaturen zu ermöglichen.One first embodiment describes the use of the invention for a football pitch, the frost protection should receive the game operation even at very low temperatures to enable.

Außerhalb des Spielfeldes werden als Grundwassergewinnungsanlage 2 zwei Stück Vertikalfilterbrunnen errichtet. Mittels je einer Förderpumpe 3 wird natürlich anstehendes Grundwasser 1 in einer Menge von etwa 200 m3/h mit einer Temperatur von 10°C entnommen und über eine Verteilerleitung 4 zum Rand ei nes Spielfeldes gefördert. Über die gesamte Fläche des Spielfeldes wird unter dem Rasen 10 ein Rohrleitungssystem 5 in einer Tiefe von 30 cm unter der Geländeoberfläche im Boden verlegt. Dieses Rohrleitungssystem 5 besteht aus im Abstand von 50 cm erdverlegten Kunststoffschläuchen. Das Grundwasser 1 wird über die Verteilerleitung 4 dem Rohrleitungssystem 5 zugeleitet, erwärmt die Rasenfläche und wird dann wieder in einer Sammelleitung 6 gefasst. Auf dem Weg von der Verteilerleitung 4 zur Sammelleitung 6 kühlt sich das Grundwasser von 10°C auf 2°C ab, indem die Wärme an den Boden und von dort an die Rasenfläche abgegeben wird. Der Boden sichert dabei eine Eigentemperatur von > 0°C und damit Frostfreiheit. Das Rohrleitungssystem 5 kann dabei mit Hilfe der Bypässe 8 und deren Schieber 9 im Wechselbetrieb gefahren werden, so dass beide Seiten des Spielfeldes gleichermaßen mit Wärme versorgt werden können. Über die Sammelleitung 6 wird das abgekühlte Grundwasser 1 zur Wasserinfiltrationsanlage 7 geleitet und dort wieder in den Untergrund infiltriert. Als Wasserinfiltrationsanlage 7 dienen wiederum zwei Vertikalfilterbrunnen.Outside the field are used as a groundwater extraction system 2 Two piece vertical filter wells built. By means of one pump each 3 will of course be pending groundwater 1 taken in a quantity of about 200 m 3 / h with a temperature of 10 ° C and via a distribution line 4 promoted to the edge of a playing field. Over the entire area of the playing field is under the lawn 10 a piping system 5 laid in the ground at a depth of 30 cm below the terrain surface. This piping system 5 consists of plastic hoses buried at a distance of 50 cm. The groundwater 1 is via the distribution line 4 the piping system 5 fed, warms the lawn and is then back in a manifold 6 caught. On the way from the distribution line 4 to the manifold 6 The groundwater cools from 10 ° C to 2 ° C by releasing the heat to the ground and from there to the lawn. The soil ensures a natural temperature of> 0 ° C and thus freedom from frost. The piping system 5 can do this with the help of bypasses 8th and their slider 9 be operated in alternation, so that both sides of the pitch can be equally supplied with heat. About the manifold 6 becomes the cooled groundwater 1 to the water infiltration system 7 passed and infiltrated there again into the underground. As a water infiltration system 7 in turn serve two vertical filter wells.

Nach der Infiltration in den Untergrund heizt sich das abgekühlte Grundwasser 1 durch die natürliche Erdstrahlung so auf, dass es nach einer gewissen Zeit wieder die ursprüngliche Temperatur des Grundwasser erreicht.After infiltration into the ground, the cooled groundwater heats up 1 due to the natural earth radiation so that it reaches the original temperature of the groundwater after a certain time.

Die erfindungsgemäße Anlage besitzt einen sehr hohen Wirkungsgrad. Es kommt zu keinerlei Beeinträchtigung, weder des Spielfeldes noch des Untergrundes noch des Chemismus des Grundwassers.The inventive plant has a very high efficiency. There is no impairment neither the playing field nor the background nor the chemistry of the Groundwater.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel soll die Anwendung für gärtnerische Nutzflächen beschrieben werden.In a further embodiment should the application for horticultural acreages to be discribed.

In einem Spargelfeld soll in der Zeit bis zum ersten Erntetag oder auch in der Folge an kalten Tagen der Boden erwärmt werden.In an asparagus field should in the time until the first harvest day or also be heated in the result on cold days of the soil.

Für die Anlage werden zwei Vertikalfilterbrunnen als Grundwassergewinnungsanlage 2 und als Wasserinfiltrationsanlage 7 gebaut. Über den einen Vertikalfilterbrunnen wird Grundwasser 1 in einer Menge von 50m3/h und einer Temperatur von 12°C gefördert. Das Grundwasser 1 mit seiner natürlichen Wärme kühlt sich im Wärmeübertragungssystem auf 10°C ab, ehe es über den zweiten Infiltrationsbrunnen wieder in den Untergrund zurückgeführt wird. Im Boden wird damit eine Temperatur von 11°C gesichert.The plant will be equipped with two vertical filter wells as a groundwater extraction plant 2 and as a water infiltration system 7 built. About the one vertical filter well is groundwater 1 in an amount of 50m 3 / h and a temperature of 12 ° C promoted. The groundwater 1 with its natural heat, it cools down to 10 ° C in the heat transfer system before it is returned to the underground via the second infiltration well. In the soil is thus a temperature of 11 ° C secured.

Durch die erfindungsgemäße Lösung kann ein Schutz vor Bodenfrösten erreicht werden, wodurch Ernteausfälle verringert oder ganz vermieden werden können. Außerdem kann die Vegetationsperiode um mehrere Tage vorgezogen werden.By the solution according to the invention can be Protection against ground frosts which reduces or completely eliminates crop failures can. Furthermore the growing season can be advanced by several days.

11
Grundwassergroundwater
22
GrundwassergewinnungsanlageGroundwater recovery plant
33
Förderpumpefeed pump
44
Verteilerleitungdistribution line
55
RohrleitungssystemPiping
66
Sammelleitungmanifold
77
WasserinfiltrationsanlageWater infiltration system
88th
Bypassbypass
99
Schieberpusher
1010
Rasenrace

Claims (4)

Anlage zur Erwärmung von Verkehrs- und Nutzfächen, dadurch gekennzeichnet, dass – eine Grundwassergewinnungsanlage (2) über eine oder mehrere Förderpumpen (3) mit einem Rohrleitungssystem (5) verbunden ist, – das Rohrleitungssystem (5) oberflächennah unter die zu erwärmenden Verkehrs- und/oder Nutzflächen (10) verteilt ist, – vom Rohrleitungssystem (5) Sammelleitungen (6) zu einer Wasserinfiltrationsanlage (7) führen.Plant for the heating of transport and utility areas, characterized in that - a groundwater production plant ( 2 ) via one or more feed pumps ( 3 ) with a piping system ( 5 ), - the piping system ( 5 ) near the surface of the surface to be heated and / or used ( 10 ), - from the piping system ( 5 ) Manifolds ( 6 ) to a water infiltration plant ( 7 ) to lead. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundwassergewinnungsanlage (2) und/oder die Wasserinfiltrationsanlage (7) eine oder mehrere Vertikalfilterbrunnen oder Horizontalfilterbrunnen sind.Installation according to claim 1, characterized in that the groundwater extraction plant ( 2 ) and / or the water infiltration system ( 7 ) one or multiple vertical filter wells or horizontal filter wells. Anlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrleitungssystem (5) erdverlegte Kunststoffrohre sind.Installation according to one of claims 1 or 2, characterized in that the piping system ( 5 ) are buried plastic pipes. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrleitungssystem (5) über Schieber (9) und Bypässe (8) wechselseitig mit Grundwasser (1) beschickt werden kann.Installation according to one of claims 1 to 3, characterized in that the piping system ( 5 ) via slide ( 9 ) and bypasses ( 8th ) mutually with groundwater ( 1 ) can be loaded.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP2100500A1 (en) 2008-03-14 2009-09-16 Jürgen Roeck Method and device for protecting plants from frost
WO2012172116A1 (en) * 2011-06-16 2012-12-20 Geotemp Projektgesellschaft Gmbh & Co. Kg Lawn heating distributor, lawn heating system and method for heating a lawn

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