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Temperierte Straße – Untersuchungen zur Realisation eines Demonstrators auf dem duraBASt

BASt-Bericht S 132

Markus Oeser, Nicolás Carreño, Lukas Renken, Dirk Kemper, RWTH Aachen, Institut für Straßenwesen
Reinhold Kneer, Matthias Höfler, Faruk Al-Sibai, RWTH Aachen, Lehrstuhl für Wärme- und Stoffübertragung
Rainer Hess, Samah Gouya, Durth Roos Consulting GmbH Bonn, Jörg zu Dohna, Christopher Steins, geoKOAX GmbH Gräfelfing
50 Seiten
Erscheinungsjahr: 2019
Preis: 15,50 €

Bestellung eines gedruckten Exemplars beim Fachverlag NW in der Carl Ed. Schünemann KG

Dieser Bericht steht auch kostenfrei im elektronischen BASt-Archiv ELBA zur Verfügung.

Während der Winterzeit sind die Verkehrssicherheit und der Verkehrsfluss auf Straßen und Gehwegen aufgrund auftretender Glätte erheblich beeinträchtigt. Herkömmliche Methoden, wie der Einsatz von Tausalzen, sind nicht zuletzt wegen ihrer Schäden an der Umwelt, den Fahrzeugen und dem Straßenkörper nur bedingt zukunftsträchtig.

Die Erfahrungen aus früheren Projekten, sowie die Kenntnisse der beteiligten Projektpartner, halfen bei der Modellierung, der Definition und dem Test unterschiedlicher Konstruktionsparameter von fünf verschiedenen Varianten in einer Teststrecke. Diese verfolgt das Ziel, im Sommer Wärmeenergie aus einer wasserdurchströmten Zwischenschicht des Straßenkörpers zu gewinnen, welche in geothermalen Wärmespeichern aufbewahrt und im Winter zur Temperierung der Straße genutzt wird.

Im Zuge dessen wurden für den Aufbau des Straßenkörpers zwei Varianten unter Verwendung von Rohrleitungssystemen, sowie drei Varianten mit einem Einbau einer Polyurethan-gebundenen, durchströmten Zwischenschicht entwickelt, durch welche jeweils Wasser floss. Dabei wurde sowohl die Korngröße als auch die Schichtdicke der Zwischenschicht variiert, um die Menge und die Fließgeschwindigkeit des Wassers zu kontrollieren.

Die anschließende Untersuchung widmete sich der Definition von Eigenschaften, welche den maximalen, thermischen Gewinn jeder Variante versprachen. Dazu standen Informationen einer nahegelegenen Wetterstation, sowie die vorher definierten Schichtparameter zur Verfügung. Hierauf folgte die Analyse und Bestimmung verschiedener Eigenschaften der Wärmespeicher.

Daraus resultierend erfolgte die Darlegung eines Gesamtsystems, in dem jeder Teil (Wärmepumpen, Ventile etc.) detailliert konstruiert und dimensioniert wurde. Schließlich wurde ein Überwachungsmodell zur genauen Beobachtung der Teststrecke beschrieben um diese nach deren Erbauung zu beaufsichtigen.

Dieses Forschungsprojekt legt die Informationen dar, welche zum Bau einer maßstabsgetreuen Demonstrationsstrecke einer temperierten Straße auf dem Testgelände der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) erforderlich sind.

Tempered road system – Investigation for the construction of a test track on the duraBASt

During the winter, traffic safety and traffic flow on roads and sidewalks are often affected due to harsh weather conditions like ice and snow. Common solutions, like deicing salts, are not sustainable since they have a negative impact on the environment, vehicles and roads.

Experience gained from former projects combined with the experience from the project partners were used to test, model and define the parameters for the construction of five different test track variants which goal is to harvest energy in the summer in the form of warm water, and storage it in geothermal probes to temper the roads in the winter.

Two variants using pipe registers with different laying pattern and three variants using a polyurethane bounded porous interlayer were defined. The grain size and thickness from the interlayer were varied to control the amount and velocity of water flowing through it.

A model was created to study and define the characteristics to maximize the thermal yield of each variant with the use of information of a nearby weather station and the previously defined layer characteristics. Afterwards, an analysis of the surroundings was performed to define the necessary characteristics of the geothermal probes.

The overall system was defined where every part (Buffer, heat pumps, valves etc.) of it was modelled, designed and dimensioned. Finally, a monitoring system was described to monitor the operation of the test track once it is built.

This research project summarizes the required information to build a real size tempered road demonstrator on the Federal Highway Research Institute’s (BASt) test track.

  • Kontakt

    Bundesanstalt für Straßenwesen
    Brüderstraße 53
    51427 Bergisch Gladbach
    Info-Service
    Telefon: 02204 43-9101
    Fax: 02204 43-2550
    info@bast.de

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