DE2525114A1 - Bewaesserungsanlage - Google Patents

Description

DR. BERG DIPL. ING. STAPF DIPL.-ING. SCHWABE DR. DR. SANÜMAIR η r <-> r -ι ι

PATENTANWÄLTE

8 MÜNCHEN 86, POSTFACH 86 02 45

Anwaltsakte 26 018 5. Juni 1975

Fränkische Isolierrohr- und Metallwaren-Werke

Gebr. Kirchner Königsberg / Bayern

"Bewäs s erungs anlage"

Die Erfindung betrifft eine Bewässerungsanlage für Dachgärten und andere künstliche Pflanzenwuchsanlagen über einer wasserundurchlässigen Unterlage mit einer wasserdurchlässigen, mit mindestens einem Abfluß versehenen Drainschicht, einer über der Drainschicht vorgesehenen saugfähigen Wasserspeicherschicht und einer darüber befindlichen Kulturbodenschicht, in der die Pflanzen wurzeln können.

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Die wasserundurchlässige Unterlage kann je nach den Gegebenheiten eine Betonplatte oder eine sonstige künstliche Abdeckung sein; sie kann aber auch natürliches Gestein sein. Vorzugsweise verläuft die wasserundurchlässige Unterlage und damit die ganze Pflanzenwuchsanlage in einer horizontalen Ebene.

Die Drainschicht besteht vorzugsweise aus sogenannten Drainplatten. Das sind beispielsweise Platten aus miteinander verklebten Kugeln aus geschäumtem Polystyrol, welche zwischen sich Zwischenräume für den Wasserablauf frei lassen. Es ist jedoch auch möglich, statt der Drainplatten beispielsweise eine zwischenraumreiche Schicht aus entsprechend gesiebten Kieseln vorzusehen. Die über der Drainschicht vorgesehene saugfähige Wasserspeicherschicht kann zum Beispiel aus einem natürlichen Material, wie einem geeigneten hellen Torf . bestehen. Bevorzugt besteht sie jedoch aus einem offenporigen synthetisch organischen Harzschaum. Besonders eignet sich der von der Firma BASF unter dem Warenzeichen HYGROMULL vertriebene Harnstoff-Formaldehydschaum. Dieser kann beispielsweise in Form einer Flockenschüttung vorliegen. Bevorzugt ist jedoch bei der Erfindung der Schaum an Ort und Stelle aufgeschäumt, so daß die Wasserspeicherschicht die Struktur einer zusammenhängenden oder gegebenenfalls auch in Teilplatten unterteilten, sich über der Drainschicht erstreckenden Plat-

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te hat. In diesem Fall sollte das spezifische Gewicht der HYGROMULL-Schicht zweckmäßig zwischen 20 und 40 kg/nr liegen; bevorzugt liegt es bei etwa 30 kg/m'.Während die Dicke der Drainschicht bei 10 bis 30 cm liegen kann, ist die Dicke der Wasserspeicherschicht vorzugsweise 20 bis 40 cm.

Bei derartigen Pflanzenwuchsanlagen erfolgt die Bewässerung durch den natürlichen Regen und wird erforderlichenfalls durch natürliche Beregnung oder Berieselung ergänzt.

Diese Art der Bewässerung hat den Nachteil, daß die Kontrolle, wann der Wassergehalt der Wasserspeicherschicht soweit abgesunken ist, daß eine künstliche Befeuchtung von außen her erfolgen muß, umständlich und schwierig ist. Dementsprechend liegt die künstliche Bewässerung hier in der Hand des Bedienungspersonals, wodurch Abweichungen in der künstlichen Bewässerung nach oben oder nach unten immer wieder auftreten. Diese führen zu übermäßigem Wasserverbrauch und Auslaugung der Kulturbodenschicht bzw. Beeinträchtigung des Pflanzenwuchses.

Die Erfindung schafft ein Bewässerungssystem für eine Pflanzenwuchsanlage der oben umrissenen Art, welche es erlaubt, den natürlichen Regen voll auszunützen und dennoch in regenlosen Zeiten eine optimale Bewässerung der Anlage sicherstellt, also eine solche, bei welcher das Maß der Bewässerung auf einen vorgewählten Grad der Feuchtigkeit in der

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Wasserspeicherschicht und damit auch in der Kulturbodenschicht gehalten werden kann. Ferner bedarf die Bewässerungsanlage nach der Erfindung keiner Bedienung, wenn man von gelegentlich erforderlichen Inspektionen oder Reparaturen absieht.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein System von perforierten Bewässerungsrohren in die Wasserspeicherschicht eingebettet ist, daß das Rohrsystem über ein Ventil an eine Wasserzuleitung angeschlossen ist, daß in der Wasserspeicherschicht mindestens ein auf den Wassergehalt dieser Schicht ansprechendes Fühlglied vorgesehen ist, und daß eine Betätigungseinrichtung an das Fühlglied angeschlossen ist und das Ventil beim Unterschreiten eines bestimmten vom Fühlglied gemessenen Wassergehaltes öffnet und beim überschreiten eines bestimmten vom Fühlglied gemessenen Wassergehaltes schließt.

Das Rohrsystem kann dabei aus einem Netz in möglichst gleichmäßigen Abständen die ganze Pflanzenwuchsanlage durchziehender Rohre bestehen. Es kann jedoch auch nur einen Teil der Pflanzenwuchsanlage durchziehen, sei es, daß die optimale Bewässerung gemäß der Erfindung nur für einen Teil der Anlage gewünscht wird, sei es, daß eine Mehrzahl gleichartiger Bewässerungssysteme beispielsweise wegen unterschiedlicher Bewässerungsansprüche verschiedener Teile der Pflanzenwuchsanlage vorgesehen ist, in welch letzterem Fall die einzelnen Bewässerungssysteme unterschiedlich eingeregelt sein

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können. Im einfachsten Falle besteht das bzw. jedes Rohrsystem aus einem einzigen Rohr.

Wenn auch die Pflanzenwuchsanlage und damit auch die Bewässerungsanlage vorzugsweise in einer Horizontalebene verlaufen, so kann dem Grunde nach auch die Anlage und das Rohrsystem geneigt verlaufen. In diesem Fall muß natürlich Vorsorge dafür getroffen sein, daß die eigentlichen Bewässerungsrohre gleichmäßig mit Wasser gespeist werden. Das läßt sich beispielsweise erreichen, indem die perforierten Wasseraustrittsrohre jeweils horizontal verlaufen und so an die Zuleitungsrohre angeschlossen sind, daß jeweils das Wasser zunächst das oberste Horizontalrohr füllt und erst nach Füllung dieses Rohres weiterströmt, um das nächste weiter unten liegende Bewässerungsrohr zu füllen und so fort. Durch Anordnung entsprechender Krümmer in den Wasserzuführungsrohren zu den perforierten Rohren läßt sich das ohne großen Aufwand erreichen.

Als Fühlglied für das Maß des Wassergehaltes der Wasserspeicherschicht wird vorteilhaft ein elektrisches Fühlglied verwendet, welches auf den Wassergehalt in der Wasserspeicherschicht anspricht. Das Fühlglied sollte zweckmäßig ein solches sein, welches zumindest weitgehend unabhängig von der elektrischen Leitfähigkeit des Wassers in der Wasserspeicherschicht ist, da anderenfalls die gemessenen und für die Re-

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gelung benützten Werte durch Düngung mit Kunstdünger und dergleichen erheblich verändert werden kßnnen.

Geeignete Fühlglieder werden z.B. von der USA-Firma Solltest hergestellt und In der Bundesrepublik unter der Typenbezeichnung A 70 durch die Firma Geotechnik, Hanover, Gabelsbergerstr. 5 vertrieben. Sie besitzen als wesentliches Element einen Gipsblock, dessen Feuchtigkeitsgehalt mit dem der Umgebung schwankt, wobei die mit dem Feuchtigkeitsgehalt steigende und fallende elektrische Leitfähigkeit zur Erzeugung eines den Feuchtigkeitsgehalt der Umgebung des Fühlgliedes anzeigenden elektrischen Signals ausgenutzt wird.

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Das Fühlglied sollte mit einer gewissen Trägheit ansprechen, das heißt also, den Impuls zum öffnen der Wasserzuleitung bei einem Wassergehalt der Wasserspeicherschicht geben, der etwas niedriger ist als der Wassergehalt, bei welchem das Fühlglied über die Betätigungseinrichtung die Wasserzufuhr zu den Bewässerungsrohren abschaltet. Dadurch wird ein sauberes öffnen und Schließen des Ventils in der Wasserzuleitung gewährleistet.

Vorzugsweise liegt das bzw. jedes Fühlelement in einem Abstand von dem nächsten Bewässerungsrohr, der etwa gleich der halben Wegstrecke ist, die das Wasser vom Bewässerungsrohr bis zur am weitesten von diesem Rohr abliegenden Stelle des Bereiches zurücklegen muß, der von dem genannten Rohr aus zu bewässern ist. Auf diese Weise kann der Wasserüberschuß zwischen Fühlglied und Rohr nach dem Schließen des Ventils weiter über das Fühlglied hinaus in den restlichen Bereich der Wasserspeicherschicht sickern.

Die Betätigungseinrichtung ist vorzugsweise eine übliche elektrische Servobetätigungseinrichtung, die vom Fühlglied gesteuert wird und über einen Stellmotor das Ventil betätigt.

Will man bei unterschiedlichem Feuchtigkeitsbedarf unter-

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schiedlicher Teile der Pflanzenwuchsanlage nicht mehrere Bewässerungssysteme vorsehen, so kann man die Ausbildung auch so treffen, daß eine entsprechende Anzahl von Fühlgliedern vorgesehen ist und daß jedes Fühlglied für sich nicht nur das Ventil betätigen kann, eatiem nryfoiTidi AngteVtsn Sinn ein Schließventil im Einlaß für den vom jeweiligen Fühlglied überwachten Teil des Rohrsystems. Öffnet dann eines der Fühlglieder über die Betätigungseinrichtung das Ventil in der Wasserzuleitung, so kann das Wasser doch nur in den Teil des Systems strömen, der von dem öffnenden Ventil überwacht wird, da die übrigen Teile des Systems von den zusätzlichen Ventilen in den Einlassen der entsprechenden Systemteile gesperrt bleiben.

Da die Rohre des Rohrsystems nicht nur die Funktion von Wasserbehältern haben, aus denen das Wasser in die Wasserspeicherschicht austreten soll, sondern darüber hinaus die Funktion von Leitungen von einem Ende des Rohres bis zum anderen, liegen die Wasseraustrittsöffnungen vorzugsweise nicht im unteren Drittel des Rohres, sondern verteilen sich über die oberen zwei Drittel. Auf diese Weise wird einer ungleichmäßigen Wasserverteilung über der Länge des Rohres einerseits entgegengewirkt; andererseits bleibt auch nach Beendigung der Wasserzufuhr keine allzu große Menge in den Bewässerungsrohren zurück.

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Da die Geschwindigkeit, mit welcher die Wasserspeicherschicht Wasser aus den Bewässerungsrohren aufnehmen kann, begrenzt ist, darf die Wasserzufuhr zu dem Bewässerungsrohrsystem nicht zu schnell erfolgen. Dieses Ziel läßt sich beispielsweise dadurch erreichen, daß man den Maximaldurchfluß des Ventils in der Wasserzuleitung zum System relativ niedrig hält. Eine derartige Ausbildung ist jedoch insoweit noch nicht optimal, als auch dann der Wasserzufluß und die in das System einströmende Wassermenge vom Druck des Netzes abhängt, aus dem die Wasserzuleitung gespeist wird.

Bevorzugt wird daher zwischen dem Ventil und dem Rohrsystem ein Wasserkasten mit einer Schwimmeranordnung vorgesehen, die ein mit dem Ventil in Reihe dem Wasserkasten vorgeschaltetes Regulierventil beim Unterschreiten eines bestimmten Wasserstandes öffnet und beim überschreiten desselben schließt. Das Wirkungsprinzip ist hier das gleiche wie beim sattsam bekannten WC-Spülkasten. Dadurch, daß die Schwimmeranordnung im Wasserkasten nur einen bestimmten Wasserstand zuläßt, wird ständig mit dem vorgegebenen Druck der Niveauhöhe im Wasserkasten Wasser in das Rohrsystem eingespeist. Das erfolgt, solange das vom Peuchtigkeitsfühler gesteuerte Ventil offen ist.

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Vorzugsweise ist das Regulierventil dan van Feuchtigkeitsfühler gesteuerten Ventil nachgeschaltet.

Dem Grunde nach genügt es im Prinzip, wenn das Rohrsystem auf der Wasserspeicherschicht liegt und nur in die Kulturbodenschicht eingebettet ist. Bevorzugt ist jedoch das Bewässerungsrohrsystem in die Wasserspeicherschicht ganz eingebettet. Das hat den Vorteil, daß die Wasserströmrichtung bei künstlicher Bewässerung vom Rohrsystem in die Wasserspeicherschicht und von letzterer in die Kulturbodenschicht gerichtet ist, was einem Verschmutzen des Rohrsystems entgegenwirkt.

Um eine optimale Verteilung des Wassers in der Wasserspeicherschicht zu beschleunigen, ist das Bewässerungsrohrsystem vorzugsweise in der Wasserspeicherschicht nahe deren oberen Begrenzungsfläche eingebettet, so daß dem seitlichen Bewegen des Wassers beim Durchdringen der Wasserspeicherschicht eine Gefällekomponente überlagert ist, bis die Speicherschicht ganz gefüllt ist.

Nachfolgend ist die bevorzugte Ausfuhrungsform der Erfindung anhand der Zeichnungen als erläuterndes Beispiel beschrieben.

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Pig. 1 zeigt schematisch einen Vertikalschnitt durch einen Teil einer mit einem Bewässerungssystem gemäß der Erfindung ausgerüsteten Pflanzenwuchsanlage, welcher insbesondere die Wasserkastenanordnung und das Steuerungsprinzip für die Wasserzufuhr erkennen läßt.

Fig. 2 zeigt in verkleinertem Maßstab eine Draufsicht auf eine Pflanzenwuchsanlage mit der Bewässerungsanlage gemäß der Erfindung.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch die beiden unteren Schichten einer Pflanzenwuchsanlage gemäß der Erfindung und ein Bewässerungsrohr in der Wasserspeicherschicht.

Im Ausführungsbeispiel erstrecke sich die Pflanzenwuchsanlage über einer Betonplatte 5» welche beispielsweise das Flachdach eines Hauses oder die Abdeckung einer Tiefgarage ist. Die Betonplatte 5 ist oben beispielsweise durch einen Teeranstrich wasserdicht isoliert, über diesem Teeranstrich erstreckt sich eine Drainageschicht 4 aus Drainplatten, die im wesentlichen aus mehr oder weniger punktförmig miteinander verklebten Zwischenräume zwischen sich freilassenden Polystyrolkugeln bestehen, über der von den Drainplatten

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gebildeten Drainageschicht 4 erstreckt sich eine Wasserspeicherschicht 2 aus einem hochgradig offenporigen Harnstoff-Formaldehydschaum, die sich einstückig oder in relativ große Platten aufgeteilt über die ganze Pflanzenwuchsanlage ausdehnt. Auf der Wasserspeicherschicht 2 liegt eine Kulturbodenschicht 1, in welcher die Pflanzen wurzeln, Bei Wasserzufluß infolge Regens sickert das Wasser nach Durchfeuchtung der Kulturbodenschicht in die Wasserspeicherschicht 2, deren Wasseraufnahmevermögen normalerweise etwa 50 % ihres Volumens beträgt. Nach Sättigung derselben sickert das Wasser in die Drainageschicht 4 durch, aus welcher es durch entsprechende nicht dargestellte Abläufe ablaufen kann. Für den Fall der mangelhaften natürlichen Bewässerung wird das Wasser durch die Bewässerungsanlage gemäß der Erfindung zugeführt. Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich, erstreckt sich über praktisch den ganzen Bereich der Pflanzenwuchsanlage, deren Umriß durch die äußere Umrißlinie der Fig. 2 gegeben ist, ein Netz von perforierten Bewässerungsrohren 3» deren Enden an Zuleitungsrohre 3a angeschlossen sind. Die Zuleitungsrohre 3a sind nicht perforiert und gewährleisten, daß auch die vom Wasserkasten 7 weit abgelegenen Bewässerungsrohre 3 angenähert gleichzeitig mit den nahegelegenen Rohren mit Wasser versorgt werden..

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, verlaufen die Rohre 3 und 3a in der Wasserschicht 2 mit Hilfe von gesonderten Kunststoff-

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trägem 16, in welche die Rohre von oben eingerastet sind. Die Kunststoffträger 16 sind mitsugeschärften Spitzen bis zu ihren Barschen indjeDrainageschicht M eingedrückt und halten die Rohre 3 und 3a in der gewünschten Höhe.

Die Verlegung des Bewässerungsrohrnetzes erfolgt vor der Erzeugung der Wasserspeicherschicht 2. Nach dem Verlegen der Rohre 3 und 3a wird der die Wasserspeicherschicht bildende Kunststoffschaum in itu aufgeschäumt. Dann wird nach der Verfestigung des KunstStoffschaumes die Kulturbodenschicht 1 aufgebracht.

Der Schlitz gemäß Fig. 1 zeigt eine Vertikalebene, welche die beiden in Fig. 2 zum Wasserkasten 7 führenden Zuleitungsrohre 3a schneidet. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, wird das Bewässerungsrohrsystem 3, 3a mit Wasser 15 aus dem Wasserkasten 7 gespeist. Der Wasserstand im Wasserkasten 7 wird mit Hilfe eines vom Schwimmerarm 8 gesteuerten Regulierventils 9 auf der in Fig. 1 angedeuten Maximalhöhe gehalten. Das Wasser läuft im Regulierventil 9 über die Zuleitung 13 zu. Wenn der Wasserspiegel im Kasten seine Maximalhöhe erreicht hat, sperrt das Regulierventil 9 den Wasserzufluß vollständig unter dem Einfluß des Schwimmerarmes 8. Dadurch ist gewährleistet, daß bei Bewässerung mittels des Bewässerungssystems gemäß der Erfindung die Bewässerung

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stets mit einem konstanten Wasserdruck erfolgt. Da nicht ständig bewässert werden muß, ist in der Leitung 13 dem Regulierventil 9 ein weiteres Ventil 10 vorgeschaltet, welches beispielsweise über eine Betätigungsstange 14 von einer Betätigungseinrichtung 12 mit Stellmotor geöffnet und geschlossen werden kann. Die Betätigungseinrichtung 12 ist irgendeine derartige für Servozwecke bekannte Einrichtung. Sie öffnet und schließt das Ventil 10 in Abhängigkeit vom Wassergehalt der Wasserspeicherschicht 2. Letzterer wird mit Hilfe von im Ausführungsbeispiel zwei Peuchtigkeitsfühlern 6 in der Wasserspeicherschicht gemessen. Diese Peuchtigkeitsfühler geben dem Wassergehalt der Schicht 2 in ihrer unmittelbaren Umgebung im wesentlichen proportionale elektrische Signale über die Leitungen 11 an die Betätigungseinrichtung 12, die bei Erreichen eines gewünschten Peuchtigkeitsgrades im Bereich der Peuchtigkeitsfühler 6 das Ventil 10 schließt und beim Unterschreiten dieses Feuchtigkeitsgrades um ein bestimmtes Maß das Ventil 10 wieder öffnet.

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Claims (4)

1. Patentansprüche :

   Bewässerungsanlage für Dachgärten und andere künstliche Pflanzenwuchsanlagen über einer wasserundurchlässigen Unterlage mit einer wasserdurchlässigen mit mindestens einem Abfluß versehenen Drainschicht, einer über der Drainschicht vorgesehenen saugfähigen Wasserspeicherschicht und einer darüber befindlichen Kulturbodenschicht, in der Pflanzen wurzeln können, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein System von perforierten Bewässerungsrohren (3) in oder über der Wasserspeicherschicht (2) eingebettet ist, daß das Rohrsystem (3) über ein Ventil (10) an eine Wasserzuleitung (13) angeschlossen ist, daß in der Wasserspeicherschicht (2) mindestens ein auf den Wassergehalt dieser Schicht ansprechendes Fühlglied (6) vorgesehen ist und daß eine Betätigungseinrichtung (12) an das Fühlglied (6) angeschlossen ist und das Ventil (10) beim Unterschreiten eines bestimmten vom Fühlglied (6) gemessenen Wassergehalts öffnet und beim überschreiten schließt.
2. 2. Bewässerungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ventil (10) und dem Rohrsystem (3) ein Wasserkasten (7) mit einer Schwimmeranordnung (8) vorgesehen ist, die ein mit dem Ventil (10) in Reihe dem Wasserkasten vorgeschaltetes Regulierventil (9) beim Unterschreiten eines

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   bestimmten Wasserstandes öffnet und beim überschreiten desselben schließt.
3. 3. Bewässerungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrsystem (3, 3a) in die Wasserspeicherschicht (2) ganz eingebettet ist.
4. 4. Bewässerungsanlage nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrsystem (3, 3a) in die Wasserspeicherschicht (2) nahe deren oberer Begrenzungsfläche eingebettet ist.

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