DE3304403C2 - Verfahren und Anordnung zum Imprägnieren von Gießwasser mit CO↓2↓ für Pflanzkulturen - Google Patents
Verfahren und Anordnung zum Imprägnieren von Gießwasser mit CO↓2↓ für PflanzkulturenInfo
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Description
e Wasser auf den normalen Verrieselungsdruck entpannt
und direkt oder unter weiterer Vermischung mit emperiertem Gießwasser über dem Boden verrieselt
)der verregnet Dabei kann die Anordnung direkt der Jpeiseleitung einer im Gewächshaus schon vorhandeien
Berieselungs- oder Beregnungsvorrichtung angeichlossen
werden. Bei der Beregnung des imprägnierten Wassers dringt ein Teil an Kohlendioxyd in chemisch
gebundener Form als H2CO3 in den Boden ein, während
der größere Teil des physikalisch an das Wasser gebundenen
Gases bei Berührung des Wassers mit dem Erdboden mehr oder weniger freigesetzt wird und nahe
dem Boden eine relativ stabile Kohlendioxydgasschicht bildet
Es ist Aufgabe der Erfindung das Verfahren der eingangs näher bezeichneten Art so weiterzubilden, daß es
besonders zum Einsatz in Gärtnereien oder Gartenbaubetrieben geeignet ist und bei besonders sparsamen
Verbrauch an chemisch reinem Kohlendioxyd eine wirksame Düngung selbst in Freilandkulturen gewährleistet
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs
1 gelöst
Ein wesentlicher Vorteil des neuen Verfahrens besteht darin, daß das Gießwasser kontinuierlich mit dem
CO2 imprägniert werden kann. Das Wasser wird dabei mit einem relativ niedrigen Speisedruck zugeführt und
nach der Imprägnierung mit einem dem Druck in den üblichen Bewässerungsleitungssystemen entsprechenden
Druck den Bedarfsstellen kontinuierlich zugeleitet. Der für eine intensive Imprägnierung des temperierten
Wassers erforderliche hohe Druck wird in der Imprägnierungszone nur stoßartig und impulsförmig erzeugt
Die momentane starke Steigerung des Druckes reicht für eine intensive Imprägnierung des Wassers aus.
Durch die Verbindung der Imprägnierungszone mit dem zu den Bedarfsstellen führenden Gießwasserverteilungsnetz
über eine Strömungsdrosseleinrichtung gewährleistet, daß trotz des impulsartig wechselnden
Druckes in der Imprägnienngszone das Gießwasser mit nahezu gleichbleibendem Druck kontinuierlich den
Bedarfssteilen zugeleitet wird. Gegenüber der Zuspeisung des Gießwassers kann die impulsartige Druckänderung
durch Zwischenschaltung eines Rückschlagventiles isoliert werden, so daß die Druckspitzen nicht in
das Zuspeisungssystem für das Wasser zurückschlagen können.
Ein weiterer besonderer Vorteil liegt somit bei dem neuen Verfahren darin, daß mit einem relativ niedrigem
Wasserdruck gearbeitet werden kann, der dem Druck in den vorhandenen üblichen Gießwasserverteilungssystemen
entspricht. Dennoch wird ein hoher Imprägnierungsgrad und eine Feinstimprägnierung des Gießwassers
mit CO2 erreicht und damit auch ein hoher Anteil an H2CO3 im Gießwasser, das mit dem Gießwasser in den
Erdboden gelangt.
Zum Ausführen des Verfahrens geht die Erfindung von einer Anordnung mit einer Vorrichtung zum Imprägnieren
von Wasser mit Kohiendioxyd aus, die eine Druckflasche oder einen Druckbehälter für reines Kohlendioxyd,
eine Gießwasserquelle, insb. in Form eines Gießwasserdruckspeichers und eine die Imprägnierungszone
bildende Druckkammer aufweist. Um zu gewährleisten, daß mit dieser Anordnung das neue Verfahren
auf einfache und sichere Weise bei relativ niedrigem Wasserdruck durchgeführt werden kann, sieht die Erfindung
vor, daß die Anordnung durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 4 weitergebildet wird.
Die Anordnung nimmt nur wenig Platz in Auspruch und gewährleistet eine Imprägnierung von Wasser mit
Kohlendioxyd, wie sie sonst nur bei sehr hohen Wasserdrücken
oder bei hohen Drücken und niedrigen Temperaturen erreicht werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich durch die Merkmale der
Ansprüche 2 und 3 und vorteilhafte Weiterbildungen der Anordnung zum Ausführen des Verfahrens durch
die Merkmale der Ansprüche 5 bis 7.
Der mit den neuen Maßnahmen erreichte hohe Imprägnierungsgrad des Wassers mit CO2 macht das Verfahren
und die Anordnung gerade für den Einsatz zur Imprägnierung von Gießwasser mit CO2 geeignet, da
die Imprägnierung als Feinstimprägnierung erfolgt und mit relativ geringem Wasserdruck ermöglicht wird.
Durch die erreichte Feinstimprägnierung des Wassers ergibt sich ein relativ stabiler Zustand des physikalischen
Mischsystems von CO2 in Wasser, was die Anwendung des auf diese Weise imprägnierten Wassers auch
in Freilandkulturen ermöglicht, da das r-r-ysikalisch innig
gebundene COrGas mit dem Wasser uOsr längere Zeit
im Erdreich gespeichert und nach Art des bodenbürtigen CO2 nur allmählich freigegeben wird. Mit dem hohen
Anteil an physikalisch gebundenem CO2 im Wasser ergibt sich auch ein hoher Anteil an chemisch an das
Wasser gebundener Kohlensäure (H2CO3), die zur Regelung des pH-Wertes des Kulturbodens von großer
Bedeutung ist.
Durch die neuen Maßnahmen wird auch die Notwendigkeit einer Speicherung des imprägnierten Wassers
über längere Zeit entbehrlich, da die Imprägnierung kontinuierlich während jedes Gießvorganges im ausreichenden
Maße und mit ausreichender Geschwindigkeit erfolgen kann. Dadurch wird auch den sehr unterschiedlichen
Bewässerungsmethoden (Tröpfchenbewässerung, Überflutung, Berieselung und dgl.) in optimaler
Weise Rechnung getragen.
Das Volumen des langgestreckten rohrartigen Hochdruckbehälter
kann im Vergleich zu dem Gießwasserbedarf bei einem Gießwasservorgang klein sein. Es
kanr. zwischen 10 und 30 ltr. liegen. Der relativ kleine
Hochdruckbehälter läßt sich auch leicht aus einem gegenüber dem imprägnierten Wasser resistent/in Material
oder aus einem mit solchem resistenten Material ausgekleidetem Material einfach und kostengünstig herstellen.
Der Speisedruck, mit dem das Gießwasser dem Hochdruckbehälter zugeführt wird, braucht nur wenig
höher zu sein als der üblicherweise in den Gießleitungssystemen übliche und notwendige Gießdruck. Das so
imprägnierte Wasser kann auch, z. B. nach der Tröpfchenmethode, direkt an Stellen unterhalb der Bodenoberfläche
den Kulturen zugeführt werden. Für die Versorgu-.g der Anordnung mit reinem Kohlendioxydgas
kann auf die üblichen Kohlendioxyd-Lagerflaschen oder -Behälter zurückgegriffen werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer schematischen
Darstellung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
bo In der schematischen Figur ist mit 1 ein offener Gießwasservorratsbehälter
bezeichnet, in dem das Gießwasser bei normalem Umgebungsdruck PO in Vorrat gehalten
wird. Über eine Ansaugleitung 3 fördere eine Speisepumpe 2 das Wasser über die Zuführungsleitung 4 in
einen Vordruckbehä'ter 5, in dem über einem Wasservorrat
6 mit Hilfe eines Luftpolsters 7 ein vorbestimmter Vordruck P1 aufrechterhalten wird. Der Vordruck
wird einerseits durch die Pumpe 2 und andererseits
durch ein Druckablaßventil 8 konstant gehalten. Aus dem Wasservorrat 6 kann das Gießwasser unter dem
Vordruck Pl über das Speiseventil 10 und über ein Rückschlagventil 12 einem rohrförmigen Hochdruckbehälter
15 zugeführt werden, dessen Länge den Durchmesser um ein Mehrfaches übersteigt. Der langgestreckte,
rohrförmige Hochdruckbehälter 15 kann aus Edelstahl oder aus einem anderen, eine Schutzbeschichtung
aufweisenden Metall bestehen, und ist so ausgebildet, daß der Hochdruckbehälter Innendrücke bis zu 20
bis 30 bar aushalten kann. Der Hochdruckbehälter 15 weist einen Einlaßdiffuser 17 an einem Ende des zylindrischen
Abschnittes 16 und am anderen Ende eine Auslaßdüse 18 auf. An die Auslaßdüse schließt sich eine
ständig offene Drosseleinrichtung 20, im dargestellten Beispiel eine Drosselstrecke an, die über einen Diffuser
22 und ein Absperrventil 23 an das Gießleitungssystem des Betriebes angeschlossen ist. Bei Gießwasserentnahme
herrscht in der Verteilereinrichtung 21 der fur das Gießen notwendige Gießdruck P3. Der normale statische
Druck P2 im Hochdruckbehälter 15 liegt nur wenig höher als der Gießdruck P3 und geringfügig niedriger
als der Vordruck P1 in dem Vordruckbehälter 5.
Wenn gegossen werden soll, wird über eine Programmsteuereinrichtung
ein Steuerbefehl ausgelöst, der über die Einrichtungen 11 und 24 die beiden Ventile 10
und 23 gleichzeitig öffnet und am Ende des Gießvorganges gleichzeitig schließt.
Das chemisch reine Kohlendioxydgas wird in einer entsprechenden Lage ,'flasche 30 oder einem entsprechenden
handelsüblichen Lagerbehälter unter einem sehr hohen Lagerdruck P 4 in Vorrat gehalten. Eine an
den Lagerbehälter 30 angeschlossene Leitung 33 kann über das Ventil 31 mit dem Inneren des Behälters strömungsmäßig
verbunden sein und weist eine übliche Druckregeleinrichtung 32 auf. Zwischen der Leitung 33
und einer das auf einen vorbestimmten Druck "5 herabgespannte Kohlendioxydgas dem Hochdruckbehälter
15 zuführende Leitung 37 ist ein Absperrventil 34 angeordnet. Die Leitung 37 ist im Inneren des Hochdruckbehälters
15 mit einer sich vorzugsweise über die ganze Länge des zylindrischen Abschnittes 16 erstreckenden
Verteiler 38 verbunden, der über die Länge verteilt eine Mehrzahl von düsenartigen Ausirittsöffnungen 39 für
das Kohlendioxydgas aufweist.
Die Anordnung ist so getroffen, daß der Druck PS des herabgespannten Kohlendioxydgases bei weitem
höher liegt als der normale statische Druck P 2 des Gießwassers in dem Hochdruckbehälter 15. Der Druck
P5 kann zwischen 5 bis 30 bar liegen und wird je nach den Verhältnissen vorzugsweise auf einen Wert zwischen
10 und 20 bar eingestellt.
Wesentlich dabei ist, daß das Ventil 34 während der Entnahme von imprägniertem Gießwasser, also während
der Zeit, in der die Ventile 10 und 23 offen sind, mit einer einstellbaren Frequenz nur impulsartig, also jeweils
nur für kurze Zeit geöffnet wird. Die Impulslänge kann zwischen einem Bruchteil einer Sekunde und mehreren
Sekunden eingestellt werden. Die Frequenz kann zwischen einen und 150 Impulsen/Min, liegen und richtet
sich nach der Impulsdauer und dem Imprägnierungsgrad und der Durchströmgeschwindigkeit des Gießwassers
im Hochdruckbehälter 15. Die Betätigungsvorrichtung 35 für das Ventil 34 wird durch einen Impulsgeber
36 gesteuert Dieser ist wiederum zusammen mit den Ventilbetätigungseinrichtungen 11 und 24 an die Programmsteuereinrichtung
angeschlossen, die nicht gezeigt ist.
Um den Druckanstieg und den Druckabfall im Hochdruckbehälter 15 bei der impulsartigen Zuführung des
Kohlendioxydgases nicht zu steil werden zu lnssen, ist dem Hochdruckbehälter 15 ein Gassammeidom 45 als
Ί Druckausgleichsvorrichtung zugeordnet. Es können bei
größerer Länge des Hochdruckbehalters auch zwei oder mehr als zwei Gassammeidome 45 vorgesehen
sein. Das Druckausgleichs-Kohlendioxydvolumen in dem Dom 45 kann durch ein Entlüftungssystem 46 eincrscits
und eine Druckzuführungsleitung 47 mit Ventil 48 andererseits eingestellt werden, die an die Druckleitung
33 angeschlossen ist. Um ferner zu verhindern, daß unzuverlässige Überdrücke in dem Hochdruckbehälter
15 auftreten, ist eine Überdruckcntlastungseinrichtung
is vorgesehen, die die Drosselstrecke 20 überbrückt. Hierzu
ist ein Druckbegrenzungsventil 40 vorgesehen, das über die Leitung 41 mit der Verteilereinrichtung 21 verbunden
ist.
Die Anordnung kann an jedes vorhandene Bsv/ässerungssystem angeschlossen werden. Eine Vorratshaltung an imprägniertem Gießwasser ist nicht erforderlich. Eine Beschädigung des Gießwassersystems ist nicht zu befürchten, da das imprägnierte Wasser in dem Gießwassersystcm nicht gespeichert zu werden braucht.
Die Anordnung kann an jedes vorhandene Bsv/ässerungssystem angeschlossen werden. Eine Vorratshaltung an imprägniertem Gießwasser ist nicht erforderlich. Eine Beschädigung des Gießwassersystems ist nicht zu befürchten, da das imprägnierte Wasser in dem Gießwassersystcm nicht gespeichert zu werden braucht.
Der Vordruckbehältcr 5 hat die Aufgabe, Druckstöße auszugleichen, und zugleich eine Speicherfunktion für
unter dem einstellbaren Vordruck stehendes Gießwasser zu erfüi-en.
Bei einem Gaseinleitungsimpuls schließt das Rückschlagventil
12. Das Wasser beginnt in dem Augenblick nachzuströmen, wo dtr Druck durch den Druckgasimpuls
auf einen Wert unter den Schiießdruck des Rückschlagventils 12 absinkt. Die Gleichmäßigkeit der Imprägnierung
wird im wesentlichen durch die Länge des zylindrischen Abschnittes 16 des Hochdruckbehalters
15 bestimmt. Bei mehreren Gassammeidomen auf dem Hochdruckbehälter 15 können diese über eine gemeinsame
Leitung miteinander verbunden sein.
Die Drosseleinrichtung 20 wird so eingestellt bzw. bemessen, daß entsprechend der gewünschten Entnahme
eine kontinuierliche Durchsatzleitung gewährleistet ist.
Eingangsscitig kann der Hochdruckbehälter 15 auch an eine andere Druckwasserspeiseleitung, z. B. an die
Netzleitung angeschlossen werden. Durch Einstellung des Druckes, der Impulsdauer und der Impulsfrequenz
kann in dem Hochdruckbehälter 15 jeder gewünschte Imprägnierungsgrad eingestellt werden.
In der Praxis, insb. beim Einsatz im Gewächshausbetrieb
ist der Vordruckbehälter 5, vorteilhafterweisc aber auch der Hochdruckbehälter 15 soweit in den Erdboden
eingelassen, daß durch Wärmekontakt zwischen diesen Teilen und dem umliegenden Erdreich die Temperatur
des Gießwassers einige Grad unter die Temperatur der Umgebungsatmosphäre, z. B. der Gewächshausatmosphäre
abgesenkt ist, bevor das Kohlendioxydgas unter hohem Druck und impulsartig in das Gießwasser eingeleitet
wird.
Nach dem neuen Verfahren und mit der neuen An-Ordnung ist es möglich, den Kulturboden der Pflanzer selbst als Speicher für das künstlich zugeführte Kohlendioxydgas vorteilhaft einzusetzen.
Nach dem neuen Verfahren und mit der neuen An-Ordnung ist es möglich, den Kulturboden der Pflanzer selbst als Speicher für das künstlich zugeführte Kohlendioxydgas vorteilhaft einzusetzen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Verfahren zum Imprägnieren von Gießwasser mit CO2 für Pflanzkulturen. bei dem Gießwasser unter
einem vorbestimmten Speisedruck mit reinem Kohlendioxyd unter Druck und bei Gießtemperaturen
imprägniert und den Kulturen als Gießwasser zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gießwasser kontinuierlich imprägniert wird und hierzu Wasser mit einem vorbestimmten Speisedruck
dem einen Ende einer Imprägnierungszone zugeleitet wird und gleichzeitig einer Mehrzahl von
über die Länge der Imprägnierungszone verteilten Stellen Kohlendioxyd mit einem den Speisedruck
des Wassers weit übersteigenden Druck in einem Bereich von 5 bar bis 30 bar impulsförmig und mit
vorbestimmter Impulsfrequenz und vorbestimmter Impulsdauer zugeleitet wird, und daß das imprägnierte
Wasitri· vom anderen Ende der Imprägnierungszunc
unter gleichzeitiger Strcrnungsdrossclung
kontinuierlich zu den Bedarfsstellen abgeleitet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das reine Kohiendioxyd mit einem Impulsdruck zwischen 10 und 20 har der Imprägnierungszone
zugeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsdauer für die Kohlendioxydzufuhr
zwischen einem Bruchteil einer Sekunde und wenigen Seku: den und die Frequenz etwa 1 und
150 Impulsen pro Minute eingestellt wird.
4. Anordnung zum Ausführen des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer Vorrichtung zum Imprägnieren
von Wasser mit Kohlendioxyd, die eine Druckflasche oder einen Druckbehälter für reines
Kohlendioxyd, eine Gießwasserquelle, insbesondere in Form eines Gießwasserdruckspeichers und eine
die Imprägnierungszone bildende Druckkammer aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer
als im Vergleich zum Durchmesser langgestreckter rohrartiger Hochdruckbehälter (15) ausgebildet
ist, dessem Eintrittsende das Wasser über ein Rückschlagventil (12) zuführbar ist und dessen Austrittsende
über eine Drosseleinrichtung (20) mit einer Verteilereinrichtung (21) verbunden ist, und daß
in dem Hochdruckbehälter (15) ein langgestreckter Verteiler (38) mit mehreren Gasaustrittsöffnungen
(39) angeordnet ist, dem das Kohlendioxydgas wänrend eines Gießvorganges über eine Druckregeleinrichtung
(32) mit vorbestimmter Frequenz impulsartig zuführbar ist.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochdruckbehälter (15) einen Einlaßdiffuserabschnitt
(17), einen zylindrischen Mischabschnitt (16) und eine Auslaßdüse (18) aufweist.
6. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochdruckbehälter (15) auf seiner
Länge verteilt eine oder mehrere Druckausgleichseinrichtungen in Form eines Druckgassammeidomes
(45) aufweist.
7. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß eine die Drosseleinrichtung (20) überbrückende Überdruckausgleichseinrichtung (40, 41)
vorgesehen ist.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Imprägnieren von Gießwasser mit CO2 für Pflanzkulturen, bei dem
Gießwasser unter einem vorbestimmten Speisedruck mit reinem Kohlendioxyd unter Druck und bei Gießtemperaturen
imprägniert und den Kulturen als Gießwasser zugeführt wird, sowie eine Anordnung zum Ausführen
dieses Verfahrens mit einer Vorrichtung zum Imprägnierer, von Wasser mit Kohlendioxyd, die eine
Druckflasche oder einen Druckbehälter für reines sCohlendioxyd,
eine Gießwasserquelle, insb. in Form eines Gießwasserdruckspeichers und eine die Imprägnierungszone
bildende Druckkammer aufweist.
In der DE-Zeitschrift »Umschau« 1/1951, S. 21 und
22) ist in einem Bericht aus der kohlenstoffbiologischen Fo.-schungsstation in Essen-Bredeney generell darauf
hingewiesen, daß das Pflanzenwachstum in Gewächshäusern durch CO2 in gleicher Weise gesteigert werden
kann, wie durch andere Düngemittel. Bereits π den 20igcr Jahren haben viele Gärtner in Deutschland mit
dieser Düngungsart gearbeitet und dazu entweder Spe-
r.luix/lkl.wn #.wi L.ninivn:uiig τνιΐ ^*ν^^ vru«,t «,** ι tüktwv
von Industrieöfen benutzt. Bei Versuchen in begasten Gewächshäusern wurde festgestellt, daß sich die mit
CO2 angereicherte Luft auch bei geschlossenen Fenstern nur relativ kurze Zeit hält. Es wurde daher angeregt,
die in botanischen Instituten seit über 100 Jahren angewandte Methode, Pflanzen in Nährlösungen zu kultivieren,
mit der COj-Düngung zu kombinieren, um so neue Möglichkeiten einer verbesserten COrZufuhr zu
jo eröffnen. Die Anregung beruht auf der Annahme, daß
eine Anreicherung der Nährlösungen mit CO2 dadurch Vorteile bietet, daß das Freiwerden des Gases langsamer
vonstalten geht, so daß das CO? länger als in begaslen
Gewächshäusern wirksam bleibt.
Aus der DE-Zeitschrift »Der Spiegel« (47/1982, S. 99 und 101) ist ein Gewächshaus bekannt, in dem mehrere,
jeweils für sich geschlossene und gegeneinander und gegen die Atmosphäre des Gewächshauses isolierte
beetartige Kulturbereiche vorgesehen "ind, die jeweils
an Versorgungseinrichtungen angeschlossen sind, unter anderem auch eine Versorgungseinrichtung für kohlensäurehaltiges
Wasser, das als Gießwasser verwendet wird.
Es ist auch bei der Bewässerung bekannt, Bewässerungsleitungen im Kulturboden versenkt anzuordnen
und so eine Unterflurbewässerung vorzunehmen (vgl. DE-OS 26 06 048). Aus der DE-AS 27 06 584 ist es zur
Begasung des Erdreiches mit methanhaltigem Gas bekannt, Verteilerleitungen parallel zueinander im Boden
versenkt anzuordnen, die über ihr" Länge verteilt Austrittsöffnungen für das Gas von in vorbestimmter Weise
sie!; änderndem Durchmesser aufweisen. Bei intermittierender Begasung kann in den Begasungsruhepausen
durch die gleichen Leitungen Gießwasser, Pflanzen-Schutzmittel zugeführt oder überschüssiges Wasser abgeführt
werden. In ähnlicher Weise ist es bei Pflanzbeeten in Gewächshäusern aus der US-PS 32 74 730 bekannt,
durch unterirdisch verlegte Verteilerleitungen abwechselnd Kohlendioxydgas zur Düngung oder
bo Dampf zur Sterilisation des Bodens zu leiten.
Es ist ferner gemäß der älteren DE-OS 31 42 357 bereits vorgeschlagen worden, zur Vorbereitung von Kohlendioxyd
enthaltendem Gießwasser das Kohlendioxyd und diis GicUwnsscr jeweils in einer Druckgasflasche
hr> odor einem Druckgastank unter dem Druck in der Kohlendioxydflaschc
oder dgl. in Vorrat zu halten und unter Auireehterhalliing des Druckes das Gießwasser mit
dem Gas z.u imprägnieren. Danach wird das imprägnier-
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3304403A DE3304403C2 (de) | 1983-01-05 | 1983-02-09 | Verfahren und Anordnung zum Imprägnieren von Gießwasser mit CO↓2↓ für Pflanzkulturen |
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