WO2014029375A1 - Vorrichtung zur erwärmung von oberflächennahen schichten von plätzen und verfahren zu deren betrieb - Google Patents

Vorrichtung zur erwärmung von oberflächennahen schichten von plätzen und verfahren zu deren betrieb Download PDF

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WO2014029375A1
WO2014029375A1 PCT/DE2013/000335 DE2013000335W WO2014029375A1 WO 2014029375 A1 WO2014029375 A1 WO 2014029375A1 DE 2013000335 W DE2013000335 W DE 2013000335W WO 2014029375 A1 WO2014029375 A1 WO 2014029375A1
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WO
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air
ventilation structure
layer
supply unit
heated
Prior art date
Application number
PCT/DE2013/000335
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Inventor
Paulus Nettelnstroth
Original Assignee
Nestro Lufttechnik Gmbh
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Publication date
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C13/00—Pavings or foundations specially adapted for playgrounds or sports grounds; Drainage, irrigation or heating of sports grounds
    • E01C13/02—Foundations, e.g. with drainage or heating arrangements
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C11/00—Details of pavings
    • E01C11/24—Methods or arrangements for preventing slipperiness or protecting against influences of the weather
    • E01C11/26—Permanently installed heating or blowing devices ; Mounting thereof

Definitions

  • the present invention relates to a device for heating near-surface layers of places according to the preamble of claim 1 and a method for operating a corresponding device according to the preamble of claim 8.
  • the piping systems transport liquid or gaseous substances as heat carriers or are electrically heated.
  • heating pipes and irrigation hoses are combined in one and the same body. Warm water and irrigation water can be conducted through these hoses, so that during prolonged periods of frost without precipitation, the soil bodies can be heated and irrigated at the same time, so that the turf roots do not dry up.
  • porous hoses laid in the bottom body can also be used in addition to the irrigation and fertilization through these hoses to provide the aeration, fumigation and CO 2 supply of the lawn in closed sports arenas.
  • From DE 19 43 007 A is a sheet for electrical heating of artificial turf, tarpaulins, wall and ceiling fabrics, flooring, carpets, floor storage heaters, pipes and clothing is known in which an artificial turf by lamination to an electrically heatable fabric with a normal voltage of 220 volts can be heated so that, for example, the artificial turf can be kept free of snow and ice in winter.
  • a disadvantage of these two technical solutions is that large amounts of electrical energy are needed, which usually have to be removed from the central power grid (which is associated with high costs), and that no thermal utilization of residues, such as horse manure, on site for Heating the surfaces is possible.
  • From DE 299 03 998 Ul is a device for heating of promoting the growth of plants in a soil area of a well below the roots of plants to be challenged in the soil laid pipeline network from rot-resistant gas-permeable pipes known from injected air, wherein the fed air is generated by means of at least one compressed air source, in which an air heating unit is provided for the fed into the pipeline network air.
  • a disadvantage of this technical solution is that the tubes used must be permeable to gas, which leads to high production costs, and that the tubes used must be installed with great effort to allow heating of the space to be heated.
  • DE 44 26 640 AI discloses a plastic pipe mat for cooling / heating and / or heat exchange, consisting of a number of parallel spaced flexible plastic pipes of small cross-section, which are connected at their ends with a manifold in connection, wherein the manifold is a connection part , which is designed as a plastic injection molded part with an inserted quick coupling part, wherein the connecting part is arranged and designed such that it has a low flow resistance, that it does not adversely affect the efficiency of the plastic pipe mat and that the height of the plastic pipe mat is not increased and at the same time a high-quality welded joint between Connection part and manifold is guaranteed.
  • the connecting part is axially welded to the manifold of the plastic mat, wherein the axes of the quick coupling part and the manifold form an angle of approximately 75 degrees and the axes of the core bore of the plastic injection molded part are arranged at an angle of approximately 90 degrees to each other.
  • the street heating according to DE 87 05 635 Ul can be designed as a grid of interconnected steel pipes for installation in the top layer of a road superstructure. But it may also consist of a kit, which includes molded blocks with a continuous channel section, shaped blocks with an angular channel section and blocks with a T-shaped channel section, with continuous, elongated channels of the shaped blocks with a simple channel section and branches of the blocks with T. - Formed.
  • the invention is therefore based on the DE 299 03 998 Ul the task of specifying a device for heating near-surface soil layers and a method for their operation, which avoid the disadvantages of the prior art and in particular a quick, short-term heating of places, such For example, football, athletics, golf and riding arenas, allows to use them even in snow and / or ground frost too enable.
  • the heating costs should be kept as low as possible, liquids and raw systems in the space to be heated (no use of antifreeze and no costly installation of piping) waived and the escape of harmful gases are excluded from the heated space.
  • ventilators are arranged in the ventilation structure, by means of which heated air can be distributed in the ventilation structure and the cooled air is supplied to the ventilation structure Supply unit is enburgbowbar and that the separating layer is supported by the ventilation structure.
  • the ventilation structure consists of longitudinal and transverse struts (for example of metal, plastic or wood), wherein the separating layer lies on the ventilation structure and carries the cover layer, so that a grid or honeycomb-like structure is formed, which leave free spacious air ducts of the ventilation structure.
  • the air permeability of the cover layer is adjustable by the air permeability of the cover layer can be increased by an increasing grain size and a uniform distribution of the sand and by an increasing fleece content (possibly also straw).
  • the ventilation structure can be surrounded, for example, at the connection points to the supply lines of the supply unit of control shafts.
  • the ventilation structure is modularly composed of individual, prefabricated elements, so that a faster assembly and disassembly of the distribution unit is possible.
  • the heated air can be introduced via a collection inlet or a plurality of inlets into the ventilation structure.
  • the cooled air is driven by the fans back to the compressed air source.
  • the cooled air can be discharged via a collecting outlet or a plurality of outlets from the ventilation structure.
  • the construction height of the ventilation structure is advantageously 50 to 200 mm, particularly advantageously 80 to 100 mm.
  • the advantage of this technical solution according to the invention lies in particular in the fact that the heat generated generates a warm air circulation, which leads very quickly and in the short term to heating of the near-surface layer to be heated.
  • a targeted guided hot air circulation can be generated in the range of 60 ° C and maintained.
  • a further advantage of the technical solution according to the invention is that waste products (such as horse manure) can be burned in the furnace fired by the burner in order to locally generate the heat for the heat exchanges, which is particularly important in the case of Heating the device according to the invention in the form of horse riding sports is very useful.
  • waste products such as horse manure
  • An advantage of the modular design of the ventilation structure of individual prefabricated elements is that the ventilation structure can be assembled and disassembled quickly and quickly.
  • Fig. 1 a schematic cutout view of a
  • the distribution unit shown in FIG. 1 comprises a supporting layer (1), a ventilation structure (2), a separating layer (3) and a covering layer (4), the supply unit not shown in FIG 1 supply lines (as supply and return of the air) gas-conducting connected to the distribution unit, so that there is a closed circuit between the supply unit and distribution unit.
  • the ventilation structure (2) is designed as a load-bearing, trench (ie several mutually parallel, possibly interconnected recesses), grid or honeycomb-shaped construction (21) with spacious Vietnamese Heilleit scholar (22) and spacers (23), wherein the Heilleitwege (22) through the supply lines from the supply unit forth with heated air can be flowed through, the cooled air is returned to the supply unit back (closed air circuit) and the ventilation structure (2) with their spacers (23) on the supporting layer (1) stands.
  • the ventilation structure (2) may be made of metal, plastic or wood.
  • fans (24) are arranged, by means of which heated air in the shipsleitmaschine (22) distributed and the cooled air is traceable to the compressed air source of the supply unit.
  • the construction (21) of the ventilation structure (2) consists of longitudinal and transverse struts, so that a grid or honeycomb-like structure is formed, which leaves open the spacious air ducts (22), wherein the separation layer (3) on the ventilation structure (2) and the cover layer (4) carries.
  • the separation layer (3) is supported by the ventilation structure (2) and consists of rubber or plastic (eg. In mat form).
  • the cover layer (4) consists of a mixture of granular solids with a compact structure and solids with a porous structure and is carried by the release layer (3), the cover layer (4), for example, a sand-fleece mixture or sand-straw mixture is.
  • the air permeability of this cover layer (4) is adjustable. By an increasing grain size and a uniform distribution of the sand and / or by an increasing fleece (or straw) share, the air permeability of the cover layer (4) can be increased.
  • the ventilation structure (2) can be surrounded, for example, at the connection points to the supply lines of the supply unit of control shafts, not shown in FIG. 1 (for example, for auditing purposes).
  • the ventilation structure (2) can also be modularly composed of individual prefabricated elements (not shown in Fig. 1).

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erwärmung von oberflächennahen Schichten auf Sportplätzen, wobei die Vorrichtung aus einer Versorgungseinheit und einer Verteilungseinheit besteht, wobei die Versorgungseinheit eine Lufterwärmungseinheit sowie Versorgungsleitungen umfasst und die Verteilungseinheit eine tragende Schicht (1), eine Belüftungsstruktur (2), eine Trennschicht (3) sowie eine Deckschicht (4) umfasst, wobei die Belüftungsstruktur (2) eine tragende, graben-, gitter- oder wabenförmige Konstruktion (21) mit weiträumigen Luftleitwegen (22) sowie Abstandshaltern (23) ist, wobei die Luftleitwege (22) mit erwärmter Luft durchströmbar sind, die Belüftungsstruktur (2) mit ihren Abstandshaltern (23) auf der tragenden Schicht (1) steht, in der Belüftungsstruktur (2) Ventilatoren (24) angeordnet sind, vermittels derer erwärmte Luft verteilbar und abgekühlte Luft zur Versorgungseinheit rückführbar ist, die Trennschicht (3) auf der Belüftungsstruktur (2) liegt und von dieser getragen wird und die Deckschicht (4) auf der Trennschicht (3) liegt und von dieser getragen wird.

Description

Vorrichtung zur Erwärmung von oberflächennahen Schichten von Plätzen und Verfahren zu deren Betrieb
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erwärmung von oberflächennahen Schichten von Plätzen gemäß dem Oberbegriff nach Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben einer entsprechenden Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff nach Anspruch 8.
Derzeit werden Fußball- und Leichtathletikplätze sowie andere Plätze (Gehwege, Straßen oder Pflanzflächen) zum Teil unter Nutzung von Rohrsystemen aus Metall oder Kunststoff beheizt (so genannte Rasenoder Platzheizung").
Dabei fuhren die Rohrsysteme flüssige oder gasförmige Stoffe als Wärmeträger oder werden elektrisch beheizt.
1. Kunststoff- oder Metallrohre, welche warmes Wasser (flüssige Stoffe) fuhren:
Die DE 199 Ol 323 AI offenbart die Interaktion und Kombination der beiden Systeme "Unterflurheizung und Unterflurbewässerung" für bepflanzte Böden, insbesondere für Sportrasen.
Bei dieser technischen Lösung werden Heizrohre und Bewässerungsschläuche kombiniert in ein und demselben Bodenkörper verlegt. Durch diese Schläuche ist warmes Wasser und Bewässerungswasser leitbar, so dass während lang anhaltender Frostperioden ohne Niederschläge der Bodenkörper zeitgleich beheizt und bewässert werden kann, damit die Rasenwurzeln nicht vertrocknen. Gemäß DE 199 Ol 323 AI können dabei auch zusätzlich im Bodenkörper verlegte poröse Schläuche zum Einsatz kommen, um neben der Bewässerung und Düngung durch diese Schläuche auch für die Belüftung, Begasung und CO2- Versorgung des Rasens in geschlossenen Sportarenen zu sorgen.
Diese technische Lösung hat den Nachteil, dass sie auf Grund der notwendigen Wärmespeicherung bei Flüssigkeiten und der thermischen Trägheit nicht effizient in der Energienutzung ist und das Aufheizen der konstant zu beheizenden Fläche geraume Zeit in Anspruch nimmt, d.h. nicht kurzfristig erfolgen kann. Hinzu kommt, dass das flüssige Wärmeträgermedium mit Frost- und ggf. Korrosionsschutzmittel versetzt sein muss, um bei den Leitungen ein Einfrieren bei Frost im Nichtbetriebszustand und ggf. ein Rosten zu vermeiden.
2. Kunststoff- oder Metallrohre,, welche elektrisch beheizt werden:
Aus der DE 19 43 007 A ist ein Flächengebilde zur elektrischen Heizung von Kunstrasen, Planenstoffen, Wand- und Deckenbekleidungsstoffen, Bodenbelägen, Teppichen, Fußbodenspeicherheizungen, Rohren und Kleidung bekannt, bei dem ein Kunstrasen durch Aufkaschieren auf ein elektrisch heizbares Gewebe mit Normalspannung von 220 Volt erwärmt werden kann, so dass bspw. der Kunstrasen im Winter schnee- und eisfrei gehalten werden kann.
Aus der DE 25 03 196 AI ist eine Anordnung zum Beheizen von Freiflächen mittels Heizdrähten bekannt, die in einem flächenförmig verlegten Kunststoffschlauch angeordnet sind, wobei der den fluidalen Heizkreis bildende Kunststoffschlauch im Bereich der zu beheizenden Freifläche mit einem Heizdraht versehen ist und gleichzeitig an den Warmwasserspeicher der zentralen Hausleitung angeschlossen ist und so zwei voneinander trennbare Heizkreise gebildet werden, denen eine gemeinsame Zeitsteuereinrichtung zugeordnet ist.
Nachteilig an diesen beiden technischen Lösungen ist, dass große Mengen an Elektroenergie benötigt werden, welche meist aus dem zentralen Stromnetz entnommen werden müssen (was mit hohen Kosten verbunden ist), und dass keine thermische Verwertung von Reststoffen, wie bspw. Pferdemist, vor Ort zum Heizen der Flächen möglich ist.
3. Kunststoff- oder Metallrohre, in welche warme Luft geleitet wird:
Aus der DE 299 03 998 Ul ist eine Vorrichtung zur Erwärmung von zur Förderung des Wachstums von Pflanzen in einem Bodenareal eines mit Abstand unterhalb des Wurzelwerks der im Wuchs zu fordernden Pflanzen im Boden verlegten Rohrleitungs- Netzwerkes aus verrottungsbeständigen gasdurchlässigen Rohren aus eingespeister Luft bekannt, wobei die eingespeiste Luft vermittels wenigstens einer Druckluftquelle erzeugt wird, bei der eine Luft- Erwärmungseinheit für die in das Rohrleitungsnetz eingespeiste Luft vorgesehen ist.
Nachteilig an dieser technischen Lösung ist, dass die eingesetzten Rohre gasdurchlässig sein müssen, was zu hohen Fertigungskosten führt, und dass die eingesetzten Rohre mit hohem Aufwand verlegt werden müssen, um eine Erwärmung des zu beheizenden Platzes zu ermöglichen.
Die DE 44 26 640 AI offenbart eine Kunststoffrohrmatte zur Kühlung/Heizung und/oder zum Wärmeaustausch, bestehend aus einer Anzahl parallel in Abständen angeordneter flexibler Kunststoffrohre geringen Querschnittes, die an ihren Enden mit einem Sammelrohr in Verbindung stehen, wobei sich am Sammelrohr ein Anschlussteil befindet, das als Kunststoffspritzteil mit einem eingesetzten Schnellkupplungsteil ausgebildet ist, wobei das Anschlussteil derart angeordnet und ausgebildet ist, dass es einen geringen Strömungswiderstand besitzt, dass es den Wirkungsgrad der Kunststoffrohrmatte nicht negativ beeinflusst und dass die Bauhöhe der Kunststoffrohrmatte nicht vergrößert und gleichzeitig eine hochwertige Schweißverbindung zwischen Anschlussteil und Sammelrohr gewährleistet wird. Das Anschlussteil ist dabei axial an das Sammelrohr der Kunststoffmatte angeschweißt, wobei die Achsen des Schnellkupplungsteiles und des Sammelrohres einen Winkel von ca. 75 Grad bilden und die Achsen der Kernbohrung des Kunststoffspritzteiles im Winkel von ca. 90 Grad zueinander angeordnet sind.
Diese Kunststoffrohrmatte verringert gegenüber DE 299 03 998 Ul zwar den Verlegeaufwand, hat aber auch den Nachteil, dass die Matte gasdurchlässig sein muss, was weiterhin zu hohen Fertigungskosten führt.
Die DE 87 05 635 Ul offenbart eine Heizung für einen Straßenoberbau, bestehend aus einem Brenner, dem ein Abgaskanal nachgeschaltet ist, von dem mehrere Zweigkanäle ausgehen, die in einen Sammelkanal münden, an dessen Ende ein Sauggebläse angeordnet ist. Bei dieser technischen Lösung werden die Brennerabgase unmittelbar durch das Kanalsystem geleitet, wo sie ihre Wärme an den Straßenoberbau abgeben, so dass Schnee oder Eis tauen.
Wichtig für die Funktion dieser Straßenheizung ist, dass außer dem am Anfang des Kanalsystems angeordneten Brenner, zu dem regelmäßig auch ein Gebläse gehört, am Ende des Kanalsystems ein Sauggebläse angeordnet ist, weil ansonsten keine durchgehende Strömung im Kanalsystem aufrecht erhalten wird (d.h. die Flammen würden sonst in den Brenner zurückschlagen).
Die Straßenheizung gemäß DE 87 05 635 Ul kann als Rost aus miteinander verbundenen Stahlrohren zum Einbau in die Deckschicht eines Straßenoberbaus ausgebildet sein. Sie kann aber auch aus einem Bausatz bestehen, zu dem Formsteine mit einem durchgehenden Kanalabschnitt, Formsteine mit einem winkelförmigen Kanalabschnitt und Formsteine mit einem T- förmigen Kanalabschnitt gehören, wobei durchgehende, gestreckte Kanäle von den Formsteinen mit einfachem Kanalabschnitt und Abzweigungen von den Formsteinen mit T- förmigem gebildet werden.
Der Vorteil dieser technischen Lösung besteht darin, dass der Abgaskanal nicht gasdurchlässig ist, was gegenüber den Lösungen gemäß DE 299 03 998 Ul und DE 44 26 640 AI zu niedrigeren Fertigungskosten führt.
Der Nachteil dieser Lösung ist jedoch, dass insbesondere bei Sportplätzen, die keine Teer- oder Bitumendecke aufweisen, kein Gasleck im Abgaskanal bestehen darf, da durch solch ein Leck die schädlichen Verbrennungsabgase durch den Rasen des Platzes hindurch direkt in die Umgebungsluft strömen würden.
Der Erfindung liegt daher ausgehend von der DE 299 03 998 Ul die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Erwärmung von oberflächennahen Bodenschichten und ein Verfahren zu deren Betrieb anzugeben, welche die Nachteile des Standes der Technik vermeiden und insbesondere ein schnelles, kurzfristiges Erwärmen von Plätzen, wie bspw. Fußball-, Leichtathletik-, Golf- und Reitplätzen, ermöglicht, um eine Nutzung dieser auch bei Schnee und / oder Bodenfrost zu ermöglichen. Dabei sollen die Heizkosten möglichst gering gehalten, auf Flüssigkeiten sowie Rohsysteme im zu beheizenden Platz (keine Verwendung von Frostschutzmitteln und keine aufwendige Verlegung von Rohrsystemen) verzichtet und der Austritt von schädlichen Gasen aus dem beheizten Platz ausgeschlossen werden.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung gemäß dem 1. Patentanspruch und ein Verfahren zu deren Betrieb gemäß dem 8. Patentanspruch. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den nachgeordneten Ansprüchen angegeben.
Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass die Vorrichtung zur Erwärmung von oberflächennahen Schichten von Plätzen aus einer Versorgungseinheit und einer Verteilungseinheit besteht, wobei die Versorgungseinheit eine Lufterwärmungseinheit aus wenigstens einem Wärmetauscher mit vorgeschalteter Druckluftquelle sowie Versorgungsleitungen umfasst und die Verteilungseinheit eine tragende Schicht (= Erdboden), eine Belüftungsstruktur, eine Trennschicht sowie eine Deckschicht (= oberflächennahen Schicht) umfasst, und die Versorgungseinheit gaszu- und ableitend über die Versorgungsleitungen mit der Verteilungseinheit als geschlossenes System verbunden ist.
Erfindungswesentlich ist, dass die Belüftungsstruktur eine tragende, graben- (d.h. mehrere parallel zueinander verlaufende, ggf. miteinander verbundene Ausnehmungen), gitter- oder wabenförmige Konstruktion mit weiträumigen Luftleitwegen sowie Abstandshaltern ist, wobei die Luftleitwege über die Versorgungsleitungen von der Versorgungseinheit her mit erwärmter Luft durchströmbar sind und die abgekühlte Luft wieder über die Versorgungsleitungen zu der Versorgungseinheit hin rückführbar ist, wobei die Belüftungsstruktur mit ihren Abstandshaltern auf der tragenden Schicht (= Erdboden) steht.
Erfindungswesentlich ist weiterhin, dass in der Belüftungsstruktur Ventilatoren angeordnet sind, vermittels derer erwärmte Luft in der Belüftungsstruktur verteilbar sowie die abgekühlte Luft zur Versorgungseinheit rückfuhrbar ist und dass die Trennschicht von der Belüftungsstruktur getragen wird.
Vorteilhaft ist darüber hinaus, dass die Deckschicht (= oberflächennahe Schicht) aus einem Gemisch aus körnigen Festkörpern mit kompakter Struktur (bspw. Sand) sowie Festkörpern mit poröser Struktur (bspw. Vlies) besteht und von der Trennschicht getragen wird.
Vorteilhaft besteht die Belüftungsstruktur aus Längs- und Querstreben (bspw. aus Metall, Kunststoff oder Holz), wobei die Trennschicht auf der Belüftungsstruktur liegt und die Deckschicht trägt, so dass eine raster- oder wabenartige Struktur ausgebildet ist, welche weiträumige Luftleitwege der Belüftungsstruktur freilassen.
Die Luftdurchlässigkeit der Deckschicht ist einstellbar, indem durch eine zunehmende Korngröße sowie eine gleichmäßige Verteilung des Sandes und durch einen zunehmenden Vliesanteil (ggf. auch Stroh) die Luftdurchlässigkeit der Deckschicht erhöht werden kann.
Vorteilhaft kann die Belüftungsstruktur bspw. an den Verbindungsstellen zu den Versorgungsleitungen der Versorgungseinheit von Kontrollschächten umgeben sein.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung liegt auch, dass die Belüftungsstruktur modular aus einzelnen, vorgefertigten Elementen zusammengesetzt ist, so dass ein schneller Auf- und Abbau der Verteilungseinheit möglich ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben der voranstehend beschriebenen Vorrichtung läuft wie folgt ab:
Von einem durch einen Brenner befeuerten Ofen wird Wasser in einem Kessel erhitzt und anschließend in den Wärmetauscher gefordert. Dabei kann bei Reitplätzen in vorteilhafter Weise bspw. Pferdemist verfeuert werden, um das Wasser zu Erhitzen. Durch den Wärmetauscher wird die durch eine dem Wärmetauscher vorgeschaltete Druckluftquelle gelieferte Luft erwärmt und anschließend über die Versorgungsleitungen in die weiträumigen Luftleitwege der Belüftungsstruktur eingeleitet und durch die Ventilatoren in diesen verteilt.
Die erwärmte Luft strömt dabei von den Ventilatoren getrieben unter der Trennschicht entlang und erwärmt die Trennschicht sowie die darüber liegende Deckschicht (= oberflächennahe Schicht). Die erwärmte Luft kann dabei über einen Sammeleinlass oder eine Vielzahl von Einlässen in die Belüftungsstruktur eingeleitet werden.
Die abgekühlte Luft wird von den Ventilatoren getrieben zur Druckluftquelle zurückgeführt. Die abgekühlte Luft kann dabei über einen Sammelauslass oder eine Vielzahl von Auslässen aus der Belüftungsstruktur ausgeleitet werden.
Auf diese Art und Weise besteht ein geschlossener Luftkreislauf zwischen Versorgungs- und Verteilungseinheit, welcher beständig erwärmte Luft unter der Trennschicht entlangführt, so dass die über der Trennschicht liegende Deckschicht permanent erwärmt wird.
Die Aufbauhöhe der Belüftungsstruktur beträgt dabei vorteilhaft 50 bis 200 mm, besonders vorteilhaft 80 bis 100 mm.
Der Vorteil dieser erfindungsgemäßen technischen Lösung liegt insbesondere darin, dass die erzeugte Wärme einen Warmluftkreislauf generiert, der sehr schnell und kurzfristig zur Erwärmung der zu beheizenden oberflächennahe Schicht führt.
Auf Grund des geschlossenen Systems, welches eine Zu- und Rückführung der Luft unterhalb der Trennschicht und der Deckschicht bei gleichzeitiger Ventilation in frei definierbaren Luftleitwegen und Abschnitten gewährleistet, kann ein gezielt geführter Warmluftkreislauf von im Bereich von 60°C generiert und aufrecht erhalten werden.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen technischen Lösung besteht darin, dass in dem durch den Brenner befeuerten Ofen Abfallprodukte (wie bspw. Pferdemist) verbrannt werden können, um die Wärme für den Wärmetausche dezentral vor Ort zu erzeugen, was insbesondere bei der Beheizung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Form von Pferdereitsportplätzen sehr sinnvoll ist.
Ein Vorteil der modularen Bauweise der Belüftungsstruktur aus einzelnen vorgefertigten Elementen besteht darin, dass die Belüftungsstruktur kurzfristig und schnell montiert bzw. demontiert werden kann.
Die Erfindung wird nachstehend anhand des Ausführungsbeispiels und der Figur näher erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 : eine schematische Ausschnittdarstellung einer
Ausfuhrungsform der Verteilungseinheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Querschnitt.
Die in der Fig. 1 dargestellte Verteilungseinheit umfasst eine tragende Schicht (1), eine Belüftungsstruktur (2), eine Trennschicht (3) und eine Deckschicht (4), wobei die nicht in der Fig. 1 gezeigte Versorgungseinheit über die ebenfalls nicht in der Fig. 1 gezeigten Versorgungsleitungen (als Zu- und Rückführung der Luft) gasleitend mit der Verteilungseinheit verbunden ist, so dass ein geschlossener Kreislauf zwischen Versorgungseinheit und Verteilungseinheit besteht.
Die Belüftungsstruktur (2) ist als eine tragende, graben- (d.h. mehrere parallel zueinander verlaufende, ggf. miteinander verbundene Ausnehmungen), gitter- oder wabenfÖrmige Konstruktion (21) mit weiträumigen Luftleitwegen (22) sowie Abstandshaltern (23) ausgeführt, wobei die Luftleitwege (22) über die Versorgungsleitungen von der Versorgungseinheit her mit erwärmter Luft durchströmbar sind, wobei die abgekühlte Luft zur Versorgungseinheit hin rückgeführt wird (geschlossener Luft- Kreislauf) und die Belüftungsstruktur (2) mit ihren Abstandshaltern (23) auf der tragenden Schicht (1) steht.
Die Belüftungsstruktur (2) kann aus Metall, Kunststoff oder Holz bestehen.
In der Belüftungsstruktur (2) sind Ventilatoren (24) angeordnet, vermittels derer erwärmte Luft in den Luftleitwegen (22) verteilbar und die abgekühlte Luft zur Druckluftquelle der Versorgungseinheit rückführbar ist.
Die Konstruktion (21) der Belüftungsstruktur (2) besteht aus Längs- und Querstreben, so dass eine raster- oder wabenartige Struktur ausgebildet ist, welche die weiträumigen Luftleitwege (22) freilässt, wobei die Trennschicht (3) auf der Belüftungsstruktur (2) liegt und die Deckschicht (4) trägt.
Die Trennschicht (3) wird von der Belüftungs struktur (2) getragen und besteht aus Gummi oder Plastik (bspw. in Mattenform).
Die Deckschicht (4) besteht aus einem Gemisch aus körnigen Festkörpern mit kompakter Struktur sowie Festkörpern mit poröser Struktur und wird von der Trennschicht (3) getragen, wobei die Deckschicht (4) bspw. ein Sand- Vlies-Gemisch oder Sand-Stroh- Gemisch ist.
Die Luftdurchlässigkeit dieser Deckschicht (4) ist einstellbar. Durch eine zunehmende Korngröße sowie eine gleichmäßige Verteilung des Sandes und / oder durch einen zunehmenden Vlies- (oder Stroh-) Anteil ist die Luftdurchlässigkeit der Deckschicht (4) erhöhbar.
Die Belüftungsstruktur (2) kann bspw. an den Verbindungsstellen zu den Versorgungsleitungen der Versorgungseinheit von in der Fig. 1 nicht dargestellten Kontrollschächten (bspw. für Revisionszwecke) umgeben sein.
Die Belüftungsstruktur (2) kann dabei auch modular aus einzelnen vorgefertigten Elementen zusammengesetzt sein (nicht in Fig. 1 dargestellt).
Bezugszeichenliste
tragende Schicht
Belüftungsstruktur
Trennschicht
Deckschicht
Konstruktion
Luftleitwege
Abstandshalter
Ventilatoren

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Erwärmung von oberflächennahen Schichten von Plätzen bestehend aus einer Versorgungseinheit und einer Verteilungseinheit, wobei die Versorgungseinheit eine Lufterwärmungseinheit aus wenigstens einem Wärmetauscher mit vorgeschalteter Druckluftquelle sowie Versorgungsleitungen umfasst und die Verteilungseinheit eine tragende Schicht (1), eine Belüftungsstruktur (2), eine Trennschicht (3) sowie eine Deckschicht (4) umfasst, wobei die Versorgungseinheit über die Versorgungsleitungen gasleitend mit der Verteilungseinheit verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass
• die Belüftungsstruktur (2) eine tragende, graben-, gitter- oder wabenformige Konstruktion (21) mit weiträumigen Luftleitwegen (22) sowie Abstandshaltern (23) ist, wobei die Luftleitwege (22) über die Versorgungsleitungen von der Versorgungseinheit her mit erwärmter Luft durchströmbar sind und abgekühlte Luft über die Versorgungsleitungen zu der Druckluftquelle der Versorgungseinheit hin rückführbar ist,
• die Belüftungsstruktur (2) mit ihren Abstandshaltern (23) auf der tragenden Schicht (1) steht,
• in der Belüftungsstruktur (2) Ventilatoren (24) angeordnet sind, vermittels derer erwärmte Luft verteilbar und abgekühlte Luft rückführbar ist,
• die Trennschicht (3) auf der Belüftungsstruktur (2) liegt und von dieser getragen wird und
• die Deckschicht (4) auf der der Trennschicht (3) liegt und von dieser getragen wird.
2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Konstruktion (21) der Belüftungsstruktur (2) aus Längs- und Querstreben besteht.
3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (4) ein Sand- Vlies- Gemisch oder ein Sand- Stroh- Gemisch ist.
4. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Trennschicht (3) aus Kunststoff oder Gummi besteht.
5. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Belüftungsstruktur (2) aus Metall, Kunststoff oder Holz besteht.
6. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Belüftungsstruktur (2) an den Verbindungsstellen zu den Versorgungsleitungen der Versorgungseinheit von Kontrollschächten umgeben ist.
7. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Belüftungsstruktur (2) modular aus einzelnen vorgefertigten Elementen zusammengesetzt ist.
8. Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung gemäß Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7 bei dem
• von einem durch einen Brenner befeuerten Ofen in einem Kessel Wasser erhitzt und anschließend in den Wärmetauscher gefördert wird,
• durch den Wärmetauscher die durch die vorgeschaltete Druckluftquelle gelieferte Luft erwärmt wird,
• die erwärmte Luft über die Versorgungsleitungen in die weiträumigen Luftleitwege der Belüftungsstruktur eingeleitet und durch die Ventilatoren in dieser verteilt wird und
• die abgekühlte Luft durch die Ventilatoren zur Druckluftquelle zurückgeführt wird, um dort erneut erwärmt zu werden, so dass ein Warmluftkreislauf in einem geschlossenen System generiert ist.
PCT/DE2013/000335 2012-08-21 2013-06-19 Vorrichtung zur erwärmung von oberflächennahen schichten von plätzen und verfahren zu deren betrieb WO2014029375A1 (de)

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