asphalt 05/20

6 Aktuell
Bast-Forschung
Temperierte Brücken
Zur Verringerung des Vereisungsrisikos auf Brücken kommt eine umweltfreundliche
Temperierung der Fahrbahn durch die Nutzung von Geothermie
in Betracht. Beim Ersatzneubau der Kanalbrücke Berkenthin über den
Elbe-Lübeck-Kanal wurde diese neuartige Technologie erstmals in Deutschland
realisiert. Planung, Umsetzung und Betrieb wurden im Rahmen eines
Pilotprojekts von der Bundesanstalt für Straßenwesen (Bast) begleitet. Die
bei dem Pilotprojekt gewonnenen Erkenntnisse bilden eine richtungsweisende
Grundlage für die Temperierung von Fahrbahnen im Straßenwesen.
Fahrbahnoberflächen von Brücken können
zu vorzeitiger Vereisung neigen, wenn sie
an ungünstigen Standorten wie beispielsweise
in der Nähe von Gewässern liegen. Als Gegenmaßnahme
bieten sich bislang ein intensivierter
Winterdienst oder Taumittelsprühanlagen
an, die jedoch als ökologisch bedenklich gelten.
Alternativ kommt eine Temperierung der
Fahrbahn durch die Nutzung von Geothermie
in Betracht. Die Bast begleitete den Ersatzneubau
der Kanalbrücke Berkenthin, die über eine
solche integrierte Temperierung verfügt. Ziel
war es, bei der Planung, der Umsetzung und im
Betrieb Erfahrungen zu sammeln sowie den
Zur Vermeidung glättebedingter Unfälle wurde für
die Kanalbrücke Berkenthin ein neues Konzept der
geothermischen Temperierung der Fahrbahn mittels
Heizregister entwickelt. (Quelle: Bast)
Nutzen der Maßnahme zu dokumentieren. Auf
dieser Grundlage sollten abschließend Empfehlungen
für weitere derartige Bauvorhaben
ausgesprochen werden.
Untersuchungsmethode
Die Kanalbrücke Berkenthin liegt in einer Senke
und überquert den Elbe-Lübeck-Kanal, weshalb
dort oftmals hohe relative Luftfeuchten
vorherrschen. Vor allem im Frühjahr und im
Herbst führt dies verstärkt zu Nebel- und Taubildung.
Folge ist ein zu erwartendes hohes
Vereisungsrisiko. Zur Vermeidung glättebedingter
Unfälle wurde für diese Brücke ein
neues Konzept der geothermischen Temperierung
der Fahrbahn mittels Heizregister entwickelt.
Durch Wärmezufuhr in den Brückenbelag
soll die vorzeitige Glättebildung auf der Fahrbahn
verhindert werden. Darüber hinaus kann
der Brückenbelag im Sommer durch Wärmeabführung
gekühlt werden, um einer Spurrinnenbildung
entgegenzuwirken.
Damit sich die Beheizung der Brücke dauerhaft
wirtschaftlich und umweltfreundlich
betreiben lässt, wurde auf die Nutzung von
gleichmäßig temperiertem Wasser aus dem
Untergrund gesetzt. Bereits vor Beginn des
Ersatzneubaus fand eine Erfassung des Temperaturverhaltens
des Brückenbelages auf der
alten Brücke statt. Der Einbau der Temperierungsanlage
auf der neuen Brücke wurde
dokumentiert. Im Fokus standen dabei die
Rohrregister, das Regelungssystem sowie das
Temperaturverhalten des Brückenbelags.
Ergebnisse
Entwickelt werden konnten grundsätzliche
Anforderungen an Systeme zur Temperaturerhöhung
in Brückenbelägen, die sich zum Teil
auch auf die Beheizung von Fahrbahnen auf
der freien Strecke übertragen lassen. Die
geringe Dicke des Brückenbelages, die Besonderheiten
der Unterlage und die Anfälligkeit
gegenüber schnellen Temperaturwechseln
können die Übertragbarkeit allerdings einschränken.
Bei einer oberflächennahen Anordnung
der Rohrregister hat die Brückenkonstruktion
selbst keinen entscheidenden Einfluss
auf die Wirksamkeit der Brückenheizung. Insbesondere
für die Aufheizzeit spielen unterschiedliche
Materialeigenschaften und Brückentypen
oder eine eventuelle Wärmeisolierung
an der Unterseite eine untergeordnete
Rolle. Das Abkühlverhalten des Belages korreliert
mit der Masse des Brückenbelages und der
Fahrbahnplatte, die als Wärmepuffer zur Verfügung
steht.
Da Stahlbrücken wegen der geringen Masse
der orthotropen Fahrbahnplatte anfälliger für
frühe Vereisung als Verbund- oder Betonbrücken
sind, kann hier der Einsatz von Temperierungsanlagen
besonders sinnvoll sein. Für die
Temperierung der Fahrbahnplatte ist die Art
der Energiequelle unerheblich, sofern jederzeit
ausreichend Energie zur Verfügung steht. Varianten,
die auf der Nutzung von Geothermie
basieren, gelten aber als besonders umweltfreundlich
und bei geeigneten Rahmenbedingungen
auch als wirtschaftlich.
Temperierungsanlagen eignen sich vorrangig
für den Einsatz bei neuen Brücken, bei
denen die notwendigen Versorgungseinrichtungen
schon bei der Planung berücksichtigt
werden können. Für einen wirtschaftlichen
Einsatz sollte die Temperierungsanlage nicht
im Dauerbetrieb betrieben, sondern mittels
eines für den jeweiligen Anwendungsfall optimierten
Mess-, Steuerungs- und Regelungssystems
bedarfsgerecht gesteuert werden.
Folgerungen
Die durch die Untersuchung gewonnenen
Erkenntnisse bilden eine richtungsweisende
Grundlage für die Temperierung von Fahrbahnen
im Straßenwesen. Bei möglichen Folgeprojekten,
speziell im Brückenbau, werden sich die
abgeleiteten bautechnischen Empfehlungen
als hilfreich erweisen.
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5|2020