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Die
Erfindung richtet sich auf eine Vorrichtung zum Freihalten eines
Dachs von Schnee.
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Gerade
für Flachdächer können lange,
kalte Winter zu einem ernsthaften Problem werden, weil sich dann
die Schneefälle
auf dem Dach ansammeln. Wenn nicht ab und zu eine wärmere Phase
mit Tauwetter den Schnee zum Schmelzen bringt, wird die Schneelast
im Laufe eines Winters immer schwerer und kann schließlich das
Dach zum Einsturz bringen. Dabei sind nicht nur die in dem Gebäude befindlichen Waren
und Geräte
bedroht, sondern es sind sogar Menschenleben in Gefahr.
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Um
das zu vermeiden, müßte der
Gebäudebesitzer
in regelmäßigen Zeitabständen das
Dach betreten und von Schnee und Eis befreien. Dies ist jedoch ebenfalls
nicht ganz ungefährlich,
weil Flachdächer üblicherweise
nicht durch ein Geländer
od. dgl. gesichert sind und eine Person auf dem rutschigen Untergrund
leicht das Gleichgewicht verlieren kann. Darüber hinaus kann sogar das reine
Betreten eines Daches und die damit verbundene zusätzliche Last
gerade eben zu einer lokalen Überlastung
führen.
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Daraus
resultiert das die Erfindung initiierende Problem, eine Möglichkeit
zu finden, wie ein Dach von Schnee freigehalten werden kann, ohne
dass dazu eine Person das Dach betreten und sich dadurch in Gefahr
begeben muß.
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Die
Lösung
dieses Problems gelingt mittels eines entlang einer Dachfläche verlegten
Leitungssystems mit Öffnungen
zum Ausblasen eines gasförmigen
Mediums entlang des Daches.
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Dieses
Gas schafft im Idealfall eine so starke Luftbewegung, dass es den
vom Himmel rieselnden Schneeflocken nicht gelingt, sich auf dem
Dach anzulagern bzw. festzusetzen. Die Schneeflocken werden vielmehr
in Bewegung gehalten bzw. aufgewirbelt und von dem Dach herabgeblasen.
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Wenn
der Querschnitt einer Öffnung
vergleichsweise gering ist im Verhältnis zu dem Innenquerschnitt
der betreffenden Leitung, bspw. weniger als 20%, vorzugsweise weniger
als 10%, insbesondere weniger als 5%, so ist der Strömungswiderstand in
dem Rohr gering, und der bspw. von einem Kompressor erzeugte Druck
pflanzt sich nahezu unverändert
bis zu den Öffnungen
fort, so dass dort ein maximaler Ausblasdruck herrscht.
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Sofern
der in dem Leitungssystem herrschende Druck nicht allzu hoch ist,
bspw. nur wenige Atmosphären Überdruck,
so kann als Leitung bspw. auch ein vorzugsweise gasdichter Schlauch
verwendet werden. Statt dessen und/oder kumulativ dazu kann das
Leitungssystem auch einen oder mehrere Rohrabschnitte aufweisen.
Dieselben sind stabiler und daher für höhere Drücke geeignet.
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Es
hat sich als günstig
erwiesen, dass das Rohr- bzw. Leitungssystem einen oder mehrere
gerade Abschnitte aufweist. Solche geraden Rohr- bzw. Leitungsabschnitte
lassen sich etwa parallel zueinander anordnen, so dass eine oftmals
rechteckige Dachfläche
durch mehrere, in regelmäßigen Abständen angeordnete
Rohrbahnen mit einem flächendeckenden
Gasstrom versorgt werden kann. Vorzugsweise laufen diese geraden,
zueinander parallelen Rohrabschnitte quer zu einer evtl. vorhandenen Dachneigung,
also jeweils auf einem etwa konstanten Niveau. Dadurch können die
Gasströme
bzw. der Strömungsteppich
hangabwärts
orientiert sein, so dass die Wirkung der Gas- bzw. Luftströmung durch die
Hangabtriebskraft eines geneigten Dachs unterstützt wird und die Schneeflocken
schließlich
zu der Dachkante geblasen werden.
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Der
Abstand zwischen zwei benachbarten, geraden, zueinander parallelen
Rohr- bzw. Leitungsabschnitten
richtet sich nach der Energie des an den Öffnungen austretenden Gasstroms,
mithin nach dem Gasdruck in dem Leitungssystem und nach dem Querschnitt
der Öffnungen.
Denn jedem Rohr obliegt es, einen Luftstrom zu erzeugen, der in
der Lage ist, Schneeflocken bis in den Bereich des nächsten Rohres
zu tragen. Zu diesem Zweck sollte der Abstand kleiner sein als 2
m, vorzugsweise kleiner als 1,5 m, insbesondere kleiner als 1m.
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Indem
zwei benachbarte, gerade, zueinander parallele Rohr- bzw. Leitungsabschnitte
durch wenigstens einen Rohr- oder Leitungsabschnitt miteinander
verbunden sind, können
alle Rohrabschnitte miteinander kommunizieren, so dass nur eine
einzige Zuleitung zu einem Kompressor gelegt werden muß. Dabei
gibt es die Möglichkeit,
mehrere Rohrabschnitte strömungstechnisch
parallelzuschalten, so dass innerhalb der betreffenden Rohrabschnitte
allesamt ein etwa gleicher Druck herrscht. Dies kann bspw. dadurch
erreicht werden, dass jeweils benachbarte Enden (aller) zueinander
paralleler, gerader Rohrabschnitte miteinander verbunden sind. Die
jeweils gegenüberliegenden
Rohrenden können
dann verschlossen sein, ähnlich
der Struktur eines Kamms. Natürlich
wäre es
stattdessen auch möglich, zwei
solche kammartige Systeme miteinander zu verschränken, so dass demnach nur jeweils
nur die Enden der übernächsten Rohrabschnitte,
d.h., jedes zweiten Rohrabaschnittes, miteinander verbunden sind,
und die jeweils dazwischenliegenden Rohrabschnitte an ihren gegenüber liegenden
Rohrenden miteinander verbunden sind. Dadurch wird die bei einem
solchen kammartigen Rohrsystem entlang der Rohre kontinuierlich
abnehmende Strömungsleistung
durch die in umgekehrter Richtung abnehmende Strömungsleistung des anderen kammartigen
Rohrsystems etwa kompensiert bzw. ergänzt. Schließlich ist es auch denkbar,
das Rohrsystem als eine einzige, unverzweigte Leitung mit einem
mäanderförmigen Verlauf
anzuordnen. Dies empfiehlt sich jedoch nur bei kleineren Dächern, weil
ansonsten evtl. ganze Dachflächen
nur mit einem vergleichsweise geringen Gas- bzw. Strömungsdruck
versorgt werden.
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Ein
Verbindungsabschnitt zwischen zwei benachbarten, geraden, zueinander
parallelen Rohr- oder Leitungsabschnitten folgt vorzugsweise einem zu
diesen Abschnitten rechtwinklig oder schief orientierten Verlauf.
Gerade bei einem mäanderförmigen Verlauf
ist es darüber
hinaus möglich,
dass die Verbindungsabschnitte zwischen jeweils zwei benachbarten,
geraden, zueinander parallelen Rohr- oder Leitungsabschnitten einem
gekrümmten
Verlauf folgen.
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Bevorzugt
sind die Ausblasöffnungen
entlang gerade gestreckter Rohr- oder Leitungsabschnitte angeordnet.
Wichtig ist vor allem, dass eine alle Bereiche einer Dachfläche erfassende
Strömung erzeugt
wird. Hierfür
sind meistens Öffnungen
an seitlichen Verbindungsrohren nicht erforderlich.
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Im
Sinne eines etwa homogenen Strömungsteppichs
sollten die Ausblasöffnungen
etwa äquidistant
entlang eines Rohrs- oder Leitungsabschnitts verteilt angeordnet
sein.
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Hierzu
empfiehlt die Erfindung, dass die Ausblasöffnungen in Abständen von
jeweils weniger als 1,2 m angeordnet sind, vorzugsweise in Abständen von
jeweils weniger als 1,0 m, insbesondere in Abständen von jeweils weniger als
0,8 m. Aus Sicherheitsgründen
können
sogar Abstände
von weniger als 0,6 m oder von weniger als 0,5 m vorgesehen sein
oder gar von weniger als 0,4 m, bspw. nur 0,3 m oder weniger.
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Die
Ausblasöffnungen
sollten in Bereichen des Rohr- bzw. Leitungsmantels angeordnet sein,
wo die Normale an die Mantelfläche
etwa parallel zu der Dachfläche
bzw. -ebene verläuft,
beispielsweise in Winkeln von weniger als ±30° gegenüber der Dachfläche bzw.
-ebene geneigt, vorzugsweise in Winkeln von weniger als ±25° gegenüber der
Dachfläche
bzw. -ebene geneigt, insbesondere in Winkeln von weniger als ±20° gegenüber der
Dachfläche
bzw. -ebene geneigt. Damit wird erreicht, dass sich die Strahlrichtung
optimal an die Dachfläche
anschmiegt und dadurch über
relativ weite Strecken hinweg aufrechterhalten bleibt.
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Indem
alle Ausblasöffnungen
eines Rohr- bzw. Leitungsabschnittes an der selben Seite des Rohrs/der
Leitung angeordnet sind, läßt sich
ein einheitlicher, sehr homogener Strömungsteppich erzeugen. Dem
selben Ziel dient eine Weiterbildung der Erfindung dahingehend,
dass die Ausblasöffnungen benachbarter
Rohr- bzw. Leitungsabschnitte jeweils an der selben Seite des Rohrs/der
Leitung angeordnet sind, so dass die Öffnungen eines Abschnitts dem
anderen zugewandt sind, die des anderen jedoch dem ersteren abgewandt.
Damit werden die Schneeflocken sozusagen von einem Rohr zum nächsten weitergereicht,
bis sie eine Kante der Dachfläche
erreicht haben und dort zu Boden schweben können.
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Die Öffnungen
können
einen runden, elliptischen oder schlitzförmigen Querschnitt haben. Die Erfindung
bevorzugt eine Auffächerung
der Strahlrichtung in seitlicher bzw. etwa horizontaler Richtung, d.h.
etwa in der Ebene des betreffenden Rohrabschnitts, zu einem Austrittswinkel
von bspw. 60°, während die
vertikale Auffächerung
der Strahlrichtung vergleichsweise gering sein kann, bspw. unter einem
Austrittswinkel von nur etwa 30°.
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Aus
Stabilitätsgründen sollten
die Rohre bzw. Leitungen in regelmäßigen Abständen fixiert sein. Dies kann
bspw. mittels Befestigungselementen erfolgen, insbesondere mittels Ösen oder
Schellen, die an der Dachfläche
fixiert sind. Zu diesem Zweck können
die Ösen
bspw. je einen Sockel aufweisen mit einer ebenen Aufstandsfläche, die
mit Befestigungsbohrungen versehen ist zum Hindurchstecken von Befestigungsschrauben,
welche bspw. an einem Dachstuhl oder an einem Betondach festgeschraubt werden.
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Andererseits
kann es auch wünschenswert sein,
eine Dachfläche
nicht zu verletzen, bspw. wenn eine Dachoberseite mit einer Dachpappe
belegt und dadurch wasserdicht versiegelt ist. In solchen fällen mag
man die Rohre bzw. Leitungen an langgestreckten Elementen fixieren,
welche entlang der Dachfläche
verlaufen. Dabei kann es sich bspw. um Metallprofile handeln, welche
die betreffende Dachfläche von
einer Seite bis zur gegenüberliegenden übergreifen,
oder aber um Spanndrähte
oder -seile, bspw. aus Metall, insbesondere Stahl, die etwa parallel
zu der betreffenden Dachfläche
gespannt sind, ggf. gepaart mit auf dem Dach lose aufstehenden Abstandshaltern,
um Schwingungen der gespannten Seile zu dämpfen.
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Das
Rohrsystem sollte mit einer Einrichtung verbunden ist, die das gasförmige Medium
unter erhöhtem
Druck zur Verfügung
stellt. Dadurch kann bei Bedarf der Druck stets konstant gehalten
werden, so dass auch bei langandauernden Schneefällen das erfindungsemäße System
nicht an seine Grenzen stößt. Hierfür eignet
sich am besten ein Kompressor, der mit der Zulaufseite des Rohrsystems
gekoppelt ist.
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Andererseits
kann die Einrichtung zum Einspeisen des gasförmigen Mediums einen Druckbehälter aufweisen,
so dass einerseits der Kompressor nicht permanent laufen muß und demnach
Strom gespart werden kann und auch im Fall eines vorübergehenden
Stromausfalls die Ausblaswirkung des erfindungsgemäßen Systems
nicht nachläßt.
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Schließlich entspricht
es der Lehre der Erfindung, dass das gasförmige Medium Luft ist. Dieses Medium
steht in unbegrenztem Umfang zur Verfügung. Es wird auch bei dem
erfindungsgemäßen Verfahren
nicht verbraucht, sondern wieder in die Umgebung freigesetzt.
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Weitere
Merkmale, Eigenschaften, Vorteile und Wirkungen auf der Basis der
Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung sowie anhand der beigefügten Zeichnung. Hierbei zeigen:
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1 eine
schematische, perspektivische Darstellung eines Gebäudes mit
einem Flachdach und einer darauf installierten, erfindungsgemäßen Anlage
zum Freihalten dieses Dachs von Schnee;
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2 das
Detail II aus 1 in einer größeren Darstellung;
sowie
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3 einen
Schnitt durch die 2 entlang der Linie III-III.
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1 zeigt
ein Gebäude 1 in
Form eines Flachbaus, bspw. ein Einkaufszentrum, mit vier Außenwänden 2,
einem Eingang 3 und einem Flachdach 4.
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Auf
dem Dach 4 ist ein erfindungsgemäßes Rohrsystem 5 installiert.
Dieses ist über
ein zulaufseitiges Rohr 6, welches in das Gebäudeinnere
führt, mit
einer dort, bspw. in einem Nebenraum, angeordneten Versorgungseinheit 7 gekoppelt.
Diese Versorgungseinheit 7 umfaßt einen Druckbehälter und
einen Kompressor. Der Kompressor komprimiert Raumluft, Abluft und/oder
Umgebungsluft und lädt damit
den Druckbehälter
bis zu einem bestimmten Druckpegel. Von dort wird die Preßluft über ein
Drossel- und/oder Regelventil allmählich in das Rohrsystem 5 abgegeben.
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Das
Rohrsystem 5 umfaßt
mehrere, gerade gestreckte, zueinander parallele Rohrabschnitte 8, von
denen in 1 nur drei wiedergegeben sind.
Tatsächlich
sind dies bei größeren Dächern jedoch
meist viel mehr solche zueinander parallele Rohrabschnitte, bspw.
zehn oder mehr.
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Weist
das Dach 4 ein Gefälle
auf, so empfiehlt die Erfindung, die gerade gestreckten Rohrabschnitte 8 quer
zu der Dachneigung entlanglaufen zu lassen, also auf jeweils konstantem
Niveau, parallel zu zwei Dachkanten 9, 10 einer
rechteckigen Dachfläche.
Vorzugsweise handelt es sich hierbei um die beiden längeren Dachkanten 9, 10 und/oder
um die zwei horizontal verlaufenden, nämlich eine obere Dachkante 9 und
eine untere Dachkante 10.
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Die
Rohrabschnitte 8 werden in abwechselnder Reihenfolge von
ihrem rechten Ende 11 bzw. linken Ende 12 her
gespeist. Zu diesem Zweck läuft entlang
der beiden übrigen
Dachkanten 13, 14 je ein Verbindungsrohr 15, 16 entlang.
Jedes Verbindungsrohr 15, 16 kommuniziert einerseits
mit dem Zulaufrohr 6, andererseits mit einer Reihe von
gerade gestreckten Rohrabschnitten 8. Hierbei kann die
Anordnung derart getroffen sein, dass die – von einer Dachkante 9 her
gesehen – jeweils
ungeradzahligen Rohrabschnitte 8, also der erste, dritte,
fünfte,
usw., mit einem Verbindungsrohr 15, bspw. dem in 1 rechten,
gekoppelt sind, die jeweils dazwischen liegenden, geradzahligen
Rohrabschnitte 8, also der zweite, vierte, sechste, etc.,
dagegen mit dem anderen Verbindungsrohr 16, bspw. dem linken
gemäß 1. Die
jeweils gegenüberliegenden
Enden eines Rohrabschnitts 8 sind vorzugsweise verschlossen.
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Die über das
Zulaufrohr 6 und die Verbindungsrohre 15, 16 den
geraden Rohrabschnitten 8 zugeführte Preßluft tritt von dort über mantelseitige Öffnungen 17 aus.
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Die Öffnungen 17 haben
vorzugsweise allesamt den selben Querschnitt, bspw. eine elliptische Gestalt,
wobei die längere
Hauptachse der Ellipse in Längsrichtung
eines Rohrabschnitts 8 verläuft, also etwa parallel zu
der Dachfläche 4,
die kürzere
Hauptachse dagegen quer zu dem betreffenden Rohrabschnitt 8 bzw.
etwa vertikal.
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Vorzugsweise
befinden sich alle Öffnungen 17 etwa
seitlich an den Rohrabschnitten 8, insbesondere jeweils
nur an einer einzigen Seite, vorzugsweise an derjenigen Seite, die
der niedrigeren Dachkante 10 zugewandt ist. Wie 3 zu
entnehmen ist, sind die Öffnungen 17 gegenüber der
Horizontalen leicht zur Dachfläche 4 hin
verlagert, so dass der dort austretende Luftstrahl flach gegen die
Dachfläche 4 geneigt
ist, bspw. unter einem tangentialen Zwischenwinkel von weniger als
30°. Der
Luftstrom schmiegt sich demnach der Dachfläche 4 an, wozu auch
der Umstand beiträgt,
dass die Rohre 8 und damit auch die Öffnungen 17 nur einen
geringen Abstand zu der Dachfläche 4 aufweisen,
bspw. nur 15 cm oder noch weniger, insbesondere etwa 10 cm oder
weniger.
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Die
Luftaustrittsöffnungen 17 sind
entlang der Rohrabschnitte 8 äquidistant angeordnet. Da der Abstand
zwischen benachbarten Öffnungen 17 sehr klein
ist, bspw. nur 30 cm beträgt
oder weniger, so ergibt sich in der Summe aller Luftströmungen ein
Strömungsteppich,
der relativ homogen ausgebildet und von der höheren Dachkante 9 zu
der niedrigeren 10 hin gerichtet ist. Dieser Luftstrom
transportiert herabschwebende Schneeflocken über das Dach 4 hinweg bis
zu der angestrahlten Dachkante 10. Bereits niedergesunkene
Flocken werden wieder aufgewirbelt und dann ebenfalls abtransportiert.
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Bei
den Rohren 8 handelt es sich vorzugsweise um leichte Kunststoffrohre.
Da die einseitig austretende Luft aufgrund des Rückstoßprinzips eine seitliche Kraft
auf die Rohre 8 ausübt,
müssen
diese befestigt werden. Hierzu dienen Befestigungsschellen 18 mit
je einer einen Rohrabschnitt 8 umgreifenden Öse 19 mit
einem unterseitigen Sockel 20. Dieser kann von Befestigungsbohrungen
durchbrochen sein, durch welche Befestigungsschrauben hindurchgesteckt
werden können,
um das Rohrsystem 5 an der Dachfläche 4 zu fixieren.
Diese Befestigungsschellen können
in größeren Abständen angeordnet sein
als die Öffnungen 17,
bspw. in Abständen
von 50 cm oder 60 cm.
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Sofern
sich – bspw.
nach einem längeren Stromausfall – bereits
ein mehr oder weniger starker Schnee- und/oder Eisbelag auf dem
Dach 4 gebildet hat, kann die Preßluft vor dem Ausblasen auch
vorgeheizt werden, damit der Schnee- und/oder Eisbelag aufgetaut
wird.
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Um
zu erkennen, wann diese Maßnahme
erforderlich ist, kann auf dem Dach 4 eine Viedokamera 21 od.
dgl. angeordnet sein, die zur Bildwiedergabe mit einem Monitor im
Inneren des Gebäudes 1 gekoppelt
ist, so dass das Dach 4 von innen beobachtet und/oder überwacht
werden kann.