Geothermische Temperierung von Brückenbelägen
PROJEKTBETEILIGTE:
Prof. Dr. R. Bracke (HS Bochum)
Prof. Dr. M. Mertens (HS Bochum)
Prof. Dr. A. Henk (Albert-Ludwigs-Universität Freiburg)
Dipl.-Ing. T. Eicker (HS Bochum)
Dipl.-Geol. J. Schiller (Albert-Ludwigs-Universität Freiburg)
AUFTRAGGEBER:
F&E Schwerpunkt Geothermie des MIWFT NRW
Die Studie untersucht die geologischen und bauphysikalischen Randbedingungen für die geothermische Temperierung von Brückenasphaltbelägen.
Im Sommer heizen sich Fahrbahnbeläge primär durch Sonneneinstrahlung auf Temperaturen von bis zu 60 °C auf. Diese starke Erwärmung begünstigt – zusammen mit dem zunehmenden Anteil des Schwerlastverkehrs – die unerwünschte Bildung von Spurrinnen im Fahrbahnbelag. Im Winter kann es auf Brücken zu einer unerwarteten Bildung von Eisglätte, dem sog. „Blitzeis“, kommen. Zurückzuführen ist dies auf die exponierte Lage von Brückenbauwerken, infolge derer diese schneller auskühlen als die angrenzenden Straßenabschnitte.
Die oben beschriebenen Vorgänge führen einerseits zu verkehrstechnischen Behinderungen und Gefahren und andererseits zu Schäden am Asphaltbelag und am Brückenkörper selbst. Durch eine jahreszeitabhängige Kühlung bzw. Beheizung kann diesen negativen Einflüssen entgegen gewirkt werden.
Im Rahmen dieser Studie werden am Beispiel der Kosterbrücke in Hattingen die Möglichkeiten einer Temperierung von Brückenbauwerken mittels Erdwärme untersucht. Das zugrunde liegende Konzept sieht vor, die Brücke im Sommer geothermisch zu kühlen und im Winter mit Hilfe der in den Sommermonaten abgeführten und nachfolgend im Boden gespeicherten Energie zu beheizen. Die Studie gliedert sich in zwei Teile:
Im ersten Teil werden die geo- und petrophysikalischen Eigenschaften des Untergrundes im Projektgebiet anhand von Kernbohrproben bestimmt und ausgewertet. Darauf aufbauend werden verschiedene Anlagensysteme, z.B. Heat Pipe System, betrachtet und modelliert.
Im bauphysikalischen Teil der Studie stehen die Erfassung der klimatischen Randbedingungen im Bereich der Kosterbrücke, die Simulation der Temperatureinwirkungen auf das Brückenbauwerk, bauphysikalische Untersuchungen an Bohrkernen verschiedener Asphaltsorten und die Dimensionierung des Rohrleitungssystems (Rohrleitungsabstand, Durchflusstemperatur und -geschwindigkeit) im Mittelpunkt der Arbeiten.
