BESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einerseits eine Anordnung zum Eisfreihalten von Fahrbahnflächen gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, insbesondere für Brükken, Rampen und exponierte Strassenabschnitte, z.B. in Kurven, Wäldern usw., und andererseits betrifft sie ein Verfahren zu ihrem Betrieb.
Bis zum heutigen Tag werden Fahrbahnflächen wie Strassen usw. während der Winterzeit vorwiegend mittels der traditionellen Methoden der Schneeräumung und nachträglichen oder vorsorglichen Salzstreuung von Schnee und Eis befreit bzw. deren Ablagerung bzw. Bildung verhindert. Diese Verfahren sind nicht nur sehr kostenintensiv, sondern oft auch zu langsam bzw. kommen zu spät, um schwere Verkehrsbehinderungen oder sogar Unfälle wegen glatten Strassen zu verhindern. Ein anderes, ebenfalls bekanntes Verfahren, um diese Nachteile zu umgehen, besteht in der Heizung der Fahrbahnfläche mittels elektrischer Energie und Heizschlangen.
Dieses Verfahren kann aber unter anderem aus Kostengründen und Mangel an Strom und dessen Zuleitungen nicht generell angewendet werden. Es kommt daher nur bei Garagenausfahrten oder an ähnlichen Stellen zur Anwendung und ist ungeeignet, die weitverbreiteten Probleme im Zusammenhang mit der Eisbildung auf Brücken und anderen kritischen Strassenabschnitten in vertretbarer Art und Weise mit vernünftigem finanziellem Aufwand zu lösen.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung und ein Verfahren vorzuschlagen, die die Nachteile der bekannten Problemlösungen nicht aufweisen und mit vertretbarem Aufwand überall einsetzbar sind, wo die konventionelle Räumung der Fahrbahnflächen ungenügende Ergebnisse erbringt.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe einerseits durch eine Anordnung gemäss dem Patentanspruch 1 und andererseits durch ein Verfahren gemäss dem Patentanspruch 4 gelöst.
In der folgenden Beschreibung wird eine vorteilhafte Ausführungsvariante der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Detail beschrieben. Letztere zeigt in der einzigen Figur einen Querschnitt durch eine vorteilhafte Anordnung am Beispiel einer Brücke mit schematisch eingetragenem Steuer- und Regelkreis.
In der Figur erkennt man einen Stützpfeiler 1, beispielsweise einer Autobahnbrücke, im Schnitt. Auf dem Stützpfeiler 1 ruht eine Brückenplatte 2, in deren Oberbelag 3 ein Register 4 aus Rohren, vorteilhafterweise Kunststoffrohren, verlegt ist. Dieses Register 4 ist mit einem Vor- und einem Rücklauf 5 bzw. 6 verbunden, welche mit einer Erdsonde 7 im Boden 8, in welchem der Stützpfeiler 1 verankert ist, kommunizieren. Vorteilhafterweise geschieht dies über eine Wärmepumpe 9 und zumindest eine, besser zwei Umwälzpumpen 12, 13, die über einen Regler 10 und einen Fühler 11 in an sich bekannter Art und Weise gesteuert werden.
Mit einer solchen Anordnung ist es möglich, in der kalten Jahreszeit bei Bedarf, insbesondere bei Frost und hoher Feuchtigkeit der Fahrbahnoberfläche oder hoher relativer Feuchtigkeit der Umgebungsluft, dem Erdreich Wärme zu entziehen, um damit die Fahrbahnoberfläche soweit zu erwärmen, dass sich kein Eis bilden und kein Schnee ablagern kann. Während der warmen Jahreszeit, wenn der Oberbelag 3 der Fahrbahn durch die Sonneneinstrahlung aufgeheizt wird, kann in umgekehrter Richtung diese überschüssige Wärme über das Register 4 und die Erdsonde 7 in den als Kollektor wirkenden Boden 8 geleitet werden.
Derart ist es erstmals möglich, die sich negativ auf den Fahrbahnoberbau auswirkenden extremen Temperaturunterschiede zwischen Sommerhöchst- und Winterniedrigsttemperaturen zu verringern und die Fahrbahn dauernd griffig zu halten, indem ihre Oberfläche in einem dafür vorteilhaften Temperaturbereich gehalten wird.
Es ist selbstverständlich, dass sich die erfindungsgemässe Anordnung je nach den Gegebenheiten und dem notwendigen Aufwand für deren Steuerung im Rahmen der bekannten Steuerungstechnik beliebig steuern lässt. Da diese Technologie zum Stand der Technik gehört, wird sie hier nicht näher beschrieben.
Der Fachmann erkennt leicht, dass die vorliegende erfindungsgemässe Anordnung und das Verfahren für ihren Betrieb gegenüber allen bekannten Verfahren und Methoden der Reinigung von Strassenoberflächen von Schnee und Eis sowie die Vorbeugung gegen Vereisung ganz wesentliche Vorteile aufweisen. Insbesondere deshalb, weil sie relativ kostengünstig ist, da nach den Investitionskosten zur Verlegung des Registers und der Erdsonden nurmehr sehr wenig Fremdenergie zu ihrem Betrieb benötigt wird und sie nahezu wartungsfrei und vollautomatisch arbeitet. Weiter dürften sich in der Praxis die Installationskosten zumindest teilweise durch wesentlich kleinere Reparaturkosten an der Fahrbahn sowie der Brückenkonstruktion amortisieren. Im weiteren ist das erfindungsgemässe Verfahren sehr umweltfreundlich, wird doch kein Streusalz mehr benötigt.
Selbstverständlich eignet sich die erfindungsgemässe Anordnung sowohl für den Einbau in neue Strassenabschnitte als auch für den nachträglichen Einbau bei solchen Fahrbahnabschnitten, bei denen wegen Frost- oder anderen Schäden der Oberbau erneuert werden muss.
Die hiervor beschriebene vorteilhafte Ausführungsvariante mit Energierückführung im Sommer kann in verschiedener Hinsicht verändert und auch vereinfacht werden, wo dies angezeigt erscheint. Insbesondere kann auf die Rückgewinnung von Energie im Sommer verzichtet werden und gegebenenfalls eine ganz einfache Steuerung einer einzigen Umwälz pumpe gewählt werden. Weitere Anpassungen an die gegebenen Verhältnisse und die gestellten Anforderungen sind durch den Fachmann ohne erfinderisches Dazutun problemlos realisierbar. Ebenso ist die Dimensionierung der einzel-nen Komponenten der Anordnung jedem Fachmann geläufig.
Fahrbahn- beziehungsweise Einfahrrampenheizungen in gebäudenahem Bereich, insbesondere an öffentlichen Bauten usw., können im Sommer zusätzlich für die Energiegewinnung zur Brauchwassererwärmung miteinbezogen werden.
Die dafür notwendigen Steuereinrichtungen sind bereits bekannt.
DESCRIPTION
The present invention relates on the one hand to an arrangement for keeping road surfaces free of ice according to the preamble of claim 1, in particular for bridges, ramps and exposed road sections, e.g. in curves, forests, etc., and on the other hand it concerns a method for their operation.
To this day, road surfaces such as roads etc. have been freed from snow and ice, or their deposition or formation has been prevented during the winter, mainly using the traditional methods of snow removal and subsequent or precautionary salt spreading. These procedures are not only very expensive, but often too slow or too late to prevent serious traffic problems or even accidents due to slippery roads. Another, also known method to avoid these disadvantages is to heat the road surface by means of electrical energy and heating coils.
However, this method cannot be used in general for reasons of cost and lack of electricity and its supply lines. It is therefore only used for garage exits or similar places and is unsuitable to solve the widespread problems related to ice formation on bridges and other critical road sections in a reasonable manner with reasonable financial expenditure.
The present invention is therefore based on the object of proposing an arrangement and a method which do not have the disadvantages of the known problem solutions and can be used with justifiable outlay wherever the conventional clearing of the carriageway surfaces produces insufficient results.
According to the invention, this object is achieved on the one hand by an arrangement according to claim 1 and on the other hand by a method according to claim 4.
In the following description, an advantageous embodiment variant of the invention is described in detail with reference to the drawing. The latter shows in the single figure a cross section through an advantageous arrangement using the example of a bridge with a schematically entered control and regulating circuit.
In the figure, a pillar 1, for example a motorway bridge, can be seen in section. A bridge plate 2 rests on the support pillar 1, in the upper covering 3 of which a register 4 made of pipes, advantageously plastic pipes, is laid. This register 4 is connected to a forward and a return 5 or 6, which communicate with an earth probe 7 in the ground 8, in which the support pillar 1 is anchored. This is advantageously done via a heat pump 9 and at least one, better two circulation pumps 12, 13, which are controlled via a controller 10 and a sensor 11 in a manner known per se.
With such an arrangement, it is possible to extract heat from the ground in the cold season, if necessary, especially when there is frost and high humidity of the road surface or high relative humidity of the ambient air, in order to heat the road surface to such an extent that no ice forms and no snow can deposit. During the warm season, when the top surface 3 of the roadway is heated by the sunlight, this excess heat can be conducted in the opposite direction via the register 4 and the earth probe 7 into the floor 8 acting as a collector.
In this way, it is possible for the first time to reduce the extreme temperature differences between summer high and winter low temperatures, which have a negative impact on the road surface, and to keep the road permanently handy by keeping its surface in a temperature range that is advantageous for this.
It goes without saying that the arrangement according to the invention can be controlled as desired depending on the circumstances and the effort required to control it within the scope of the known control technology. Since this technology belongs to the state of the art, it is not described in more detail here.
The person skilled in the art will readily recognize that the arrangement according to the invention and the method for its operation have very significant advantages over all known methods and methods for cleaning road surfaces from snow and ice, as well as the prevention of icing. In particular, because it is relatively inexpensive, since after the investment costs for laying the register and the geothermal probes, very little external energy is required for their operation and it works almost maintenance-free and fully automatically. In practice, the installation costs should also be amortized, at least in part, by significantly lower repair costs for the roadway and the bridge structure. Furthermore, the method according to the invention is very environmentally friendly, since no road salt is required.
Of course, the arrangement according to the invention is suitable both for installation in new road sections and for retrofitting in road sections in which the superstructure has to be replaced due to frost or other damage.
The advantageous embodiment variant described above with energy recirculation in summer can be changed in various respects and also simplified where this appears appropriate. In particular, there is no need to recover energy in summer and, if necessary, a very simple control of a single circulation pump can be selected. Further adaptations to the given conditions and the requirements can be easily implemented by the person skilled in the art without inventive intervention. The dimensioning of the individual components of the arrangement is also familiar to any person skilled in the art.
Roadway heating or entry ramp heaters in the vicinity of the building, in particular on public buildings etc., can also be included in summer for energy generation for domestic water heating.
The necessary control devices are already known.