Vermeidung von Glaettebildung auf Bruecken durch die Nutzung von Geothermie / Preventing of icing-up of bridges by use of geothermal energy

Auf Bruecken, insbesondere auf Stahlbruecken, bildet sich im Winter gegenueber den anderen Streckenabschnitten oft vorzeitig Glaette. Dadurch kann der Strassenverkehr in erheblichem Masse gefaehrdet werden. Es gibt verschiedene Moeglichkeiten das vorzeitige Auftreten von Glaette zu verhindern. Die derzeit gebraeuchlichsten Methoden sind die Bruecken vorzeitig zu streuen oder automatische Taumittelspruehanlagen zu installieren. Im Projekt wurde eine weitere, innovative Methode untersucht, naemlich die Temperierung der Fahrbahn mit Hilfe von Geothermie. Dazu wurden Simulationsreihen und damit zusammenhaengende praxisnahe Messungen durchgefuehrt. Die Messungen wurden auf einer eigens hierfuer hergestellten Testbruecke aus Stahl-Brueckenmodulen sowie in weiteren Testfeldern auf bestehenden Bruecken vorgenommen. Es werden wichtige Informationen und Ergebnisse zur Verfuegung gestellt, die notwendig sind, um ein Bruecken-Projekt mit Fahrbahn-Temperierung zu planen und umzusetzen. Dabei werden die Aspekte konstruktive Gestaltung, thermische Eigenschaften, mechanische Festigkeit, Regelstrategien und Wirtschaftlichkeit eines solchen Systems betrachtet. Weiterhin sind Beispiele enthalten, welche Varianten hinsichtlich des geothermischen Systems moeglich sind und Eckdaten zu deren Dimensionierung angegeben. Nach den vorliegenden Ergebnissen ist die Realisierung eines Fahrbahn-Temperierungs-Systems mittels Geothermie fuer Stahlbruecken moeglich. Die thermische Leistung ist fuer den angestrebten Zweck ausreichend. Hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften konnten zumindest keine kurzfristig erkennbaren Beeintraechtigungen festgestellt werden, wobei hier weiterer Forschungsbedarf besteht. Damit bietet die geothermische Fahrbahntemperierung die Moeglichkeit, umweltschonend zur Vermeidung von fruehzeitiger Glaettebildung auf Strassenbruecken beizutragen. (A) Bericht zum Forschungsprojekt FE 15.401/2004/ARB (ITRD D707881) im Auftrag des Bundesministeriums fuer Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS). Der Volltext ist unter http://bast.opus.hbz-nrw.de/volltexte/2012/391/pdf/B87b.pdf verfuegbar. ABSTRACT IN ENGLISH: In winter times, especially steel bridges can exhibit prematurely icy roads that may affect the traffic to a high extent. There are different means to prevent the premature freezing of bridges. The most common methods to achieve this are to grit the bridges early or to install de-icing spray units. Within this project a further innovative method, the use of geothermal energy for heating the road surface was investigated. For this simulation series were carried out. Combined with these simulations also practical tests on a bridge, that was built for this purpose, were performed. Further tests took place on already existing bridges. This report gives important information and research findings being necessary to plan and to realize a road heating. The following aspects of such a system are considered: engineering design, thermal characteristics, mechanical strength, regulation strategies and economy. Furthermore examples of possible geothermal systems and design parameters are given. The results of the study show that a thermal activation of a steel bridge road surface by use of geothermal energy is feasible. The thermal performance is sufficient for the purpose. Concerning the mechanical strength, the durability tests that were performed so far showed no significant loss of strength. However, these tests have been conducted only in short term. To find a result in long term there is a need of further research. In summary the geothermal road surface heating provides the opportunity to reduce a premature freezing on road bridges by an environmental friendly approach. (A) The full text is available at http://bast.opus.hbz-nrw.de/volltexte/2012/391/pdf/B87b.pdf.