Frostschutz

Als Frostschutz werden alle Tätigkeiten, Einrichtungen und Maßnahmen bezeichnet, die ein Absinken der Temperatur unter den Gefrierpunkt von Wasser (0°C) verhindern, oder diesen so weit senken, dass ein Gefrieren nicht mehr möglich ist.

Frostschutz ist immer dann notwendig, wenn durch das Gefrieren vorhandenen Wassers Schäden entstehen würden.

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Frostschutz von Pflanzen

Pflanzen werden geschädigt oder sterben, wenn deren Zellwasser gefriert. Während sich manche Pflanzen durch entsprechende Zusammensetzung der Zellflüssigkeit schützen, sterben andere teilweise oder vollständig ab. Für den Wurzelbereich von Nutzpflanzen ist die Frosteindringtiefe in den Ackerboden entscheidend.

Wirtschaftlich besonders bedeutsam ist z.B. Frost während der Obstblüte. Auch der Stamm von Holzgewächsen, die an sich Frosttemperaturen überstehen, kann durch starkes Absinken der Temperatur geschädigt werden, wenn der Wassergehalt unter der Rinde noch nicht ausreichend reduziert war.

Beispiele zum Frostschutz bei Pflanzen:

• Abdecken mit Stroh, Stalldünger, Tüchern und/oder Brettern um die Pflanzen gegenüber der kalten Luft zu isolieren. Diese Massnahme wird überwiegend im Gartenbau angewendet.
• Weißen (Kalkanstrich) der Stämme: der Effekt entsteht nicht (wie oft angenommen) durch verringerte Wärmeabstrahlung in der Nacht, sondern durch geringere Erwärmung am Tage durch die Sonne, wodurch sich die Pflanze eher auf den Frost einstellt (sie muss den Wassergehalt reduzieren).
• Glas-Überdachung bzw. Glashäuser: Glas ist für die Wellenlänge der Wärmeabstrahlung (mittleres Infrarot um 10 Mikrometer Wellenlänge) undurchsichtig und vermag daher diese Strahlung zurückzuhalten, indem es sich selbst dadurch erwärmt und das Strahlungsgleichgewicht hin zu höheren Temperarturen verschiebt (dieser sog. Treibhauseffekt tritt auch in der Atmosphäre auf, wenn es bewölkt ist, daher herrschen bei bewölktem Himmel höhere Nachttemperaturen auf als in wolkenlosen Nächten).
• Geländeheizung durch kleine Öl- oder Kohleöfen in dichter Aufstellung. Diese Maßnahme findet sich in steilen Obstbaumanlagen ohne Wasserzugang.
• Versprühen von /Besprühen von Pflanzen mit Wasser bei Spätfrösten um Ackerkulturen, Weinreben oder blühende Obstbäume vor Frostschaden zu bewahren. Bei Abkühlung des Wassers wird bei der Änderung des Aggregatzustandes von flüssig zu fest (Eis) Wärmeenergie frei, welche das mit Eis bedeckte Blatt bzw. Blüte schützt. Um nachträgliche Schäden zu vermeiden muss die Frostschutzberegnung fortgesetzt werden bis das Eis wieder geschmolzen ist bzw. die Temperatur erheblich über dem Gefrierpunkt liegt.

Frostschutz von Anlagen und Geräten

Wasser enthaltende - insbesondere wassergekühlte - Geräte und Anlagen müssen vor Frost geschützt werden, um zu verhindern, dass das gefrierende Wasser aufgrund der Wasseranomalie (Volumenzunahme beim Erstarren) Behälter und Leitungen zerstört.

Der Frostschutz kann entweder durch Zusatz von Gefrierschutzmitteln zum Wasser erreicht werden oder - falls das nicht möglich ist - durch eine Frostschutz-Heizung, entsprechende Isolierung (bei kurzer Frosteinwirkung) oder Entfernen des Wassers aus dem System.

Beispiele:

• Thermostat-Heizungsventile haben eine Stellung „Stern“, auf welcher sie die Temperatur knapp über dem Gefrierpunkt halten, um ihr Einfrieren zu verhindern
• in Wohnräumen werden sog. Frostschutz-Thermostate (el. Heizung + Temperaturschalter) eingesetzt
• in Anlagen und Geräten müssen Heizungen, Frostschutzthermostate, oder selbstregelnde NTC-Heizelemente, u. U. auch dafür sorgen, dass bestimmte Bauteile funktionsfähig bleiben (z. B. ölgefüllte Leistungsschalter, Elektrolytkondensatoren, Schweröltanks und -leitungen auf Schiffen)
• vor dem frostgefährdeten Transport muss aus manchen Anlagen das Wasser abgelassen werden (z. B. Lasergeräte)
• wassergekühlte Verbrennungsmotoren enthalten als Kühlmittel Wasser mit einem Gefrierschutzmittel-Zusatz
• In Scheibenwaschanlagen und auch in Flugzeugen wird Alkohol verwendet

Frostschutz von Wasserleitungen

In der Erde verlegte Wasserleitungen sind durch ihre Verlegetiefe (>0,5m) vor Frost geschützt.

Oberirdisch verlegte Wasserleitungen aus Kunststoff werden in der Regel durch Frost nicht zerstört.

Frostgefährdete Wasserleitungen aus Metall können mit einer Isolation vor Einfrieren geschützt werden, wenn regelmäßig ein Wasseraustausch (Entnahme von Wasser) stattfindet.

Ist dies nicht zu gewährleisten, können Heizleiter entlang der Leitung verlegt werden.

Es gibt Heizleiter für den Betrieb an Netzspannung (230V), deren Heizleistung konstant ist - diese werden meist durch einen Temperaturschalter gesteuert. Weiterhin gibt es selbstregelnde Heizelemente, die einen negativen Temperaturkoeffizienten ihres elektrischen Widerstandes aufweisen (NTC) und so in der Lage sind, die Temperatur selbst zu regeln.

Scheibenfrostschutz für PKW Scheibenwaschanlagen

Scheibenreinigerzusätze für die PKW Scheibenwaschanlage auf Ethanolbasis verhindern das Einfrieren der Spritzwasserdüsen. Die Produkte werden als Fertigmix oder Konzentratware angeboten. Bei den Konzentraten lohnt es sich die Preise auf den Fertigmixpreis umzurechnen, da diese in der Regel günstiger sind. Seit Oktober 2006 ist der Einsatz von Scheibenfrostschutz bei winterlichen Witterungsbedingungen gesetzlich vorgeschrieben. Aktuelle Fahrzeuge mit Fächerdüsen stellen besonders hohe Ansprüche an Scheibenfrostschutz, da trotz niedrigem Gefrierpunkt eine hohe Viskosität gefordert ist. PKW mit Xenon Scheinwerfern müssen mit einer Scheinwerferreinigungsanlage ausgerüstet sein. Die hier verwendeten Hochdruckdüsen werden ebenfalls aus der Scheibenwaschanlage gespeist und haben ähnlich hohe Anforderungen an die Qualität des verwandten Scheibenfrostschutzes. Am Markt sind günstige Produkte erhältlich, welche die Materialverträglichkeit nicht gewährleisten. Diese können den Lack, Gummi und Kunststoffe wie z. B. Scheinwerfergehäuse aus Polycarbonat angreifen und führen zu Spannungsrissen. Falsche Sparsamkeit wird mit dem kostspieligen Ersatz dieser Fahrzeugteile quittiert. Aus Preisgründen zum Einsatz kommende Alkoholregenerate haben eine intensive und unangenehme Geruchsentwicklung zur Folge, da die Frischluftzufuhr für den Innenraum sich in der Regel direkt unter der Windschutzscheibe befindet. Markenprodukte gewährleisten neben dem Frostschutz und einer guten Reinigungsleistung ebenso die Materialverträglichkeit und sind mit angenehmen Duftstoffen versetzt. Einige Anbieter fügen sogar einen Kalklöser bei. Des Weiteren gibt es Scheibenfrostschutz mit nanoskalischen glasaktiven Substanzen die Oberflächenbeschädigungen in der Windschutzscheiben auffüllen und so für optimale Sichtverhältnisse sorgen. Vor dem Einfüllen von Scheibenfrostschutz empfiehlt sich eine Grundreinigung der Windschutzscheibe mit einer Glaspolitur. Diese glättet die Windschutzscheibe und entfernt Oberflächenkratzer. So wird auch dem Rattern Scheibenwischer vorgebeugt. Schlechte Sicht ist die Hauptursache für Unfälle im Winter.

Siehe auch

• Frostschutzmittel
• Frosttiefe, Stratifikation, Keimruhe, Vernalisation