Geothermisches Brückenheizungssystem

Eisfreie Brücken durch umweltfreundliche Temperierung

Dipl.-Ing. (FH) Daniel Gottschalk

Fahrbahnoberflächen von Brücken, insbesondere die von Stahlbrücken, vereisen im Winter wesentlich schneller als freie Streckenabschnitte. Damit wird das Unfallrisiko deutlich erhöht und der Winterdienst ist zu frühzeitigem Einsatz gezwungen, selbst wenn der allgemeine Straßenzustand dies noch nicht erfordert. Alternativ werden auf Brücken Taumittelsprühanlagen installiert.

Dies bedeutet dann jedoch zusätzliche Kosten für Investition und Betrieb sowie Wartung und Instandsetzung  und zusätzlich bewirkt der vermehrte Einsatz von Taumitteln gerade auf Stahlbrücken erhöhte Bauschäden aufgrund von Korrosion. Darüber hinaus ist der erhöhte Taumitteleinsatz ökologisch bedenklich. Der Polymerspezialist REHAU hat sich dieses Problems angenommen und im Rahmen eines Forschungsprojektes, das von der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) initiiert und von der Rheinisch-Westfaelischen Technischen Hochschule Aachen (RWTH) sowie der Universität der Bundeswehr München ausgeführt wurde, ein Rohrsystem für eine geothermische Brückenheizung entwickelt, Abb.1.

Forschungsprojekt: Zielsetzung des Forschungsprojektes war es, ein System für eine Brückenheizung  „insbesondere für Stahlbrücken“  zu entwickeln, das die Fahrbahnbedingungen auf der Brücke denen der angrenzenden Straßen angleicht.

Es wurde ausdrücklich nicht gefordert, dass die Brückenheizung unter allen Bedingungen die Brücke schneeund eisfrei hält, denn wenn der Winterdienst wegen verschneiter oder vereisungsgefährdeter Straßen ohnehin ausrücken muss, kann und wird er auch die Brücken auf seinem Weg freiräumen und streuen. Die besondere Herausforderung für REHAU war bei diesem Projekt, dass Stahlbrücken üblicherweise eine Fahrbahn aus Gussasphalt aufweisen  und dieser bei etwa 240°C aufgetragen wird. Deshalb kamen in der Vergangenheit nur Stahl- oder Kupferrohre für diese Anwendung in Frage. Deren Nachteile sind jedoch die hohen Kosten für das Rohrsystem und die wesentlich aufwändigere Installation, deren Korrosionsgefährdung sowie die möglicherweise beschränkte Haftung zwischen dem Metall und dem Gussasphalt.

Hierdurch kann es zum Eindringen von Feuchtigkeit zwischen Rohr und Asphalt kommen und zu entsprechenden Asphaltschäden beim Gefrieren dieser Feuchtigkeit. Wie bereits ausgeführt, war die Zielsetzung des Systems nur die Angleichung des Fahrbahnzustandes an den der angrenzenden Straßen; das bedeutet, dass Temperaturen unterhalb des Gefrierpunktes von Wasser auftreten.

Weiteres Anliegen des Projektes war es, den Energiebedarf für den Betrieb des Systems möglichst gering zu halten. Einflussgrößen dafür sind die effiziente Erschließung der geothermischen Wärmequelle und die thermische und hydraulische Auslegung des Systems. Dies beinhaltet beispielsweise auch die Wahl der Rohrquerschnitte, der Verlegeabstände, der Pumpen oder der Steuerung.