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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Bewässerungsmatte zur
großflächigen Verteilung von Wasser insbesondere
im Garten- und Landschaftsbau sowie in der Landwirtschaft, mit einer
ersten und einer zweiten Trägerschicht zum Aufnehmen von
zur Bewässerungsmatte gehörigen Elementen, einer oder
mehr Verbindungen zum Verbinden der ersten und der zweiten Trägerschicht,
einem oder mehr zwischen der ersten und der zweiten Trägerschicht
angeordneten Wasserzufuhrelementen zum Zuführen von Wasser
in die Bewässerungsmatte und Verteilen von Wasser in der
Bewässerungsmatte, und einer zwischen der ersten und der
zweiten Trägerschicht angeordneten Absorptionsschicht zur
Wasserspeicherung.
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Wenn
im Folgenden von Wasser die Rede ist, so sind damit neben Wasser
auch Gemische umfasst, die im wesentlichen auf Wasser basieren,
aber einen Anteil anderer Substanzen wie Nährstoffe, Vitamine
oder Spurenelemente aufweisen können. Diese Substanzen
können in gelöster oder ungelöster Form
vorliegen.
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Aus
dem Bereich des Gartenbaus sind verschiedene Bewässerungsvorrichtungen
bekannt, die speziell für den Einsatz im Gewächshausbereich ausgelegt
sind, eine sehr genaue Dosierung ermöglichen und hierdurch
einen relativ komplizierten Aufbau besitzen. So wird in der
DE 20 19 423 A eine
Bewässerungsvorrichtung für Pflanzen in Töpfen
oder anderen Gefäßen beschrieben, die eine spezielle Druckkompensation
besitzt, um einen gleichmäßigen Wasseraustritt
auch auf unebenen Flächen zu ermöglichen.
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Ein
unterirdisches Versorgungssystem zur großflächigen
Bewässerung von Pflanzenkulturen ist aus der
DE 199 33 554 A1 bekannt,
bei dem in der zu bewässernden Agrarfläche elastische
Schläuche, die mit ventilartig wirkenden Austrittsöffnungen
versehen sind, unter der Erde verlegt und an ein Wasserleitungssystem
angeschlossen sind. Damit werden die oberhalb und unterhalb der
Schläuche angrenzenden Erdzonen ständig mit Wasser
in mengenmäßiger Dosierung feucht gehalten. Dazu
sind die einzelnen Schläuche in Abständen von
etwa 60–70 cm in der Bodentiefe von etwa 30–60
cm angeordnet und beidseitig an Kammrohre angeschlossen, die ebenfalls im
Boden verlegt und mit Wasser gespeist werden. Die Anordnung der
Bewässerungsschläuche ist bei diesem Versorgungssystem
für einen großflächigen Einsatz sehr
zeit- und kostenaufwendig.
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Nach
DE 101 18 643 ist eine
textile Bewässerungsmatte zur großflächigen
Verteilung von Wasser, vorzugsweise im unterirdischen Bereich des Garten-
und Landschaftsbaus bekannt. Bei dieser Bewässerungsmatte
sind zwischen zwei wasserleitfähigen Vliesstoffbahnen im
Abstand Bewässerungsschläuche angeordnet. Die
Bewässerungsmatte kann kostengünstig hergestellt
und einfach verlegt werden. Von Nachteil ist, dass für
die Regulierung der Bodenfeuchte externe Messgeräte wie
z. B. Tensiometer eingesetzt werden müssen. Bei der Bewässerung
großer Flächen ist dies mit einem unvertretbar
hohen Aufwand verbunden. Die Wasserzufuhr wird deshalb üblicherweise
nach Erfahrungswerten eingestellt, was in ungünstigen Fällen
zu unerwünschten Versickerungsverlusten oder zur Austrocknung
z. B. bei extremer Sonneneinstrahlung führen kann. Weiterhin
ist es möglich, dass in bestimmten Regionen infolge des
Salzgehaltes im Boden bedingt durch die Kapillarwirkung der Bodenschicht
eine Salzanreicherung in der Bewässerungsmatte entsteht.
Es ist allgemein bekannt, die Kapillarwirkung des Bodens durch eine
Kapillarsperre z. B. in Form einer Schotterschicht zu unterbrechen.
Die Lösung ist aus Gründen der mangelnden Verfügbarkeit des
Materials und der hohen Kosten nur für Sonderfälle
anwendbar. Die Bewässerungsmatte nach
DE 101 18 643 besitzt durch die vorhandenen
Vliesstoffbahnen mit den dazwischen liegenden Füllstreifen eine
relativ hohe Wasserspeicherkapazität. Zur Verstärkung
der Pufferwirkung ist eine weitere Steigerung der Wasserspeicherkapazität
vorteilhaft. Durch den Einsatz dickerer Vliesstoffbahnen ist aus
Kostengründen dieses Problem nicht lösbar.
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Davon
ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde,
die o. g. Nachteile zu reduzieren und eine kostengünstige
Bewässerungsmatte für den großflächigen
Einsatz bereitzustellen, die eine gleichmäßige
Durchfeuchtung der angrenzenden Bodenabschnitte gewährleistet,
ein im Vergleich zu bekannten Lösungen ein erhöhtes
Wasserspeichervermögen aufweist und einen Schutz vor Salzanreicherung
in der Bewässerungsmatte bietet.
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Die
vorliegende Erfindung löst die Aufgabe dadurch, dass Mittel
zur Detektierung des Feuchtigkeitsgrades in der Bewässerungsmatte
vorgesehen sind. Die Detektierung des Feuchtigkeitsgrades ermöglicht
es, die Wasserzufuhr in die Bewässerungsmatte so zu gestalten,
dass diese weder austrocknet noch mit zu viel Wasser beaufschlagt
wird. Würde die Bewässerungsmatte austrocknen,
könnten die von ihr mit Wasser versorgten Pflanzen ebenfalls
an Wassermangel leiden, was zu einer Reduzierung der Ernteerträge
oder im schlimmsten Fall zu einem Absterben dieser Pflanzen führen
könnte. Eine Beaufschlagung der Bewässerungsmatte über
die maximale Wasseraufnahmefähigkeit des Bodens hinaus könnte
zu einem Feuchtigkeitsstau (Staunässe) im Boden führen,
was ein Verfaulen der betreffenden Pflanzen zur Folge haben könnte.
Weiterhin käme es zu Versickerungsverlusten, das in den
Boden geleitete Wasser würde also nicht optimal zur Bodenbefeuchtung
genutzt. Die Detektierbarkeit des Feuchtigkeitsgrades in der Bewässerungsmatte
ermöglicht es dem Betreiber, derartige Probleme zu umgehen.
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Eine
vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus,
dass die Mittel zur Detektierung des Feuchtigkeitsgrades in der
Bewässerungsmatte zwischen der ersten und der zweiten Trägerschicht
angeordnet sind. Für die Verlegung der Mittel ist kein
zusätzlicher Arbeitsgang erforderlich, sie werden vielmehr
im selben Arbeitsgang zusammen mit der Bewässerungsmatte
verlegt. Es entstehen keine zusätzlichen Kosten, weiterhin
ist gewährleistet, dass die Verteilung der Mittel so gestaltet
ist, dass der Feuchtigkeitsgrad über die gesamte Bewässerungsmatte
hinweg sicher und repräsentativ bestimmbar ist. Es kann
ausgeschlossen werden, dass sich innerhalb der Bewässerungsmatte
Zonen bilden, deren Feuchtigkeitsgrad wesentlich von dem abweicht,
der von den Mitteln gemessen wurde. Eine falsche Dosierung der Wasserzufuhr
wird somit verhindert.
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Eine
vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass die
Mittel zur Detektierung des Feuchtigkeitsgrades in der Bewässerungsmatte
als Sensorleitungen ausgeführt sind. Diese Sensorleitungen
können beispielsweise Niederspannungskabel umfassen, welche
im wesentlichen aus zwei Metalldrähten, insbesondere verzinnten
Kupferdrähten aufgebaut sind, die voneinander isoliert
in der Trägerschicht oder in der Absorptionsschicht angeordnet sind.
Je nach Feuchtigkeitsgrades ändert sich die Leitfähigkeit
bzw. der Widerstand zwischen den Kupferdrähten; diese Änderung
kann einem Feuchtigkeitsgrad zugeordnet werden. Eine derartige Sensorleitung
ist in der
DD 283 008
A5 näher beschrieben. Sie ist besonders flexibel,
weshalb sich ihr Einsatz insbesondere dann anbietet, wenn enge Radien
vorliegen, wie es bei einer aufgerollten Bewässerungsmatte
oder wenn plötzliche Richtungs- bzw. Höhenunterschiede
infolge der Eigenschaften des zu bewässernden Geländes überwunden
werden müssen, der Fall ist. Die Verwendung derartiger
Sensorleitungen verringert das Risiko, dass es zu einem Kabelbruch
während der Verlegung kommt, was zu einer Beeinträchtigung
der Funktionstüchtigkeit der Mittel zur Detektierung des
Feuchtigkeitsgrades und der Bewässerungsmatte selbst führen
würde. Um eine zuverlässige Detektierung des Feuchtigkeitsgrades gewährleisten
zu können, muss verhindert werden, dass die eingesetzten
Metalldrähte korrodieren. Eine Korrosion verändert
die Oberflächeneigenschaften der Metalldrähte,
so dass sich ihre Leitfähigkeit verändert und
die gemessenen Werte nicht mehr den ursprünglichen Feuchtigkeitsgraden
entsprechen. Völlig durchkorrodierte Metalldrähte
sind zur Bestimmung des Feuchtigkeitsgrades nicht mehr einsetzbar.
Um die Korrosion der verwendeten Kabel verhindern oder zumindest
reduzieren zu können, kann eine geeignete Ummantelung vor gesehen
sein, die eine schützende Wirkung auf das Metall hat. Weiterhin
kann eine korrosionsverhindernde Oberflächenbehandlung
der Drähte, z. B. durch Verzinnen, vorgenommen werden.
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Die
Erfindung wird vorteilhaft weitergebildet, indem die Mittel zur
Detektierung des Feuchtigkeitsgrades in der Bewässerungsmatte
Feuchtigkeitssensoren und zugehörige Leitungen umfassen.
Hierbei können sämtliche Feuchtigkeitssensoren
der bekannten Art eingesetzt werden, vorzugsweise jedoch solche,
die den gemessenen Feuchtigkeitsgrad in elektronisch erfassbarer
Form ausgeben, wie zum Beispiel kapazitive Feuchtigkeitssensoren.
Erfindungsgemäß werden diese Sensoren zusammen
mit den zugehörigen Leitungen bereits vor dem Verlegen der
Bewässerungsmatte in dieser installiert und verkabelt.
Eine nachträgliche Verkabelung ist nicht erforderlich.
Die Feuchtigkeitssensoren müssen nach dem Verlegen der
Bewässerungsmatte nur noch an entsprechenden Anzeige- und/oder
Steuerungseinheiten für den Feuchtigkeitsgrad angeschlossen
werden.
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Eine
vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass die
Trägerschicht aus wasserleitfähigen Materialien,
insbesondere Textilien wie Vliesstoff, aufgebaut ist. Neben Textilien
können wasserleitfähige Materialien auch Glasfaser
oder Mineralwolle umfassen. Die Verwendung von wasserleitfähigen
Textilien für Bewässerungsmatten ist u. a. deshalb
vorteilhaft, da diese im Vergleich zu Glasfaser und Mineralwolle
umweltfreundlicher und preiswert in der Anschaffung sind. Weiterhin
sind Textilien flexibel, können sich also den Eigenschaften
des Geländes, in dem die Bewässerungsmatte verlegt
werden soll, einfach anpassen. Darüber hinaus kann die
Bewässerungsmatte problemlos aufgerollt werden, wodurch
der Platz, der für die Lagerung und den Transport der Bewässerungsmatte
benötigt wird, reduziert werden kann. Die Wasserleitfähigkeit
sorgt dafür, dass das Wasser, welches durch die Wasserzufuhrelemente
in die Bewässerungsmatte geführt wird, gleichmäßig
innerhalb der Bewässerungsmatte verteilt und der Feuchtigkeitsgrad
unabhängig von lokalen Entnahmeunterschieden nahezu konstant
gehalten wird. Darüber hinaus weisen die wasserleitfähigen
Materialien ein gewisses Wasserspeichervermögen auf, so
dass Schwankungen sowohl in der Wasserzufuhr als auch im Feuchtigkeitsgrad
des angrenzenden Bodens ausgeglichen werden können. Die Verwendung
von Vliesstoffen hat sich in der Bewässerungstechnik als
besonders vorteilhaft erwiesen, insbesondere dann, wenn das Vlies
aus schwer verrottbarem, synthetischen Fasermaterial gefertigt ist, da
Vliesstoffe eine im Vergleich zu anderen wasserleitfähigen
Materialien erhöhtes Wasserspeichervermögen aufweist.
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Vorteilhaft
wird die Erfindung fortgebildet, indem die Verbindungen nahtartig
ausgeführt sind. Diese Verbindungen können z.
B. nach dem Nähwirkverfahren, durch Vernadeln, Kleben oder
anderen Verbindungsverfahren gestaltet sein. Die Wasserzufuhrelemente
werden dabei straff umhüllt, so dass ein Verrutschen vermieden
wird. Im Gegensatz zu metallischen Verbindungen, beispielsweise
Clips oder Klammern, weist diese Art von Verbindungen eine gewisse
Flexibilität auf, so dass die Flexibilität der Bewässerungsmatte
insgesamt erhalten bleibt. Weiterhin werden keine scharfen Kanten
erzeugt, so dass die Wasserzufuhrelemente oder die Trägerschichten
insbesondere beim Verlegen der Bewässerungsmatte nicht
beschädigt werden. Zudem sind diese Verbindungen nicht
korrosionsanfällig, so dass sie auch über einen
längeren Zeitraum in der feuchten Umgebung im Boden sicher
halten.
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Ferner
ist bevorzugt, wenn die Absorptionsschicht als saugfähige
Faserschüttung ausgebildet ist. Auf diese Weise wird das
Wasserspeichervermögen der Bewässerungsmatte mit
niedrigen Kosten weiter erhöht. Ein erhöhtes Wasserspeichervermögen
ist deshalb erwünscht, um die Pufferwirkung der Bewässerungsmatte
zu erhöhen, so dass Schwankungen sowohl in der Wasserzufuhr
als auch im Feuchtigkeitsgrad des angrenzenden Bodens ausgeglichen
werden können. Ein hohes Wasserspeichervermögen
ist insbesondere in Gebieten von Vorteil, in denen im Sommer sehr
wenig Regen fällt und als Konsequenz Wassersparmaßnahmen
vorgenommen werden, die es erschweren oder verbieten, Wasser in
ausreichender Menge in die Bewässerungsmatte zu leiten.
Mit einem hohen Wasserspeichervermögen kann die Bewässerungsmatte
vorausschauend so mit Wasser beaufschlagt werden, dass Trockenperioden
zumindest teilweise überwunden werden können und
die Wahrscheinlichkeit, dass die Pflanzen vertrocknen, es zu Ertragsverlusten
kommt oder die Ernte komplett ausfällt, minimiert werden kann.
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Insbesondere
aus diesen Gründen umfassen in einer vorteilhaften Weiterbildung
der Erfindung die Absorptionsschicht und/oder die Faserschüttung Superabsorber
zur Erhöhung des Wasserspeichervermögens. Superabsorber
bestehen z. B. aus modifizierten Polyacrylaten und können
eine Wassermenge speichern, die dem 100 bis 1000-fachen ihres Eigengewichts
entspricht. Diese Superabsorber können als Granulate vorliegen,
die im Boden zu Gelpartikeln quellen (Hydrogel) und dabei Wasser
speichern. Die Pflanzenwurzeln können direkt durch die Gelpartikel
durchwachsen und ihnen Wasser entziehen.
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Vorteilhaft
ist weiterhin, wenn bei der Erfindung die Wasserzufuhrelemente als
Flachschlauch ausgebildet sind. Die Verwendung von Flachschläuchen
ist insbesondere vor dem Hintergrund der Bauhöhe der Bewässerungsmatte
interessant. Die reduzierte Bauhöhe verringert den benötigten
Lagerraum und erleichtert den Transport zum Einsatzort. Weiterhin
kann der Aushub, der zur Verlegung der Bewässerungsmatte
bewegt werden muss, reduziert werden, wodurch der Verlegeaufwand
verringert wird.
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In
einer besonders bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung ist
vorgesehen, dass die Wasserzufuhrelemente als perforierter Bewässerungsschlauch
oder Schwitzschlauch, ausgebildet und an ein Wasserversorgungssystem
anschließbar sind. Die Ausführung der Wasserzufuhrelemente
als perforierter Bewässerungsschlauch ermöglicht
die einfache und kostengünstige Wasserabgabe in die Bewässerungsmatte.
Durchmesser, Form und Anzahl der Perforationen kann dem zu erwartenden Wasserbedarf
und dem Druckverlust in dem Schlauch ohne zusätzlichen
Aufwand angepasst werden. Insbesondere kann auf die Qualität
bzw. Reinheit des zugeführten Wassers Rücksicht
genommen werden. Wird beispielsweise Wasser aus einem Fluss entnommen,
können sich viele Partikel im Wasser befinden, welche Perforationen
mit geringem Durchmesser schnell zusetzen können. Durch
eine entsprechende Anpassung des Durchmessers der Perforationen
kann ein im allgemeinen aufwendiger und kostenintensiver Filtrierschritt
des Wassers vermieden werden. Weiterhin kann die Position der Perforationen
innerhalb der Wasserzufuhrelemente bestimmt werden. Abhängig
von den Eigenschaften des vorhandenen Bodens und der zu bewässernden Pflanzen
ist eine gleichmäßige Verteilung der Perforationen
am Umfang der Bewässerungsschläuche möglich.
Die üblicherweise eingesetzten Be wässerungsschläuche
weisen Perforationen auf, die sich jeweils paarweise um 180° versetzt
gegenüberliegen, jedoch können die Perforationen
in anderer Anordnung und Anzahl ausgebildet sein. Ihre Ausrichtung
in der Bewässerungsmatte ergibt sich zufällig, jedoch
kann die Anordnung der Perforationen für bestimmte Anwendungsfälle
exakt festgelegt werden. Für die Wasserversorgung lassen
sich die Schlauchenden direkt an das vorhandene Wasserversorgungssystem
ohne eine aufwendige Verlegung unterirdischer Rohrleitungssysteme
anschließen. Ein Wasserversorgungssystem kann ein vorhandenes Wassernetz
sein, es ist jedoch auch ein Anschluss an dezentrale Pumpensysteme
möglich, beispielsweise, wenn das Wasser aus einem nahegelegenen
See oder Fluss entnommen wird.
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Eine
vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass die
Wasserzufuhrelemente Tropfkörper zur Abgabe von Wasser
aufweisen. Die Abgabe von Wasser mittels Tropfkörpern geschieht
erst ab einem bestimmen Wasserdruck. Das nach Trennen der Wasserzufuhrelemente
vom Wasserversorgungssystem noch vorhandene Wasser verbleibt in den
Wasserzufuhrelementen, ohne dass sie sich langsamen entleeren. Dadurch
kann der Feuchtigkeitsgrad in der Bewässerungsmatte exakter
geregelt werden, da sichergestellt wird, dass nach Trennung der
Wasserzufuhrelemente vom Wasserversorgungssystem kein weiteres Wasser
in die Bewässerungsmatte abgegeben wird. Bei einer Ausführungsform
ohne Tropfkörper würde das in den Wasserzufuhrelementen
verbliebene Wasser bei nachlassendem Druck und Wassermenge vorwiegend
an den unter der Bewässerungsmatte liegenden Bodenabschnitt
abgeben, sofern keine Gegenmaßnahmen ergriffen werden.
Dies ist aber genau der Abschnitt, der für das Pflanzenwachstum
von untergeordneter Bedeutung ist. Insofern würde das Wasser
nicht effektiv genutzt. Die Verwendung von Tropfkörpern
stellt daher zusätzlich zur besseren Regelung des Feuchtigkeitsgrades
auch eine Maßnahme zur effektiveren Nutzung des vorhandenen
Wassers dar.
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Eine
besonders bevorzugte Weiterentwicklung der vorliegenden Erfindung
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserzufuhrelemente linienförmig
mit einer saugfähigen Textilhülle ausgeführt
sind. Ein derartiges Wasserzufuhrelement ist mit geringem Aufwand
herstellbar, gewährleistet einen guten Bewässerungseffekt
bei gleichzeitig sparsamen Wasserverbrauch und verhindert das Verstopfen
der Perforationen. Wei terhin wird durch die saugfähige
Ausgestaltung der Textilhülle erreicht, dass die Wasserabgabe
kontinuierlich über die gesamte Länge des Wasserzufuhrelements
geschieht. Ein derartiges Wasserzufuhrelement ist beispielsweise
in der
DE 40 37 396
C2 beschrieben.
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Vorteilhaft
ist ferner, wenn die Wasserzufuhrelemente und/oder die Mittel zur
Detektierung des Feuchtigkeitsgrades mit einem Detektor detektierbar
sind. Hierzu können die Wasserzufuhrelemente und die Mittel
zur Detektierung des Feuchtigkeitsgrades mit einer Folie, beispielsweise
einer Metallfolie, versehen sein, die von einem geeigneten Detektor
wie einem Metalldetektor erfasst werden. Die Lage der Wasserzufuhrelemente
und der Mittel zur Detektierung des Feuchtigkeitsgrades kann somit auch
dann bestimmt werden, wenn die Bewässerungsmatte im Boden
verlegt ist. Sollen nach der Verlegung der Matte Baumaßnahmen
im Bodenbereich vorgenommen werden, etwa zum Graben von Löchern
für neue Pflanzen oder zur Neugestaltung eines Golfplatzes,
insbesondere zur Neuausrichtung des Grüns mitsamt Loch,
kann im Vorfeld festgestellt werden, ob durch die beabsichtigten
Baumaßnahmen möglicherweise zu einer Beschädigung
der Wasserzufuhrelemente und/oder der Mittel zur Detektierung des
Feuchtigkeitsgrades führen würden.
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Vorteilhaft
wird die vorliegende Erfindung weitergebildet, wenn Füllstreifen
zur seitlichen Fixierung der Wasserzufuhrelemente zwischen den Trägerschichten
und zum Höhenausgleich zwischen den Wasserzufuhrelementen
und den Trägerschichten vorgesehen sind. Als Füllstreifen
können Vliesstoffstreifen, Filzstreifen, textile Fäden,
strangartiges Material oder Substrat, wie etwa eine Torfschicht,
eingesetzt werden. Zwar haben die Verbindungen bereits einen fixierenden
Effekt auf die Wasserzufuhrelemente, jedoch können die
Füllstreifen auf die jeweils verwendete Form des Wasserzufuhrelements angepasst
werden, etwa mittels komplementärer Ausnehmungen, so dass
die Fixierung verbessert und eine ungleichmäßige
Belastung der Verbindungen vermieden wird. Hierzu werden die Füllstreifen vorteilhaft
im Vergleich zu der Absorptionsschicht weniger elastisch ausgeführt,
so dass sie sich bei Belastung nicht so stark komprimieren. Wellen,
die sonst durch die unterschiedliche Komprimierung zwischen der
Absorptionsschicht und den Wasserzufuhrelementen entstehen würden, können
so ausgeglichen und eine ebene Verlegung der Bewässerungsmatte
erreicht werden.
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Eine
vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass die
zweite Trägerschicht eine wasserundurchlässige
Außenseite aufweist. Erfindungsgemäß ist
diese Außenseite diejenige Seite der Bewässerungsmatte,
die von der Erdoberfläche abgewandt ist. Üblicherweise
soll der Bodenabschnitt, welcher sich über der Bewässerungsmatte befindet,
befeuchtet werden, da sich die zu bewässernden Pflanzen
hauptsächlich in diesem Abschnitt befinden. Dadurch, dass
die Außenseite der zweiten Trägerschicht wasserundurchlässig
ist, wird verhindert, dass Wasser in den unter der Bewässerungsmatte
liegenden Bodenbereich eingeleitet wird. Versickerungsverluste werden
somit vermieden, so dass das eingesetzte Wasser effizient genutzt
wird.
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Kapillarsperre zur Vermeidung
einer Salzanreicherung in der Bewässerungsmatte. In einigen
Regionen weist der Boden einen hohen Salzgehalt auf. Durch die Kapillarwirkung
des Bodens würde sich über längere Zeit
Salz in der Bewässerungsmatte anreichern. Dies hätte
zum einen zur Folge, dass das Wasser, welches von der Bewässerungsmatte
in den umgebenden Boden abgegeben wird, ebenfalls einen erhöhten
Salzgehalt aufweisen würde, auch wenn das der Bewässerungsmatte
zugeführte Wasser nahezu salzfrei wäre. Dies kann
dazu führen, dass die zu bewässernden Pflanzen
durch den erhöhten Salzgehalt zu Schaden kommen und möglicherweise
absterben würden. Weiterhin kann es zur Bildung einer Salzkruste
an den Oberflächen der Bewässerungsmatte oder
an den Wasserzufuhrelementen kommen, so dass die Abgabe des Wassers
in den benachbarten Boden behindert oder sogar blockiert wird. Das
Vorsehen der wasserundurchlässigen Schicht dient zwar ebenfalls
zur Reduzierung der Salzanlagerung in der Bewässerungsmatte,
jedoch weist die Verwendung einer Kapillarsperre einige Vorteile
auf: Die Kapillarsperre unterbricht die Kapillarwirkung des Bodens,
bleibt dabei jedoch wasserdurchlässig. So wird verhindert,
dass sich Sickerwasser im Bodenabschnitt oberhalb der Bewässerungsmatte
sammeln kann und es zur Bildung von Staunässe kommt. Im
Falle einer Salzanreicherung und einer Ausbildung einer Salzkruste
in der Bewässerungsmatte können diese unter Verwendung
einer wasserundurchlässigen Schicht an der Unterseite der
Bewässerungsmatte durch kräftiges Durchspülen nur
unzureichend entfernt werden, da das Wasser die Bewässerungsmatte
nur zu einer Seite verlassen kann. Die Verwendung der erfindungsgemäßen
Kapillarsperre vermeidet dieses Problem.
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Vorteilhaft
wird die Erfindung dadurch weitergebildet, dass die Kapillarsperre
unterhalb der zweiten Trägerschicht angeordnet und mit
der Verbindung an der Bewässerungsmatte befestigt ist.
Auf diese Weise ist die Kapillarsperre in die Bewässerungsmatte
integriert und es ist kein weiterer Arbeitsgang zur Montage notwendig.
Dies stellt im Vergleich zum Stand der Technik einen großen
Vorteil dar, da die Kapillarsperre üblicherweise in Form
einer Schotterschicht ausgebildet wird. Das Vorsehen einer Schotterschicht
ist allerdings mit einem enormen Material- und Montageaufwand verbunden.
Die Verwendung der ohnehin schon vorhandenen Verbindungen zur Befestigung
der Kapillarsperre an der Bewässerungsmatte fördert
ihren einfachen Aufbau und ihre Herstellung, so dass die Kosten,
welche durch das Vorsehen der Kapillarsperre entstehen, in Grenzen gehalten
werden.
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Eine
vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus,
dass die Kapillarsperre als Krallmatte ausgeführt ist.
Eine Krallmatte ist ein dreidimensionales Geotextil und einfach
und kostengünstig zu beziehen. Sie unterbricht wirksam
die Kapillarwirkung des Bodens und kann besonders einfach an die
Bewässerungsmatte angebracht werden. Die Dimensionierung
der Krallmatte kann problemlos an die Bodeneigenschaften angepasst
werden.
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Eine
bevorzugte Weiterbildung der vorliegenden Erfindung besteht darin,
dass die Kapillarsperre aus biegesteifen Fasern und/oder Textilschnitzeln
ausgebildet und von einer netzartigen Struktur umhüllt
ist. Auf diese Weise kann die Kapillarsperre sehr einfach gefertigt
werden. Es ist nicht notwendig, eine durchgehende Schicht zu bilden,
vielmehr können nicht zusammenhängende Fasern
oder Textilschnitzel, welche z. B. bei einer Produktion von Textilien übrig
bleiben, verwendet werden, ohne dass diese in irgendeiner Form ausgerichtet
werde müssten. Die netzartige Struktur kann ebenfalls aus übriggebliebenen
Stoffresten oder aus sonstigen Fasern aufgebaut sein. Auf diese
Weise wird ein Beitrag zur Nachhaltigkeit geleistet, der weiterhin
zu einer Reduzierung der Herstellungskosten der Bewässerungsmatte
führt.
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Eine
vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus,
dass die Wasserzufuhrelemente derart ausgestaltet sind, dass sie
zur Zufuhr von Gasen in die Bewässerungsmatte verwendbar sind.
Voraussetzung dafür ist, dass die verwendeten Wasserzufuhrelemente
aus Material gefertigt sind, welches in sich gasdicht ist, so dass
das eingeleitete Gas nur an den dafür vorgesehenen Stellen
austritt. Weiterhin müssen die Schlauchanschlüsse
so gewählt werden, dass die Wasserzufuhrelemente gasdicht
an ein Gasversorgungssystem angeschlossen werden können.
Im allgemeinen hat die Gaseinleitung in die Bewässerungsmatte
den Effekt, dass der Boden in der Nachbarschaft der Bewässerungsmatte gelockert
und deshalb besser von der Oberfläche her belüftet
wird. Weiterhin wird die Bildung von Staunässe erschwert
und das Wachstum der Wurzeln vereinfacht. Mit Hilfe der Gaseinleitung
kann die Bewässerungsmatte in bestimmten Zeitintervallen
getrocknet werden, was beispielsweise der Schimmelbildung entgegenwirkt
und die Lebensdauer erhöht. Darüber hinaus besteht
die Möglichkeit, verstopfte Perforationen sowohl mit Wasser
als auch mit Gas wieder freizubekommen. Bei Einleitung von Luft
in die Bewässerungsmatte wird der Boden auch von unten
her belüftet, was zusätzlich den Pflanzen zugute
kommt. Durch Einleiten eines geeigneten Gases können Keime
oder Schädlinge im Boden abgetötet werden. Es ist
möglich, einige Wasserzufuhrelemente zur Zufuhr von Wasser
und parallel dazu andere zur Zufuhr von Gas in die Bewässerungsmatte
und folglich in die angrenzenden Bodenabschnitte zu verwenden.
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Vorteilhaft
wird die Erfindung durch Gaszufuhrelemente zur Zufuhr von Gas in
die Bewässerungsmatte weiterentwickelt. In diesem Fall
weist die Bewässerungsmatte zwei verschiedene Zufuhrelemente,
einmal für Gas und einmal für Wasser, auf. Die
Zufuhrelemente können also speziell auf die zugeführten
Fluide hin optimiert werden. Eine parallele Einleitung von Wasser
und Gas in die Bewässerungsmatte ist möglich.
Die oben genannten Vorteile der Möglichkeit der Gaseinleitung
gelten hier in gleicher Weise.
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Eine
vorteilhafte Weiterentwicklung der vorliegenden Erfindung zeichnet
sich durch Leerrohre zur Konfigurationsänderung der Bewässerungsmatte.
Konfigurationsänderungen der Bewässerungsmatte
können beispielsweise darin bestehen, dass die Anzahl der
Wasserzufuhrelemente im Laufe des Betriebs verändert oder
bestehende Wasserzufuhrelemente stillgelegt und neue verwendet werden
sollen. Eine weitere Konfigurationsänderung kann durch ein
nachträgliches Einziehen von Sensorleitungen in die Bewässerungsmatte
vorgenommen werden, entweder als Ersatz der alten Sensorleitungen,
oder zur Messung anderer Größen, die sich erst
im Laufe des Betriebs als relevant herausgestellt haben.
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Weiterhin
vorteilhaft ist es, wenn eine Messvorrichtung zur Bestimmung des
Salzgehaltes des der Bewässerungsmatte zugeführten
Wassers vorgesehen ist. Wie oben bereits angedeutet, können Salzablagerungen
zu Verstopfungen in der Bewässerungsmatte führen,
so dass ihre Funktionstüchtigkeit beeinträchtigt
wird. Weiterhin führt ein zu hoher Salzgehalt zu Schädigungen
an den Pflanzen. Mit der Möglichkeit, den Salzgehalt des
zugeführten Wassers zu bestimmen, kann der Bildung derartige
Salzablagerungen und Schädigungen der Pflanzen bereits
im Vorfeld begegnet werden, wenn nur Wasser mit einem akzeptablen
Salzgehalt der Bewässerungsmatte zugeführt wird.
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Je
nach eingesetzter Methode beeinflusst der Salzgehalt auch die Bestimmung
des Feuchtigkeitsgrades in der Bewässerungsmatte, beispielsweise
beim Einsatz der oben beschriebenen Sensorleitungen, welche den
Feuchtigkeitsgrad über eine Leitfähigkeitsmessung
bestimmen. In diesem Fall muss der für den Feuchtigkeitsgrad
ermittelte Wert mit einem Faktor korrigiert werden, der vom Salzgehalt des
zugeführten Wassers abhängt. Insbesondere bei schwankendem
Salzgehalt können Probleme auftreten. Eine exakte Bestimmung
des Feuchtigkeitsgrades ist daher nur bei Kenntnis des Salzgehaltes
des zugeführten Wassers möglich.
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Ein
weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Bewässerungssystem
zur effektiveren Nutzung des zur Bewässerung von Bodenabschnitten,
insbesondere im Garten- und Landschaftsbau eingesetzten Wassers
mit
- – einer Bewässerungsmatte
zur großflächigen Verteilung von Wasser, wobei
die Bewässerungsmatte Mittel zur Detektierung des Feuchtigkeitsgrades
in der Bewässerungsmatte aufweist,
- – einer Eingabeeinheit zur Eingabe von den Betrieb
der Bewässerungsmatte betreffenden Informationen,
- – einer Fördereinrichtung zur Zufuhr von Wasser in
die Bewässerungsmatte,
- – einer Messvorrichtung zur Bestimmung des Salzgehaltes
des der Bewässerungsmatte zugeführten Wassers,
- – einer Messeinrichtung zur Bestimmung der der Bewässerungsmatte
zugeführten Wassermenge,
- – einer weiteren Messeinrichtung zur Messung wetterbezogener
Daten und
- – einer Ausgabeeinheit zur Ausgabe von den Feuchtigkeitsgrad
in der Bewässerungsmatte und den Salzgehalt des der Bewässerungsmatte
zugeführten Wassers betreffenden Informationen sowie von
wetterbezogenen Daten,
- – einer Steuereinheit zur Dokumentation und zur Verarbeitung
der von den Mitteln, der Messvorrichtung, der Messeinrichtung und
der weiteren Messeinrichtung erhaltenen Daten und zur Erzeugung
von Steuerungssignalen zur Ansteuerung der Signalgebereinheit und
der Fördereinrichtung.
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Das
erfindungsgemäße Bewässerungssystem wird
vorteilhaft weitergebildet durch eine Übertragungseinheit
zum Übertragen der von der Steuereinheit zur Dokumentation
und zur Verarbeitung der von den Mitteln, der Messvorrichtung, der
Messeinrichtung und der weiteren Messeinrichtung erhaltenen Daten
und der von Steuereinheit erzeugten Steuerungssignalen zur Ansteuerung
der Signalgebereinheit und der Fördereinrichtung an eine
Empfangsstation.
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur effektiveren
Nutzung des zur Bewässerung von Bodenabschnitten, insbesondere
im Garten- und Landschaftsbau sowie in der Landwirtschaft eingesetzten
Wassers, umfassend folgende Schritte:
- – großflächiges
Verteilen von Wasser mittels einer Bewässerungsmatte,
- – Eingeben von den Betrieb der Bewässerungsmatte
betreffenden Informationen mittels einer Eingabeeinheit,
- – Detektieren des Feuchtigkeitsgrades in der Bewässerungsmatte
mit Hilfe von Mitteln,
- – Zuführen von Wasser in die Bewässerungsmatte
mittels einer Fördereinrichtung,
- – Bestimmen des Salzgehaltes des der Bewässerungsmatte
zugeführten Wassers mittels einer Messvorrichtung,
- – Bestimmen der der Bewässerungsmatte zugeführten
Wassermenge mittels einer Messeinrichtung,
- – Messen von wetterbezogenen Daten mittels einer weiteren
Messeinrichtung,
- – Dokumentieren und Verarbeiten der von den Mitteln,
der Messvorrichtung, der Messeinrichtung und der weiteren Messeinrichtung
erhaltenen Daten mittels einer Steuereinheit,
- – Erzeugen von Steuerungssignalen zur Ansteuerung einer
Signalgebereinheit und der Fördereinrichtung mittels der
Steuereinheit.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren wird fortgebildet durch Übertragen
der von der Steuereinheit zur Dokumentation und zur Verarbeitung
der von den Mitteln, der Messvorrichtung, der Messeinrichtung und
der weiteren Messeinrichtung erhaltenen Daten und der von Steuereinheit
erzeugten Steuerungssignalen zur Ansteuerung der Signalgebereinheit
und der Fördereinrichtung an eine Empfangsstation.
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Ein
zusätzlicher Aspekt der Erfindung betrifft Steuerungssystem
zur effektiveren Nutzung des zur Bewässerung von Bodenabschnitten,
insbesondere im Garten- und Landschaftsbau sowie in der Landwirtschaft
eingesetzten Wassers mit Programmmitteln zum Veranlassen eines Computers,
die folgenden Schritte auszuführen, wenn ein Computerprogramm
auf dem Computer ausgeführt wird:
- – Verarbeiten
der von einer Eingabeeinheit, einer Messvorrichtung, einer Messeinrichtung
und einer weiteren Messeinrichtung erhaltenen Informationen, wobei
die von der Eingabeeinheit erhaltenen Informationen den Betrieb
der Bewässerungsmatte, die von der Messvorrichtung erhaltenen
Informationen den Salzgehalt des der Bewässerungsmatte
zugeführten Wassers, die von der Messeinrichtung die Bestimmung
der der Bewässerungsmatte zugeführten Wassermenge
und die von der weiteren Messeinrichtung erhaltenen Informationen
wetterbezogene Daten betreffen,
- – Dokumentieren der erhaltenen Informationen,
- – Erzeugen von Steuerungssignalen zur Ansteuerung einer
Signalgebereinheit und einer Fördereinrichtung.
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Die
Erfindung wird an Hand der nachfolgenden Zeichnung näher
erläutert.
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1 zeigt
eine Seitenansicht eines möglichen Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung und
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2 zeigt
eine vorteilhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Bewässerungssystems.
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Die
Bewässerungsmatte 10 weist eine erste und eine
zweite Trägerschicht 12 und 14 auf, zwischen
denen Wasserzufuhrelemente 16 angeordnet sind. Die Wasserzufuhrelemente 16 weisen
Perforationen 34 auf und können in Längs-
und Querrichtung angeordnet sein und unterschiedliche Durchmesser und
Querschnittsformen aufweisen. Für große Mattenlängen
ist jedoch eine Anordnung der Wasserzufuhrelemente 16 in
Längsrichtung vorteilhaft, um den Druckverlust innerhalb
der Bewässerungsmatte 10 zu reduzieren. Der Druckverlust
lässt sich weiter dadurch verringern, dass insbesondere
große Bewässerungsmatten 10 in verschiedene
Abschnitte unterteilt werden, die von verschiedenen Wasserzufuhrelementen 16 bewässert
werden. In diesem Fall weist ein bestimmtes Wasserzufuhrelement 16 nur
in demjenigen Abschnitt der Bewässerungsmatte 10 die Perforationen 34 auf,
den es bewässern soll. In den übrigen Abschnitten
weist es keine Perforationen 34 auf und leitet das Wasser
nur durch diese Abschnitte hindurch. Ebenfalls kann der Druckverlust
durch das Vorsehen unterschiedlicher Durchmesser innerhalb eines
Wasserzufuhrelementes 16 reduziert werden. Durch die Unterteilung
der Bewässerungsmatte 10 in verschiedene Abschnitte
wird kein zusätzlicher Arbeitsgang bei ihrer Verlegung
notwendig.
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Die
beiden Trägerschichten 12 und 14 sind mittels
einer oder mehrerer Verbindungen 18 miteinander befestigt.
Im dargestellten Beispiel befinden sich die Verbindungen 18 jeweils
benachbart zu den Wasserzufuhrelementen 16. Ebenfalls zwischen
zwei Verbindungen 18 sind Sensorleitungen 20 angeordnet.
Diese können entweder direkt zur Detektierung des Feuchtigkeitsgrades
innerhalb der Bewässerungsmatte 10 ausgebildet
sein, oder aber die Verkabelung von mehreren, gleichmäßig über
die gesam te Bewässerungsmatte 10 angeordneten
Feuchtigkeitssensoren darstellen (die Feuchtigkeitssensoren sind in
der 1 nicht gezeigt). Ebenfalls zwischen der ersten
und der zweiten Trägerschicht 12 und 14 ist eine
Absorptionsschicht 22 angeordnet, die zur Wasserspeicherung
dient. Dieser Absorptionsschicht 22 kann als saugfähige
Faserschüttung ausgebildet sein, und zusätzlich
noch Superabsorber enthalten. Sowohl durch die Faserschüttung
als auch durch die Superabsorber wird das Wasserspeichervermögen der
Absorptionsschicht 22 erhöht. Weiterhin umfasst die
dargestellte Bewässerungsmatte 10 eine Kapillarsperre 24.
Diese ist im dargestellten Beispiel aus biegesteifen Fasern und/oder
Textilschnitzel ausgebildet und von einer netzartigen Struktur 26 umhüllt, welche
die Fasern und/oder die Textilschnitzel innerhalb eines bestimmten
Raumes hält. Das Wasserzufuhrelement 16 ist im
dargestellten Ausführungsbeispiel linienförmig
mit einer saugfähigen Texthülle 28 ausgeführt.
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Im
dargestellten Beispiel sind zusätzlich zu den Wasserzufuhrelementen 16 noch
Gaszufuhrelemente 36 vorgesehen, um die Möglichkeit
zu schaffen, parallel zur Wassereinleitung auch Gas in die Bewässerungsmatte 10 einleiten
zu können. In 1 können die vorhandenen
Wasserzufuhrelemente 16 wahlweise auch zur Gaseinleitung
verwendet, so dass der Aufbau der Wasser- und Gaszufuhrelemente 16 und 36 keine
Unterschiede aufweist. Voraussetzung hierzu ist, dass die Wasserzufuhrelemente 16 zur
Gaseinleitung geeignet sind, also aus gasdichtem Material bestehen,
so dass das Gas nur an den hierzu vorgesehenen Stellen austreten
kann und die Wasserzufuhrelemente 16 an Gasversorgungssysteme
anschließbar sind. Der Aufbau kann aber auch unterschiedlich
sein, beispielsweise kann auf die saugfähige Texthülle 28 verzichtet
werden, falls diese vorgesehen wurden.
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Sämtliche
in der 1 dargestellten Elemente sind zu einem Bauteil
zusammengefasst, so dass sich die Bewässerungsmatte 10 inklusive
aller dieser Elemente in einem Arbeitsgang verlegen lässt. Ist
die Bewässerungsmatte 10 im Boden verlegt, wird ein
erster Bodenabschnitt 30, welcher sich oberhalb der Bewässerungsmatte 10 befindet,
und ein zweiter Bodenabschnitt 32 gebildet, der unterhalb
der Bewässerungsmatte 10 angeordnet ist. Die zu
bewässernden Pflanzen (nicht dargestellt) befinden sich
in diesem Falle hauptsächlich im Bodenabschnitt 30. Die
Bewässerungsmatte 10 kann alternativ auch direkt
auf dem Boden, also oberirdisch verlegt und beispielsweise Rollrasen
direkt auf die Trägerschicht 12 aufgelegt werden.
Darüber hinaus können beispielsweise Pflanzentöpfe
direkt auf die Trägerschicht 12 aufgesetzt werden,
wie es im Zierpflanzenbau oder zur Begrünung von Balkonen üblicherweise
praktiziert wird. Allerdings tritt hierbei eine zum Vergleich zur
unterirdischen Verlegung erhöhte Verdunstung des Wassers
auf. Die im Bodenbereich 30 befindlichen Pflanzen können
mit ihren Wurzeln in die Bewässerungsmatte 10 eindringen
und je nach Ausführung auch durchqueren.
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Nach
der Verlegung der Bewässerungsmatte 10 werden
die Wasserzufuhrelemente 16 an ein nicht dargestelltes
Wasserversorgungssystem angeschlossen. Anschließend wird
der Bewässerungsmatte 10 Wasser zugeführt,
so dass die Wasserzufuhrelemente 16 mit Wasser gefüllt
werden. Über die Perforationen 34 gelangt das
Wasser in die saugfähige Texthülle 28,
die eine gleichmäßige Verteilung des Wassers über
die gesamte Länge der Wasserzufuhrelemente 16 bewirkt.
Die Perforationen 34 können unterschiedliche Durchmesser
und Formen haben, um eine optimale Wasserabgabe zu gewährleisten.
Von dort aus wird das Wasser solange von der Absorptionsschicht 22 aufgenommen,
bis diese ihre maximale Aufnahmekapazität erreicht hat,
sie also vollständig mit Wasser beladen ist. Wird darüber
hinaus noch Wasser der Bewässerungsmatte 10 zugeführt,
wird dieses über die erste und zweite Trägerschicht 12 und 14 an
die benachbarten Bodenbereiche 30 und 32 abgegeben.
Die Trägerschichten 12 und 14 können
ebenfalls aus wasserleitfähigen Textilien, insbesondere
aus Vliesstoffbahnen, aufgebaut sein, so dass auch diese eine Vergleichmäßigung
der Wasserverteilung über die gesamte Bewässerungsmatte 10 bewirken.
Die gleichmäßige Wasserverteilung über
die gesamte Bewässerungsmatte 10 ist insofern
von Bedeutung, als dass die Ausbildung von Zonen mit unterschiedlichen
Feuchtigkeitsgraden verhindert oder zumindest reduziert wird. Aufgrund der
Gelände- und Bodeneigenschaften kann es sein, dass einige
Bodenbereiche einen höheren Wasserbedarf haben als andere.
Entsprechend entnehmen diese Zonen mehr Wasser aus der Bewässerungsmatte
als andere. Die Wasserleitfähigkeit der Vliesstoffbahnen
sorgt dafür, dass das Wasser dorthin transportiert wird,
wo es benötigt wird. Dadurch werden Gradienten im Feuchtigkeitsgrad
innerhalb der Bewässerungsmatte 10 reduziert.
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Wie
oben bereits ausgeführt, befinden sich die Wurzeln der
Pflanzen in ihrer frühen Wachstumsphase zunächst
ausschließlich im Bodenabschnitt 30. Es ist daher
wenig sinnvoll, das Wasser dem Bodenabschnitt 32 zuzuführen.
Die Trägerschicht 14 kann daher mit einer (nicht
dargestellten) wasserundurchlässigen Schicht anstelle der
Kapillarschicht versehen werden, um das der Bewässerungsmatte 10 zugeführte
Wasser ausschließlich in den Bodenabschnitt 30 abzugeben
und gleichzeitig das Eindringen von Wasser aus dem Bodenabschnitt 32 in
die Bewässerungsmatte 10 zu verhindern. Zwar können
die Pflanzenwurzeln in die Bewässerungsmatte 10 eindringen,
jedoch wird durch die wasserundurchlässige Schicht verhindert,
dass die Pflanzenwurzeln die Bewässerungsmatte 10 vollständig durchqueren.
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Im
dargestellten Beispiel ist die Kapillarsperre 24 unterhalb
der zweiten Trägerschicht 14 angeordnet. Die Kapillarsperre 24 unterbricht
die Kapillarwirkung und des Bodens, so dass kein Wasser aus dem
Bodenabschnitt 32 in die Bewässerungsmatte 10 gelangen
kann. Allerdings ist die Kapillarsperre 24 wasserdurchlässig,
so dass von der Bewässerungsmatte 10 Wasser auch
in den Bodenabschnitt 32 abgegeben wird. Ist der Salzgehalt
des Bodens sehr hoch, würde es ohne die Kapillarsperre 24 zu
einer Salzablagerung in der Bewässerungsmatte 10 kommen,
was eine Verstopfung der Perforationen 34 und damit eine
Beeinträchtigung der Funktionsfähigkeit der Bewässerungsmatte 10 nach
sich ziehen könnte. Weiterhin könnte sich das
abgelagerte Salz im zugeführten Wasser löbsen,
weshalb den Pflanzen Wasser mit einem erhöhten Salzgehalt
zugeführt würde, was diese beschädigen
könnte. Im Gegensatz zu der Ausführungsform, in
welcher eine wasserundurchlässige Schicht auf der Trägerschicht 14 vorgesehen
ist, können die Pflanzenwurzeln die Bewässerungsmatte 10 vollständig
durchqueren.
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Um
den Feuchtigkeitsgrad der Bewässerungsmatte 10 in
einem optimalen Bereich zu halten, sind die Mittel 20 zur
Detektierung des Feuchtigkeitsgrades vorgesehen. Diese Mittel 20 sind
derart ausgestaltet, dass sie den Feuchtigkeitsgrad quantifizieren
und idealerweise in elektronisch erfassbarer Form ausgeben können.
Sie können mit einer Steuer- oder Regelungseinheit 50 (vgl. 2)
verbunden sein, welche die Zufuhr von Wasser in die Bewässerungsmatte 10 entsprechend
des ermittelten Feuchtigkeitsgrades durch Betätigen einer
Fördereinrichtung 40 (vgl. 2) wie eine
Pumpe regelt.
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Alternativ
ist es aber auch möglich, dass die Mittel 20 nur
den Feuchtigkeitsgrad mittels einer Ausgabeeinheit 46 (vgl. 2)
anzeigen und optional eine Warnung, z. B. in optischer, akustischer
oder haptischer Form, ausgeben, so dass manuell die Wasserzufuhr
solange erhöht oder gedrosselt werden kann, bis dass der
Feuchtigkeitsgrad wieder in seinem optimalen Bereich liegt. So kann
verhindert werden, dass einerseits zu viel Wasser der Bewässerungsmatte 10 zugeführt
wird, was zur Folge hätte, dass auch dem Bodenabschnitt 30 mehr
Wasser zugeführt wird, als die Pflanzen brauchen. Es käme folglich
zu einer Akkumulation von Wasser im Bodenabschnitt 30 (Staunässe),
was zu einem Verfaulen der Pflanzen führen könnte.
Andererseits wird ebenfalls verhindert, dass dem Bodenabschnitt 30 zu
wenig Wasser zugeführt wird, wodurch die Pflanzen vertrocknen
könnten.
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Die
Absorptionsschicht 22 dient als Puffer, um Schwankungen
sowohl in der Wasserzufuhr die Bewässerungsmatte 10 als
auch in der Wasserentnahme des Bodenbereiches 30 auszugleichen.
Wird beispielsweise über längere Zeit kein Wasser
in die Bewässerungsmatte 10 geleitet und verringert
sich gleichzeitig der Feuchtigkeitsgrad des Bodenabschnitts 30 infolge
einer Trockenperiode, so entzieht der Bodenabschnitt 30 der
Absorptionsschicht 22 Feuchtigkeit, so dass der Feuchtigkeitsgrad
der Absorptionsschicht 22 unter ihre Sättigungsgrenze
fällt. Der Bewässerungsmatte 10 kann
solange Feuchtigkeit entzogen werden, bis dass kein Wasser mehr
in der Absorptionsschicht 22 vorhanden ist bzw. das vorhandene
Wasser so fest gebunden ist, dass die Kapillarkräfte des
Bodenabschnitts 30 bzw. der Pflanzenwurzeln nicht ausreichen,
dieses aus der Absorptionsschicht 22 zu entnehmen. Besteht
die Absorptionsschicht 22 aus Superabsorbern, die eine Wassermenge
speichern können, die zwischen dem 100 bis 1000-fachen
ihres Eigengewichts liegt, kann soviel Wasser in der Bewässerungsmatte 10 gespeichert
werden, dass eine Trockenperiode zumindest teilweise überdauert
werden kann.
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Weiterhin
ist in der in 1 dargestellten Bewässerungsmatte 10 ein
Leerrohr 38 vorgesehen. Die Lage des Leerrohres sowie die
Anzahl kann beliebig gewählt werden. Leerrohre sind insbesondere dann
vorteilhaft, wenn Konfigurationsänderungen an der Bewässerungsmatte 10 vorgenommen
werden sollen. Stellt sich etwa heraus, dass wider Erwarten die
in die Bewässerungsmatte einbringbare Wassermenge nicht ausreicht,
um den Boden nachhaltig zu bewässern, können ohne
großen Aufwand weitere Wasserzufuhrelemente 16 eingezogen
werden. Weiterhin können die Leerrohre so gestaltet sein,
dass durch diese die Sensorleitungen 20 nachträglich
in die Bewässerungsmatte 10 eingezogen werden
können. Das Ersetzen von vorhandenen Sensorleitungen 20 könnte
dann problematisch werden, wenn diese beispielsweise aufgrund einer
unsachgemäßen Verlegung an verschiedenen Stellen
innerhalb der Bewässerungsmatte 10 durchgebrochen
sind und nicht mehr vollständig entfernt werden können. Darüber
hinaus kann das Leerrohr 38 für Sensorleitungen
verwendet werden, mit deren Hilfe Größen gemessen
werden können, die sich erst im Laufe des Betriebs der
Bewässerungsmatte als relevant herausgestellt haben.
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In 2 ist
eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Bewässerungssystems dargestellt. Das Bewässerungssystem
umfasst die Bewässerungsmatte 10. die mit den
Mitteln 20' bis 20'' zur Detektierung des Feuchtigkeitsgrades
in der Bewässerungsmatte 10 ausgestattet ist.
Mit Hilfe einer Wasserleitung 54 wird Wasser unter Mitwirkung einer
Fördereinrichtung 40 der Bewässerungsmatte zugeführt.
In der Wasserleitung 54 ist eine Messvorrichtung 42 zur
Bestimmung des Salzgehaltes des zugeführten Wassers und
eine Messeinrichtung 44 zur Bestimmung der zugeführten
Wassermenge vorgesehen. Weiterhin umfasst as Bewässerungssystem
eine Steuereinheit 50, welche mit einer Eingabeeinheit 58,
einer Messeinrichtung 48, einer Ausgabeeinheit 46 und
einer Übertragungseinheit 56 über entsprechende
Leitungen verbunden ist.
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Im
Betrieb des Bewässerungssystems werden über die
Eingabeeinheit 58 Informationen in die Steuereinheit eingegeben,
die für den Betrieb der Bewässerungsmatte 10 betreffen,
im einfachsten Fall können derartige Informationen sein,
dass die Bewässerungsmatte 10 in Betrieb gehen
oder der Betrieb eingestellt werden soll. Die Steuereinheit empfängt
Informationen über den Feuchtigkeitsgrad in der Bewässerungsmatte 10.
Dazu sind die Mittel 20' bis 20'' vorgesehen.
Da, wie oben beschrieben, das Wasser gleichmäßig
in der Bewässerungsmatte 10 verteilt wird, ist
es nicht notwendig, den Feuchtigkeitsgrad innerhalb der gesamten
Bewässerungsmatte 10 zu messen. Im dargestellten
Beispiel sind die Mittel 20 in mehrere, hier vier Abschnitten
der Bewässerungsmatte 10 angeordnet, es kann allerdings vorteilhaft
sein, eine andere Anzahl von Abschnitten vorzusehen, insbesondere
dann, wenn eine sehr unterschiedliche Wasserentnahme innerhalb des
zu bewässernden Bodenabschnitts zu erwarten ist.
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Die
Messvorrichtung 42 liefert Daten über den Salzgehalt
des zugeführten Wassers an die Steuereinheit 50.
Wie oben beschrieben, kann je nach eingesetzter Messmethode die
Bestimmung des Feuchtigkeitsgrades in der Bewässerungsmatte 10 vom
Salzgehalt des zugeführten Wassers abhängen. Die
Steuereinheit 50 kann in dieser Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Bewässerungssystems
automatisch eine Korrektur der von den Mitteln 20 erhaltenen
Informationen entsprechend des Salzgehaltes des zugeführten
Wassers vornehmen, so dass der Feuchtigkeitsgrad sehr genau bestimmt werden
kann.
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Entsprechend
des bestimmten Feuchtigkeitsgrades steuert die Steuereinheit 50 die
Fördereinrichtung 40 an. Die Bedingungen hierzu
können über die Eingabeeinheit 58 formuliert
werden. So kann bestimmt werden, dass Wasser zugeführt
werden soll, wenn der Feuchtigkeitsgrad unter einen bestimmten Wert
sinkt. Mit Hilfe der Messeinrichtung 44 wird erfasst, welche
Wassermenge der Bewässerungsmatte 10 tatsächlich
zugeführt wurde. Es kann somit bestimmt werden, wie der
Feuchtigkeitsgrad auf die Zufuhr von Wasser reagiert. So kann z.
B. bestimmt werden, welche Wassermenge benötigt wird, um
den Feuchtigkeitsgrad um einen bestimmten Wert zu erhöhen.
Weiterhin kann eine Aussage über die Trägheit
der Bewässerungsmatte 10 getroffen werden, d.
h. wie schnell der Feuchtigkeitsgrad auf eine Wasserzufuhr reagiert.
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Weiterhin
ist die Steuereinheit 50 mit einer Ausgabeeinheit 46 verbunden.
Die Ausgabeeinheit kann ein Monitor oder eine Warnanzeige sein. Über die
Eingabeeinheit 58 können Kriterien vorgegeben werden,
wann eine Warnung ausgegeben werden soll. Beispielsweise kann vorgegeben
werden, dass eine Warnung dann ausgegeben werden soll, wenn der
Feuchtigkeitsgrad über eine bestimmte Zeit unter oder über
einem bestimmten Wert liegt. Dies könnte ein Hinweis darauf
sein, dass das Bewässerungssystem nicht einwandfrei funktioniert
und eine Inspektion notwendig wird.
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Ferner
ist eine weitere Messeinrichtung 48 vorgesehen, welche
wetterbezogene Daten misst und an die Steuereinheit 50 zur
Dokumentation und Verarbeitung weiterleitet. Im dargestellten Beispiel umfasst
die Messeinrichtung 48 drei Sensoren 52' bis 52'',
die Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Helligkeit messen. Es können
weitere Sensoren vorgesehen sein. Die Aufzeichnung der wetterbezogenen Daten
wird dazu verwendet, eine Abhängigkeit des Feuchtigkeitsgrades
in der Bewässerungsmatte 10 von den wetterbezogenen
Daten auf empirische Weise zu finden. Ziel ist es dabei, die Reaktion
der Bewässerungsmatte 10 auf Änderungen
der wetterbezogenen Daten vorhersehen zu können, also ein
mathematisches Modell zu schaffen, so dass auf die Messung des Feuchtigkeitsgrades
in der Bewässerungsmatte 10 verzichtet werden
kann.
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Wird
beispielsweise die Temperatur der Luft über der Bewässerungsmatte 10 gemessen
und mit dem Feuchtigkeitsgrad verglichen, kann eine Abhängigkeit
ermittelt werden. Zu erwarten ist, dass mit steigender Temperatur
der Feuchtigkeitsgrad in der Bewässerungsmatte 10 sinkt,
so dass eine entsprechende Wasserzufuhr veranlasst werden kann.
Die Temperatur alleine kann allerdings nicht ausreichend sein, um
eine verlässliche Voraussage über den zu erwartenden
Feuchtigkeitsgrad treffen zu können. Eine Integration der
Temperatur über die Zeit (mittels eines Rechners) liefert
einen bestimmten Wärmeeintrag in den Boden und die Bewässerungsmatte 10,
so dass dieser besser geeignet sein kann, um den Feuchtigkeitsgrad
zu bestimmen. Da der Feuchtigkeitsgrad in der Bewässerungsmatte 10 von
der Verdunstung des im Boden befindlichen Wassers abhängig
ist, kann die Berücksichtigung der Luftfeuchtigkeit die
Voraussage des Feuchtigkeitsgrades verlässlicher machen.
Die Helligkeit, die ein Maß für die Sonneneinstrahlung
darstellt, kann ebenfalls einen Einfluss auf den Feuchtigkeitsgrad
haben, ebenso wie der Wind (Richtung, Stärke, Dauer). Ferner
können die Bodenbeschaffenheit (sandiger Boden hält
die Feuchtigkeit anders als Tonboden), die Tiefe, mit der die Bewässerungsmatte
im Boden verlegt ist, sowie die zu bewässernden Pflanzen
einen Einfluss auf den Feuchtigkeitsgrad haben. Allerdings sind
diese Größen (Bodenbeschaffenheit, Verlegungstiefe,
Pflanzen) nicht zeitabhängig und brauchen daher nur einmal
zur Berücksichtigung eingegeben werden.
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Das
Bewässerungssystem umfasst ferner die Übertragungseinheit 56,
mit der sämtliche Daten, die der Steuereinheit 50 zugeführt
und von ihr dokumentiert werden sowie die von ihr erzeugten Steuerungssignale
an die Empfangsstation 58 übermittelt werden können.
Die Übertragung kann dabei auf jede geeignete Weise erfolgen,
wobei eine Internet-Verbindung vorteilhaft erscheint. Die Empfangsstation 58 kann
dabei beim Betreiber und/oder beim Hersteller des Bewässerungssystems
angesiedelt sein. Auf diese Weise können der Betrieb des
Bewässerungssystems online überwacht und kritische
Betriebsbedingungen sofort erkannt werden. Es wird die Möglichkeit
einer Ferndiagnose zur Fehlerbehebung geschaffen, oder der Betreiber
und/oder der Hersteller können gezielt mit Fachpersonal
zum Bewässerungssystem reisen, ohne lange nach dem Fehler
suchen zu müssen. Die Wartung und die Instandhaltung werden
auf diese Weise erheblich vereinfacht.
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Dadurch
dass sämtliche Betriebsdaten dokumentiert sind, kann die
Schuldfrage in einem Haftungsfall besser geklärt werden.
Kann beispielsweise der Hersteller nachweisen, dass trotz mehrmaliger Aufforderung
keine Änderungen im Betrieb des Bewässerungssystems
vorgenommen wurden, liegt die Haftung beim Betreiber und nicht beim
Hersteller.
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Die
Dokumentation bietet ebenfalls die Möglichkeit, Betreibern,
die das Bewässerungssystem vorbildlich und zuverlässig
betreiben, einen entsprechenden Gütesiegel zu verleihen.
Auf diese Weise kann der Hersteller die Qualität seiner
Betreiber und die Sicherheit und Zuverlässigkeit seiner
Bewässerungssysteme erhöhen. Darüber
hinaus kann einem Kunden eine Garantie gegeben werden, dass bei
Betrieb durch die mit dem Gütesiegel ausgezeichneten Betreibern
und bei nachweislich fachgerechtem Betreiben des Bewässerungssystems
ein bestimmtes Ergebnis erreicht wird, z. B. eine gewisse Wasserersparnis
bei gleichem Ertrag oder eine Verbesserung der Rasenqualität
oder ein über eine bestimmte Zeit fehlerfrei funktionierendes
Bewässerungssystem. Teil der Voraussetzungen einer derartigen
Garantie kann sein, dass Baumaßnahmen im Bodenabschnitt 30 nur
nach vorheriger Bestimmung der Lage der entsprechend ausgestalteten
Zufuhrelemente und/oder der Mittel 20 mit Hilfe eines vom
Hersteller als geeignet eingestuften oder zertifizierten Detektors
durchgeführt werden.
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Der
oben beschriebene Aspekt der Modellbildung wird durch die Möglichkeit
der Übertragung der relevanten Betriebsdaten weiter unterstützt.
So kann beispielsweise der Hersteller die relevanten Betriebsdaten
von allen installierten Bewässerungssystemen dokumentieren
und für die Modellbildung verwerten. Dabei können
Betriebsdaten verwendet werden, die unter ganz unterschiedlichen
Rahmenbedingungen in verschiedenen Gebieten der Welt erzeugt wurden.
Die Modellbildung kann dabei auf eine sehr breite Basis gestellt
werden, was die Qualität des entwickelten Modells verbessert.
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Die
Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert
worden, wobei diese Erläuterung nicht als abschließend
anzusehen ist. Hier nicht beschriebene, für den Fachmann
naheliegende Abwandlungen und Modifikationen weichen nicht von der
Grundidee ab, die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt. So
können die Trägerschichten der Bewässerungsmatte
auf andere als die beschriebene Weise miteinander verbunden sein.
Weiterhin können die Zufuhrelemente in mehrere Richtungen
ausgerichtet werden und in mehreren Absorptionsschichten angeordnet
sein. Die Wasserzufuhrelemente sind nicht auf die Zufuhr von Wasser
beschränkt. Grundsätzlich können sie
zur Zufuhr sämtlicher Fluide verwendet werden, jedoch ist
besonders an die Zufuhr von Fluiden gedacht, die das Pflanzenwachstum
fördern. Zum überwiegenden Teil wird es sich dabei
um Wasser handeln, was aber mit wachstumsfördernden Zusätzen
angereichert sein kann. Hierbei kann es sich um Nährstoffe,
Spurenelemente, Vitamine usw. handeln. Gleichzeitig kann das Wasser
mit Gasen wie Sauerstoff angereichert sein. Weiterhin kann das Bewässerungssystem
weitere Sensoren umfassen, welche die Sicherheit und Zuverlässigkeit
des Betriebs der Bewässerungsmatte erhöhen. Denkbar
sind hier beispielsweise Sensoren, welche die Viskosität
des zugeführten Wassers messen, was insbesondere dann relevant
sein kann, wenn wachstumsfördernde Substanzen beigemischt werden.
Bei einer zu hohen Viskosität kann die Abgabe in den Bodenbereich
erschwert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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