NL2013452A - Groendak, waarbij lucht langs plantenwortels wordt geleid. - Google Patents

Description

Groendak, waarbij lucht langs plantenwortels wordt geleid

De onderhavige uitvinding betreft een inrichting voor het bedekken van een structuur met een aanzienlijke horizontale component, zoals een dak, met planten, omvattende een zich hoofdzakelijk parallel aan het bovenvlak van de structuur uitstrekkend substraat waarin planten groeien.

Dergelijke inrichtingen zijn bekend als zogenaamde ‘groendaken’.

De wortels van de planten groeien bij dergelijke daken in een op het dak aangebracht substraat. De aanwezigheid van dit substraat leidt tot een aanzienlijke gewichtsbelasting van het dak. Dit geldt niet alleen bij substraat in de vorm van aarde, maar ook bij de op zich veelal lichtere kunstmatige substraten zoals minerale wol. Veel bestaande daken zijn niet berekend op dergelijke belastingen zodat in veel gevallen het niet mogelijk een bestaand dak van een beplanting te voorzien.

De onderhavige uitvinding poogt dit nadeel te vermijden.

De uitvinding verschaft een inrichting van de bovengenoemde soort, waarbij de planten zich door het substraat heen uitstrekken en doordat de wortels zich onder het substraat uitstrekken.

Doordat een deel van de wortels van de planten zich buiten het substraat bevindt, kan met minder substraat worden volstaan, zodat de dakbelasting afneemt.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm heeft het substraat een starre structuur, waarin openingen zijn aangebracht waar de plantenwortels zich doorheen uitstrekken. Deze starre structuur kan worden gevormd door een kunststoffen of metalen rooster of weefsel. Hiermede wordt een nog grotere gewichtsbesparing verkregen.

Volgens een andere aantrekkelijke uitvoeringsvorm dat de planten worden gevormd door ammoniak absorberende planten en dat de inrichting is ingericht voor het reinigen van met ammoniak en mogelijkerwijs fijnstof vervuilde lucht. De lucht wordt langs de wortels van de planten geleid, zodat een inniger contact plaats tussen delen van de planten en de lucht. Voorts vindt de betreffende chemische omzetting plaats in de wortels of in op de wortels aanwezige micro-organismen, zodat de omzetting effectiever is, daar geen transport van de ammoniak door de plant heen behoeft plaats te vinden.

Een ander voordeel van deze inrichting is dat het substraat, waar de planten in zijn verankerd, veelal van water is voorzien zodat door contact tussen water en ammoniak ammonia wordt gevormd dat makkelijker ter plaatse blijft dan lucht en dat aldus gefaseerd kan worden omgezet door de wortels, dan wel de daarop levende micro-organismen. De verontreinigde lucht hoeft niet noodzakelijkerwijs van stallen afkomstig te zijn, maar kan ook andere bronnen afkomstig zijn. De wortels van de planten hebben niet alleen een ammoniak absorberende functie, maar ook een fijnstof opnemende functie, waardoor bovendien fijnstof uit de te reinigen lucht kan worden gefilterd. De planten nemen bovendien meststoffen, zoals fosfaat, kalium en calcium uit het fijnstof op.

Bij voorkeur omvatten de luchtgeleidemiddelen een zich onderling parallel uitstrekkende reinigingskanalen definiërende structuur, naar de reinigingskanalen leidende luchttoevoermiddelen en van de reinigingskanalen gerichte, naar de omgeving leidende luchtafvoermiddelen. Dit is immers een simpele structuur die bij geschikte vormgeving van de luchttoevoermiddelen tot een goede verdeling van de lucht leidt.

De planten zullen een substantieel deel van hun voedingsstoffen verkrijgen door het opnemen van ammoniak en voeding uit fijnstof uit de lucht. De planten hebben ook behoefte aan water, deels ten compensatie van aan hun bladeren verdampend water, en deels voor hun metabolisme. Hiertoe is de inrichting bij voorkeur voorzien van watertoevoermiddelen voor het toevoeren van water aan de planten.

Om de kosten van de inrichting zo laag mogelijk te houden stelt een uitvoeringsvorm voor dat de de reinigingskanalen definiërende structuur door golfplaat wordt gevormd, waarbij de reinigingskanalen zijn ingesloten tussen het substraat en de golfplaat.

De watertoevoermiddelen kunnen verschillende vormen aannemen, zoals op het substraat gerichte sproeiers, maar het is constructief aantrekkelijk wanneer de watertoevoermiddelen zijn ingericht voor het toevoeren van water aan de reinigingskanalen, en is op de bodem van de reinigingskanalen een van water vertragende structuren zoals dwarse verhogingen aangebracht. Hierdoor ontstaat een reeks achter elkaar geschakelde opstuwingen waarin het water wordt vastgehouden en dat door de planten kan worden opgenomen.

Bij voorkeur helt het dak met een hellingshoek tussen 10° en 45°. Hiermede wordt gebruik gemaakt van de natuurlijke trek binnen de structuur op het dak. De warme lucht uit de stal of gebouw zal duur zijn geringe dichtheid immers stijgen, waarbij warmteverlies wordt voorkomen door de instraling van de zon op het dak. Overigens is het eveneens mogelijk een dergelijk toe- en afvoersysteem te gebruiken bij andere dakhellingen.

Volgens een verdere voorkeursuitvoeringsvorm zijn de luchttoevoermiddelen aangesloten op de onderrand van het dak en zijn de luchtafvoermiddelen aansloten op de bovenrand van het dak. Hiermede wordt een luchtstroom naar boven gecreëerd.

Proeven hebben uitgewezen dat, in het bijzonder tijdens hete zomers en op de zon gerichte daken, de temperatuur van de planten te hoog op kan lopen, waardoor de planten, ondanks de aanwezigheid van water, kunnen verdrogen. Om dit te voorkomen stelt een voorkeursuitvoeringsvorm voor dat de inrichting is voorzien van een klimaatscherm, dat zich over tenminste een substantieel deel van het substraat uitstrekt. Het klimaatscherm vermindert niet alleen de zonnestraling op de planten, maar vormt ook een vochtig microklimaat onder het scherm omdat voorts verdamping wordt verminderd.

Om de logistiek te vereenvoudigen, is volgens een verdere uitvoeringsvorm het klimaatscherm gevormd door het starre substraat. Het is namelijk gebleken dat het substraat, in het bijzonder wanneer het door een kunststoffen rooster wordt gevormd, een zodanige schaduwwerking heeft, dat het als een effectief klimaatzonnescherm kan fungeren.

Om de werking van een schoorsteen te verkrijgen, heeft het de voorkeur dat de luchtafvoermiddelen zijn aangesloten op het ondereinde van een zich hoofdzakelijk verticaal uitstrekkend afvoerkanaal.

Zoals hierboven reeds is toegelicht, vormen veestallen en pluimveestallen belangrijke bronnen voor met ammoniak vervuilde lucht. Het is dan ook aantrekkelijk de luchttoevoermiddelen aan te sluiten op een stal, zoals een pluimvee- of varkensstal. De toepassing van de ammoniak en fijnstof absorberende uitvoeringsvorm is niet beperkt tot het reinigen van van stallen afkomstige lucht; wanneer van andere bronnen afkomstige lucht wordt gereinigd, welke lucht minder fijnstof bevat, dan kan het nuttig zijn meststoffen toe te voegen aan de te reinigen lucht of om gebruik te maken van water, zoals ‘grijs water’ dat meststoffen bevat.

Om het ruimtebeslag van de inrichting te verkleinen, heeft het de voorkeur dat de inrichting op de stal is geplaatst. Uiteraard is dit, de aanwezigheid van een voldoende sterk dak voorondersteld, mogelijk. Wanneer er echter sprake is van een door golfplaten bedekt dak, is het extra aantrekkelijk wanneer deze golfplaten tenminste een deel vormen van de de reinigingskanalen vormende structuur.

De temperatuur in de stal wijkt veelal af van de temperatuur van de omgeving. De aan de stal toe te voeren lucht ter vereffening van de uit de stal tredende lucht dient dan ook te worden verwarmd of gekoeld om de temperatuur in de stap constant te houden. Het is dan ook uit energetische oogpunt aantrekkelijk onder de golfplaten een dekplaat aan te brengen die zich parallel aan de reinigingskanalen uitstrekkende luchtkanalen tussen de golfplaat en de dekplaat insluit en dat de luchtkanalen aan één van hun einden zijn verbonden met de omgeving en aan hun andere einde zijn verbonden met het inwendige van de stal. Hiermede vindt een effectieve thermische overdracht plaats tussen de beide luchtstromen.

Om de energieoverdracht tussen de uittredende lucht en de binnenkomende lucht zo effectief mogelijk te laten plaatsvinden, heeft het de voorkeur dat de luchtkanalen aan hun laagst gelegen einde met de stal zijn verbonden en aan hun hoogst gelegen einde met de omgeving zijn verbonden. De richting van de luchtstromen is dan tegengesteld, zodat het tegenstroomprincipe wordt toegepast.

Vervolgens zal de onderhavige uitvinding worden toegelicht aan de hand van de bijgaande tekeningen, waarin voorstellen:

Figuur 1: een schematisch detail-doorsnedeaanzicht van een structuur volgens de uitvinding;

Figuur 2: een schematische perspectivisch detailaanzicht van een variant van de in figuur 1 weergegeven structuur;

Figuur 3; een schematisch doorsnedeaanzicht van een stal, dit is voorzien van een dak volgens de uitvinding;

Figuur 4: een schematisch detail-doorsnedeaanzicht van de structuur volgens figuur 3;

Figuur 5: een met figuur 3 overeenkomend aanzicht van een afwijkende uitvoeringsvorm; en

Figuur 6: een met figuur 4 overeenkomende doorsnede-aanzicht van een specifieke uitvoeringsvorm.

Zoals in de aanhef reeds is vermeld, betreft de uitvinding het leiden van de ammoniak bevattende lucht via de wortels van de ammoniak absorberende planten. Hiertoe omvat de in figuur 1 weergegeven inrichting een substraat 1, dat wordt gevormd door een van een stevige kunststof zoals ABS vervaardigde plaat, die van volgens een regelmatig patroon aangebracht gaten 2 is voorzien. De planten 3, niet noodzakelijkerwijs van het geslacht Sedum, strekken zich door de gaten 2 heen uit, waarbij de bladeren 4 van de planten 3 zich boven het substraat 1 bevinden en de wortels 5 van de planten 3 zich onder het substraat 1 bevinden. De ruimte 6 onder het substraat 1 wordt aan zijn onderzijde afgesloten door een plaat 7. Aan de ruimte 6 wordt ammoniak bevattende lucht toegevoerd door middel van een toevoerleiding 8 en de ruimte verlatende lucht, waarvan een deel van de ammoniak door de planten is geabsorbeerd, verlaat de ruimte via een afvoerkanaal 9. Hierbij kan gebruik worden gemaakt van een luchtpomp, maar het is eveneens mogelijk gebruikt te maken van andere middelen voor het verplaatsen van lucht zoals een natuurlijke trek.

Figuur 2 toont een overeenkomstige situatie, waarbij de vlakke plaat 7 in figuur 1 is vervangen door een gegolfde plaat 10. In figuur 2 zijn - ter verduidelijking - de planten 3 niet weergegeven. De golfplaat 10 omvat toppen 11 en dalen 12, die zich onderling parallel uitstrekken. Het substraat 1 rust hierbij op de toppen 11 van de golfplaat 10. De dalen 12 van de golfplaat 10 vormen hierbij reinigingskanalen 13. Deze reinigingskanalen 13 verdelen de lucht over het gehele oppervlak van de inrichting, waardoor een gelijkmatige verdeling van de lucht over de wortels 5 van de planten 3 wordt verkregen en de effectiviteit van de absorptie wordt geoptimaliseerd. Het is overigens mogelijk tussen de toppen van de golfplaten en het substraat ruimte open te laten. Ook is het mogelijk gebruik te maken van een plaat met een andere reinigingskanalen vormende structuur dan een golfplaat. Uiteraard kunnen de gaten rond zijn of een andere vorm hebben dan de getekende vierkante gaten.

De inrichting kan eenvoudigweg op de bodem worden geplaatst. Een dergelijke oplossing kan worden toegepast wanneer voldoende ruimte beschikbaar is. In veel gevallen is de ruimte beperkt. Het is dan aantrekkelijk de inrichting volgens de uitvinding op het dak te plaatsen, bijvoorbeeld op het dak van een stal. De ammoniak bevattende, van de stal afkomstige lucht kan dan op het dak van de stal worden behandeld voor het verminderen van de hoeveelheid ammoniak. Een dergelijke situatie is weergegeven in figuur 3. Deze figuur toont een stal 15, die van een zadeldak is voorzien waarvan slechts een deel zichtbaar is. Het zichtbare deel van het zadeldak omvat een schuin deel 16, waarbij op dakspanten 17 van het schuine deel 16 golfplaten 10 zijn aangebracht. Op de golfplaten 10 is het substraat 1 met de planten 3 geplaatst door middel van bevestigingsmiddelen die zich bij voorkeur niet door de golfplaten heen uitstrekken. De dalen en toppen van de golfplaten 10 strekken zich van boven naar beneden uit, zoals gebruikelijk is bij daken om afvoer van hemelwater mogelijk te maken. Aan de onderzijde, in de omgeving van de muur 18 van de stal is een sleuf 19 aangebracht voor de toevoer van lucht vanuit het inwendige van de stal 15 naar de reinigingskanalen 13. Aan de nok van het dak is een zich verticaal naar boven toe uitstrekkend afvoerkanaal 20 aangebracht voor het afvoeren van de gereinigde lucht. Thans wordt aangenomen dat de uit de stal of ander type gebouw tredende lucht warm is zodat door middel van schoorsteenwerking een voldoende groot luchtdebiet wordt verkregen. Hierbij speelt de verwarming van de lucht door de op het dak schijnende zon eveneens een rol.

Wanneer deze natuurlijke trek niet voldoende sterk zou zijn om een gewenst debiet op te wekken, kan gebruik worden gemaakt van een ventilator.

De planten 3 hebben niet alleen ammoniak nodig voor hun voortbestaan, maar ook water, niet alleen ter compensatie van aan de bladeren 4 verdampend water maar ook voor de assimilatie. Bij de golfplaten 10 is het toevoeren van water door de dalen 11 in principe van boven af goed mogelijk, maar bij de schuine plaatsing van de golfplaten 10 zal het water snel weglopen, zodat het voor de wortels 5 van de planten 3 lastig is over voldoende water te beschikken. Om dit probleem te vermijden kunnen bij schuine plaatsing van de golfplaten 10 of andere kanalen vormende platen in de reiningingskanalen schotten 21 worden geplaatst, die het water vasthouden op de wijze van een stuwdam. Figuur 4 toont hiertoe bij voorkeur van kunststof vervaardigde schotten 21, die op regelmatige afstanden in de reinigingskanalen 13 zijn geplaatst en die onderling kunnen zijn verbonden niet in de tekening weergegeven, de onderlinge afstand bepalende kunststoffen delen. De hoogte van de schotten 21 is afhankelijk van de hellingshoek van de golfplaten 10, opdat de wortels 5 van elk van de planten 3 het water kunnen bereiken. Het is overigens eveneens mogelijk sproeiers te installeren om het water van boven af aan de planten 3 toe te voeren. Evenmin is het uitgesloten het water via het, hiertoe desbetreffend vormgegeven substraat 1 toe te voeren.

Zoals in de aanhef reeds is toegelicht is het aantrekkelijk de vanuit de stal afgevoerde lucht thermisch in contact te brengen met de aan de stal toe te voeren lucht om thermisch verlies te compenseren. Dit geldt zowel wanneer de buitentemperatuur hoger is dan de temperatuur in de stal wanneer deze lager is. De betreffende, in figuur 5 afgebeelde uitvoeringsvorm omvat onder de golfplaat 10 een tweede plaat 23, zodat tussen de platen 10 en 23 een ruimte ontstaat. Hierbij rust de tweede plaat bij voorkeur op de spanten 17. De langgerekte ruimten tussen de platen 10, 23 vormen luchtkanalen 24. Aan hun bovenzijde zijn de luchtkanalen 24 aangesloten op een toevoerkanaal 25 van buitenlucht. De toevoeropening van dit toevoerkanaal 25 moet op afstand van de afvoeropening van het afvoerkanaal 10 zijn gelegen om aanzuiging van afgevoerde lucht te voorkomen. Deze buitenlucht wordt vervolgens via de luchtkanalen 24 en een leiding 26 aan het inwendige van de stal 15 toegevoerd. Daar deze luchtkanalen 24 voor verse lucht slechts door de golfplaten 10 zijn gescheiden van de luchtkanalen 13 voor de af te voeren lucht, vindt gemakkelijk overdracht van warmte plaats. Het zal duidelijk zijn dat het eveneens mogelijk is andersoortige configuraties toe te passen.

De in figuur 6 afgebeelde uitvoeringsvorm komt overeen met de in figuur 4 afgebeelde uitvoeringsvorm, met dien verstande dat boven de planten een klimaatscherm 30 is aangebracht voor het tegen overmatige zonnestraling beschermen van de planten. In de zomer kan de straling van de zon zo sterk zijn, dat de temperatuur van de planten te hoog oploopt, hetgeen door het klimaatscherm wordt verhinderd. Ook vermindert het klimaatscherm de verdamping van water zodat een vochtig microklimaat wordt verkregen. In het bijzonder heeft in de getoonde uitvoeringsvorm het klimaatscherm de vorm van een rooster, zoals dat ook wordt gebruikt als star substraat. Andere vormen van klimaatscherm worden echter niet uitgesloten.

Het is duidelijk dat de bovenstaande beschrijving niet als beperkend moet worden opgevat, dat de maatregelen volgens de diverse uitvoeringsvormen kunnen worden gecombineerd en dat de beschermingsomvang door de conclusies wordt bepaald.

Claims (16)

1. Inrichting voor het bedekken van een structuur met een aanzienlijke horizontale component, zoals een dak, met planten, omvattende een zich hoofdzakelijk parallel aan het bovenvlak van de structuur uitstrekkend substraat waarin planten groeien, met het kenmerk, dat de planten zich door de het substraat heen uitstrekken, dat de wortels van de planten zich onder het substraat uitstrekken en dat de inrichting luchtgeleidemiddelen omvat voor het onder het substraat langs de planten voeren van lucht.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het substraat een starre structuur heeft, waarin openingen zijn aangebracht waar de planten zich doorheen uitstrekken.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de planten worden gevormd door ammoniak absorberende planten en dat de inrichting is ingericht voor het reinigen van met ammoniak vervuilde lucht.

4. Inrichting volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat de luchtgeleidemiddelen een zich onderling parallel uitstrekkende reinigingskanalen definiërende structuur, naar de reinigingskanalen leidende luchttoevoermiddelen en vanaf de reinigingskanalen naar de omgeving leidende luchtafvoermiddelen omvatten.

5. Inrichting volgens een van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de inrichting is voorzien van watertoevoermiddelen voor het toevoeren van water aan de planten.

6. Inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de de reinigingskanalen definiërende structuur door golfplaat wordt gevormd en dat de reinigingskanalen zijn ingesloten tussen het substraat en de golfplaat.

7. Inrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de watertoevoermiddelen zijn ingericht voor het toevoeren van water aan de reinigingskanalen en dat op de bodem van de reinigingskanalen een van dwarse verhogingen voorzien structuur is aangebracht.

8. Inrichting volgens één van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat het dak helt met een hellingshoek tussen 10° en 45°.

9. Inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de luchttoevoermiddelen zijn aangesloten op de onderrand van het dak en de luchtafvoermiddelen op de bovenrand van het dak.

10. Inrichting volgens één van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de inrichting is voorzien van een klimaatscherm, dat zich over tenminste een substantieel deel van het substraat uitstrekt.

11. Inrichting volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat het klimaatscherm wordt gevormd door een star substraat.

12. Inrichting volgens één van de conclusies 4-11, met het kenmerk, dat de luchtafvoermiddelen zijn aangesloten op het ondereinde van een zich hoofdzakelijk verticaal uitstrekkend afvoerkanaal.

13. Inrichting volgens conclusie 4-12, met het kenmerk, dat de luchttoevoermiddelen zijn aangesloten op een stal, zoals een pluimvee- of varkensstal.

14. Inrichting volgens één van de conclusies 4-13, met het kenmerk, dat de inrichting op de stal is geplaatst en dat de de reinigingskanalen vormende structuur door als dak van de stal fungerende golfplaten wordt gevormd.

15. Inrichting volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat onder de golfplaten een plaat is aangebracht die zich parallel aan de reinigingskanalen uitstrekkende luchtkanalen tussen de golfplaat en de plaat insluit en dat de luchtkanalen aan één van hun einden zijn verbonden met de omgeving en aan hun andere einde zijn verbonden met het inwendige van de stal.

16. Inrichting volgens conclusie 15, met het kenmerk, dat de luchtkanalen aan hun laagst gelegen einde met de stal zijn verbonden en aan hun hoogst gelegen einde met de omgeving zijn verbonden.