Eisfrei dank Matroschka-Konzept

DER AUTOR Rüdiger Eikmeier, technischer Journalist in Berlin, für Fibox GmbH in Vlotho www.fibox.de

Dass Süßwasser bei 0 °C gefriert, weiß jeder. Vielleicht ist aber dem einen oder anderen nicht geläufig, dass Wasser bei 4 °C die höchste Dichte hat und damit bezogen auf sein Volumen sein höchstes Gewicht erreicht. Aus diesem Grund sinkt in winterlichen Gewässern das wärmere Wasser zum Grund, während die Wasserschichten darüber gefrieren. Die an der Wasseroberfläche entstehende Eisdecke isoliert die unteren Schichten gegen die kalte Luft und sie kühlen nur sehr langsam weiter ab. Wer also wärmeres Wasser braucht, um Eis aufzutauen oder um Eisbildung von vornherein zu verhindern, kann sich einfach an einem großen Reservoir unter dem Eis bedienen. Das „warme“ Wasser muss lediglich an die Stellen gelenkt werden, an denen Eisfreiheit gewünscht wird.

Um das Wasser vom Grund an die Wasseroberfläche zu fördern, werden mehrere Verfahren angewendet. Bei Schleusenanlagen und um Häfen großflächig von Eis freizuhalten, werden typischerweise Schläuche mit kleinen Löchern auf dem Gewässergrund verlegt, durch die mit einem Kompressor entölte Luft geblasen wird. Die entstehenden Luftblasen sprudeln das tiefer liegende, mindestens 4 °C warme Wasser an die Wasseroberfläche und verhindern so die Eisbildung. Um den Rumpf einzelner Boote vor Beschädigungen durch Eis zu schützen, wird das Wasser aber auch mit Pumpen aus den tieferen Wasserschichten an die Oberfläche befördert und um den Bootskörper geleitet.

Bei diesem Verfahren macht man sich die Rumpfform der Schiffe zunutze. Wird das Boot vom Bug angeströmt, entspricht das den aquadynamischen Verhältnissen während der Fahrt des Bootes. Das heißt, das Wasser strömt um das Schiff und am verwirbelt Heck. Um einen eisfreien „Wärme-Schutzbereich“ zu schaffen, muss das Boot also vom Bug her beidseitig sporadisch mit warmen Wasser angeströmt werden. Mit dieser Technik schlägt man gleich zwei Fliegen mit einer Klappe: Das Boot liegt im Wasser, wodurch Lackbeschädigungen am Rumpf durch schleifendes Eis wirksam verhindert werden. Außerdem kühlt durch die „Außenheizung“ auch das Innere des Boots nicht auf Temperaturen von 0 °C oder weniger ab und die Gefahr, dass Kühlwasserleitungen oder andere sensible Installationstechnik einfriert, ist weitgehend gebannt. Alles, was zu einer solchen Strömungsanlage benötigt wird, ist eine herkömmliche Schmutzwasser-Tauchpumpe, mit der über eine Steigleitung, ein T-Stück und zwei kurze Rohrstücken mit 90°-Bögen und Düsen das Wasser aus dem Bereich unter dem Schiff vom Bug aus am Rumpf entlang gepumpt wird. Die gesamte Konstruktion lässt sich einfach an einer Aluminiumschiene befestigen, die in der Ankerhalterung aufgehängt ist.

Da in den gemäßigten Breiten im Winter nicht dauerhaft Minus-Temperaturen herrschen, muss auch die Sprudelanlage nicht permanent aktiv sein. Erst, wenn die Wasseroberfläche auf Temperaturen unter 1 °C absinkt, sollte die Pumpe laufen. Da aber der Temperatursensor nach dem Einschalten der Pumpe (und der Förderung wärmeren Wassers) sogleich eine höhere Temperatur melden und die Anlage abschalten würde, ist ein Taktgeber-Relais mit Selbsthaltung nachgeschaltet, das die Pumpe abwechselnd für je 10 Minuten ein- und anschließend für 20 Minuten ausschaltet. Damit wird die Einschaltdauer auch im „Eisfall“ auf lediglich ein Drittel der Zeit beschränkt. Da die Sprudelanlage nur in der kalten Jahreszeit gebraucht wird, ist diese Steuerung mobil ausgeführt und kann samt Sprudelanlage in der eisfreien Zeit verstaut werden.

Bei der Suche nach einer passenden Gehäuselösung wird von Fibox eine Box-in-Box-Lösung empfohlen. Dabei wird die Montage des programmierbaren Temperaturschalters und des Zeitrelais in dem Standard-Verteilergehäuse MCE PC 9 ausgeführt, das wiederum in einem stabilen Schutzgehäuse vom Typ CAB PC 303018 G Platz findet. Die Montage in dem Verteilergehäuse ist sehr einfach. Das Umgehäuse bietet den notwendigen Schutz vor den rauen Klimabedingungen des Winters und lässt sich einfach montieren. Durch die doppelte Kabeldurchführung ergibt sich ein erhöhter Schutz vor eindringendem Wasser. Dazu ist das CAB-Umgehäuse aus widerstandsfähigem Polycarbonat gefertigt und schützt die elektronischen Komponenten im Inneren vor Wasser, Staub und UV-Licht. Zudem ist diese Gehäuselösung nach dem Vorbild der geschachtelten russischen Matroschka-Püppchen günstig und nicht teurer als ein Gehäuse mit Bodenplatte, C-Schienenprofil, Frontpatte, Deckel und Zubehör. ge

Die dem Bundesministerium für Verkehr-, Bau und Stadtentwicklung nachgeordnete Wasser- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes ist zuständig für die Verwaltung der Bundeswasserstraßen und für die Regelung des Schiffsverkehrs auf den Gewässern der Republik. Die Behörde informiert außerdem über die beim Bau und bei der technischen Ausrüstung zu beachtenden Vorschriften und Normen:

CAB-Wandschaltschränke aus widerstandsfähigem Polycarbonat (PC) von Fibox bieten mit einer Schlagfestigkeit nach IK08 und Schutzart IP65 zuverlässigen Schutz gegen eindringenden Staub, Strahlwasser und witterungsbedingte Einflüsse. Polycarbonat ist durch seine guten Isolationseigenschaften, chemische Beständigkeit und hohe Temperatur- und Feuerfestigkeit (Brandklassifikation nach UL 94-5V) ein ideales Gehäusematerial für elektrische und elektronische Komponenten in Außenbereichen oder im rauen industriellen Umfeld. Typische Einsatzgebiete sind Telekommunikation, Landwirtschaft, Lüftungs- und Klimatechnik. Die Temperaturbeständigkeit von CAB PC liegt bei -40 bis 120 °C. Der Hersteller bietet die Gehäuse in zwölf Abmessungen von 150 x 150 x 110 mm bis 600 x 400 x 220 mm an. Zur Grundausstattung gehören wahlweise graue oder transparente Scharnierdeckel, optional sind die Schaltschränke auch mit Doppelbartschloss, transparenten Türen und Deckeln erhältlich.