Verfahren zum Herstellen von künstlichem Schnee sowie Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens

Abstract

 Bei einem Verfahren zum Herstellen von künstlichem Schnee, bei welchem Wasser in einen Gasstrom mit Temperaturen unter dem Gefrierpunkt des Wassers eingedüst und darauf auf die zu beschneiende Fläche aufgebracht wird, wird Wasser (7) in einem geschlossenen Raum (1,5) zerstäubt, in welchen verflüssigte Luft, Luftkomponenten oder deren Mischungen (6) eingedüst wird, wobei die gebildeten Kristalle einem Sichter (9) zugeführt werden und eine Fraktion mit größerem Durchmesser auf die zu beschneiende Fläche ausgebracht und eine Fraktion mit geringerem Teilchendurchmesser als Kristallisationskeime in den geschlossenen Raum (1) rückgeführt werden.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von künstlichem Schnee, bei welchem Wasser in einen Gasstrom mit Temperaturen unter dem Gefrierpunkt des Wassers eingedüst und darauf auf die zu beschneiende Fläche aufgebracht wird, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

[0002] Zur Verlängerung der Alpinsaison in Gebieten mit problematischer Schneesicherheit ist es bekannt geworden Schneekanonen beziehungsweise Pistenbeschneiungsgeräte zu verwenden, bei welchen Wasser in kalter Luft in feinsten Tröpfchen in einem durch einen Ventilator erzeugten Luftstrahl versprüht wird. Bei diesen bekannten Einrichtungen sind üblicherweise Lufttemperaturen unterhalb des Gefrierpunktes Voraussetzung, um eine entsprechende Beschneiung zu erzielen. In einem derartig kalten Luftstrahl werden die Tröpfchen abgekühlt und in kristalliner Form auf der Piste verteilt. Wesentlicher Nachteil derartiger Verfahren ist dabei jeweils das Erfordernis, dass Außentemperaturen von -1° C oder darunter Voraussetzung für eine korrekte Durchführung eines derartigen Beschneiungsverfahrens sind. Selbst in weitestgehend schneesicheren Gebieten ist aber die Häufigkeit von Frosttagen am Rande der eigentlichen Skisaison problematisch und nimmt teilweise kontinuierlich ab.

[0003] Es wurde bereits vorgeschlagen, in großen Wärmetauschern Luft zu entfeuchten und auf Minustemperaturen zu kühlen. Anschließend wurde in diese Luft Wasser eingedüst, welches sofort Eiskristalle beziehungsweise den gewünschten Schnee bildete. Eine derartig anlagentechnisch extrem aufwändige und energetisch ungünstige Verfahrensweise wird in aller Regel aber nur für geschlossene Hallen eingesetzt.

[0004] Die Erfindung zielt nun darauf ab, den anlagentechnischen Aufwand und den energetischen Aufwand der bekannten Verfahren weiter zu verringern und mit kleinbauenden Einrichtungen mit hoher Mobilität Schnee in diejenigen Gebiete beziehungsweise Teilbereiche einer Piste zu bringen, bei welchen eine kurzfristige Ergänzung erforderlich ist. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht das erfindungsgemäße Verfahren im wesentlichen darin, dass Wasser in einem geschlossenen Raum zerstäubt wird, in welchen verflüssigte Luft, Luftkomponenten oder deren Mischungen eingedüst wird, dass die gebildeten Kristalle einem Sichter zugeführt werden und dass eine Fraktion mit größerem Durchmesser auf die zu beschneiende Fläche ausgebracht und eine Fraktion mit geringerem Teilchendurchmesser als Kristallisationskeime in den geschlossenen Raum rückgeführt werden. Dadurch, dass zunächst eine Verdampfung der verflüssigten Luft, der Luftkomponenten oder deren Mischungen in einem geschlossenen Raum vorgenommen wird, kann die Verdampfungswärme beim Einsatz von feuchten Gasen beziehungsweise mit Feuchtigkeit gesättigten Gasen voll genutzt werden. Es erfolgt ein intensiver Wärmeaustausch zwischen der Feuchtigkeit der Luft und der Umgebung, wobei eine überaus feine Dispersion, und insbesondere die Ausbildung eines Aerosols, beobachtet werden kann. Die Flüssigkeiten beziehungsweise die verflüssigten Gase werden, ebenso wie Wasser als Aerosol zerstäubt, wobei das Wasser gefriert und in den kristallinen Zustand übergeht. Insgesamt werden aufgrund der gewählten Bedingungen überaus feine Kristalle gebildet, wobei bei entsprechendem Kristallwachstum auch die gewünschten Schneekristalle ausgebildet werden, welche entsprechend der verfügbaren Kälte unterkühlt werden. In diesem Zustand können die entsprechend größeren Kristalle bereits auf die zu beschneiende Piste aufgebracht werden, wobei als weiteres Produkt ein Gas anfällt, welches als Kühlmedium und als Trägermedium für die Schneekristalle zum Einsatz gelangt. Die entsprechend kleineren Teile dienen bei ihrer Rückführung in dem geschlossenen Raum als Kristallisationskeime und führen zu einem neuerlichen Anwachsen der Kristalle auf die gewünschte Dimension der Schneekristalle.

[0005] Mit Vorteil wird das erfindungsgemäße Verfahren hierbei so vorgenommen, dass der Fraktion mit größerem Teilchendurchmesser zumindest während eines ersten Zeitintervalls bei Beginn des Austragens CO₂-Schnee zugemischt wird. Durch zugemischten CO₂-Schnee wird weitere Kälte ins System eingetragen, wobei CO₂ rückstandslos in die Atmosphäre verdampft und bei der Verdampfung seine Kälte an den umgebenden Schnee abgibt. Es wird somit unmittelbar eine Vereisung der darunter liegenden aperen Stellen und damit eine bessere Isolation gewährleistet, sodass auf eine derartig stark unterkühlte erste Schicht entsprechend weiterer Schnee aufgebracht werden kann, welcher auch bei relativ hohen Bodentemperaturen nicht neuerlich sofort wiederum schmelzen kann, da dazwischen eine entsprechende Isolation zwischen Boden und dem darüber aufgebrachten Schnee ausgebildet wird.

[0006] Dieser unmittelbar auf die Piste beziehungsweise das Erdreich auftreffende Schnee ist der wichtigste Isolator in diesem System. Der darüber aufgebrachte Schnee würde nämlich temperaturunabhängig sofort tauen, wenn das warme Erdreich die entsprechende Schmelzwärme liefert. Durch die Ausbildung einer unterkühlten ersten Zwischenschicht gelingt es, dieses vorzeitige Auftauen des darüberliegenden Schnees nachhaltig zu verhindern.

[0007] In besonders vorteilhafter Weise, wird, wie bereits eingangs erwähnt, das Verfahren so durchgeführt, dass flüssige Luft, Luftkomponenten oder deren Mischungen sowie Wasser zu Aerosolen verdüst werden, wobei mit Vorteil in den geschlossenen Raum mit Wasser gesättigte Luft eingeblasen und flüssige Luft, Luftkomponenten oder deren Mischungen sowie Wasser eingedüst werden.

[0008] Die Ausbildung einer unterkühlten zwischenschicht mit guten Isolationseigenschaften, welche unmittelbar den in der Folge aufgebrachten Schnee vom Erdreich beziehungsweise der Erdoberfläche trennt, kann die auszubringende Schneemenge wesentlich reduziert werden. Wenn nämlich sehr viel Schnee mit einer Temperatur nahe am Gefrierpunkt produziert würde und derartiger Schnee unmittelbar auf das Erdreich aufgebracht wird, würde eine hohe Schmelzwassermenge produziert werden. Umgekehrt kann natürlich Schnee mit wesentlich tieferen Temperaturen aufgebracht werden, welcher jedoch an der Oberfläche eine Gefahr für Skifahrer bedeuten könnte. Schnee mit besonders tiefen Temperaturen sollte nicht an der Pistenoberfläche liegen, da entsprechend geringes Temperaturenniveau die physiologische Grenze für weitere Verletzungen unterschreiten könnte. Erst die Kombination einer ersten unterkühlten Zwischenschicht mit nachfolgenden Schneekristallen einer Temperatur um oder knapp unter dem Gefrierpunkt, liefert die entsprechenden Voraussetzungen für eine Verringerung der erforderlichen Schneemenge und damit eine Verringerung des Energieaufwandes. Es muss somit Schnee mit unterschiedlichem Kältepotenzial stufenweise aufgebracht werden, wobei in der untersten Schicht ein entsprechend großes Kältepotenzial vorhanden sein muss, wodurch die Bildung von Tauwasser minimiert wird sowie gegebenenfalls darüber liegender Schnee unmittelbar nach einem Tauen sofort wieder zum Gefrieren bringt.

[0009] Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens weist wenigstens ein Gebläse und Leitungen für die Zufuhr von Wasser auf. Die Vorrichtung ist hierbei im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Kammer mit einem ersten Gebläse verbunden ist, in welcher Wasserdüsen zur Ausbildung eines Aerosols angeordnet sind, dass die erste Kammer mit einer weiteren Kammer verbunden ist, in welcher Düsen zum Zerstäuben von flüssiger Luft und/oder Flüssigstickstoff sowie Düsen für das Zerstäuben von weiterem Wasser angeordnet sind, dass die weitere Kammer mit einem Sichter verbunden ist, aus welchem eine Fraktion mit großen Kristallen über eine Schleuse austragbar ist und über eine Leitung mit einem weiteren Gebläse verbunden ist, und dass eine weitere Leitung an den Sichter ausgeschlossen ist, über welche Kristalle mit kleinerem Durchmesser dem ersten Gebläse und der ersten Kammer rückführbar sind. Mit Vorteil ist die Ausbildung hierbei so getroffen, dass zwischen dem Austrag des Sichters und dem weiteren Gebläse eine Mischkammer angeordnet ist, in welche eine Leitung für die Zufuhr von CO₂ mündet, in der CO₂ entspannt wird, wobei vorzugsweise der Sichter als zyklon ausgebildet ist, in welchen tangential die mit der zweiten Kammer verbundene Leitung mündet und dass die Rückführungsleitung zum ersten Gebläse sowie die Austragsöffnung zum zweiten Gebläse im wesentlichen axial angeschlossen sind.

[0010] Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung näher erläutert.

[0011] In der Zeichnung ist die erfindungsgemäße Vorrichtung schematisch dargestellt. In eine erste Sprühkammer 1 mündet eine Leitung 2, über welche Wasser versprüht werden kann, sodass in der Sprühkammer 1 entsprechend mit Wasser gesättigtes Gas (Luft, Luftgase, Komponenten der Luft in verschiedenen Zusammensetzungen) erzeugt wird. Zum Transport dieses Gemisches ist ein Gebläse 3 vorgesehen, wobei dieses mit Wasser gesättigte Gas über die Leitung 4 in eine weitere Kammer 5 verbracht wird, in welche tiefkalt verflüssigte Luft mit hohem Druck verdüst wird, wofür die Leitung 6 vorgesehen ist. Das gebildete Aerosol verdampft in der warmen Umgebung und es entsteht ein entsprechendes Gasvolumen, wobei die Anlage entsprechend abgekühlt wird. Dieser Kaltfahrprozess ist dann beendet, wenn der Anstieg des abströmenden Gasvolumens bei konstantem Druck in Abhängigkeit der verdüsten Menge ein bestimmtes Abströmen des Volumens unterschreitet. Das sich bildende Gas, in welches zusätzlich Wasser über Leitungen 7 eingedüst werden kann, gelangt über die Leitung 8 in einen Sichter 9, in welchem eine Phasentrennung vorgenommen wird. Die Festphase wird von der Gasphase getrennt und gelangt über die Rückführungsleitung 10 und das Gebläse 3 neuerlich in die Kühlkammer, wobei nunmehr Wasser zugedüst werden kann, um die entsprechenden Schneekristalle auszubilden. Auch in der Folge kann mit dem Sichter beziehungsweise Zyklon 9 neuerliche eine Phasentrennung vorgenommen werden, wobei hier in erster Linie größere von kleineren Kristallen getrennt werden und die jeweils größeren Kristalle über die Zellradschleuse 11 und die Leitung 12 ausgetragen werden können. Die jeweils rückgeführten Partikel mit kleinerem Durchmesser dienen jeweils als Kristallisationskeime, an welchen sich weiteres verdüstes Wasser unter Ausbildung entsprechend größerer Schneekristalle anlagern kann.

[0012] In der ersten Phase der Aufbringung der Schneekristalle kann aus einem Behälter 13 entsprechend CO₂-Schnee zugemischt werden, wofür eine Mischkammer 14 vorgesehen ist. Der Schneeaustrag erfolgt über das Gebläse 15.

[0013] Die Zumischung von Zusatzkälte in Form von CO₂-Schnee erfolgt lediglich am Beginn des Verfahrens, um eine entsprechende Isolation zum Boden sicherzustellen und in der Folge zu gewährleisten, dass die Piste selbst nicht mit in für die menschliche Haut unzumutbarer Tieftemperatur aufgebracht wird.

Ansprüche

1. Verfahren zum Herstellen von künstlichem Schnee, bei welchem Wasser in einen Gasstrom mit Temperaturen unter dem Gefrierpunkt des Wassers eingedüst und darauf auf die zu beschneiende Fläche aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass Wasser in einem geschlossenen Raum zerstäubt wird, in welchen verflüssigte Luft, Luftkomponenten oder deren Mischungen eingedüst wird, dass die gebildeten Kristalle einem Sichter zugeführt werden und dass eine Fraktion mit größerem Durchmesser auf die zu beschneiende Fläche ausgebracht und eine Fraktion mit geringerem Teilchendurchmesser als Kristallisationskeime in den geschlossenen Raum rückgeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Fraktion mit größerem Teilchendurchmesser zumindest während eines ersten Zeitintervalls bei Beginn des Austragens CO₂-Schnee zugemischt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass flüssige Luft, Luftkomponenten oder deren Mischungen sowie Wasser zu Aerosolen verdüst werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in den geschlossenen Raum mit Wasser gesättigte Luft eingeblasen und flüssige Luft bzw. Flüssigstickstoff sowie Wasser eingedüst werden.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit wenigstens einem Gebläse (3) und Leitungen für die Zufuhr von Wasser, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Kammer (1) mit einem ersten Gebläse (3) verbunden ist, in welcher Wasserdüsen (2) zur Ausbildung eines Aerosols angeordnet sind, dass die erste Kammer (1) mit einer weiteren Kammer (5) verbunden ist, in welcher Düsen (6) zum Zerstäuben von flüssiger Luft und/oder Flüssigstickstoff sowie Düsen (7) für das Zerstäuben von weiterem Wasser angeordnet sind, dass die weitere Kammer (5) mit einem Sichter (9) verbunden ist, aus welchem eine Fraktion mit großen Kristallen über eine Schleuse (11) austragbar ist und über eine Leitung (12) mit einem weiteren Gebläse (15) verbunden ist, und dass eine weitere Leitung (10) an den Sichter (9) ausgeschlossen ist, über welche Kristalle mit kleinerem Durchmesser dem ersten Gebläse (3) und der ersten Kammer (1) rückführbar sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Austrag des Sichters (9) und dem weiteren Gebläse (15) eine Mischkammer (14) angeordnet ist, in welche eine Leitung für die Zufuhr von CO₂-Schnee mündet.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Sichter (9) als Zyklon ausgebildet ist, in welchen tangential die mit der zweiten Kammer (5) verbundene Leitung (8) mündet und dass die Rückführungsleitung (10) zum ersten Gebläse (3) sowie die Austragsöffnung zum zweiten Gebläse (15) im wesentlichen axial angeschlossen sind.

Zeichnung