AT407763B

AT407763B - Verkehrsweg, insbesondere für kraftfahrzeuge

Info

Publication number: AT407763B
Application number: AT158397A
Authority: AT
Inventors: Heinz Ing Doetzl; Helmut Dipl Ing Federspiel; Walter Ing Krakhofer; Reinhard Dipl Ing Steiner; Gerhard Dipl Ing Wedam
Original assignee: Verbund Austrian Hydro Power A; Porr Allg Bauges
Priority date: 1997-09-19
Filing date: 1997-09-19
Publication date: 2001-06-25
Also published as: EP0903439A3; ATA158397A; DE59811649D1; EP0903439A2; EP0903439B1

Description

Die Erfindung hat einen Verkehrsweg, z. B. Strasse, Brücke, Parkplatz, Rollbahn, Gehweg, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer bituminösen Deckschichte und einem Rohrleitungssystem für Fluide zur Temperierung der Deckschichte zum Gegenstand.

Verkehrswege haben die Aufgabe, die Dislozierung von Gütern und Menschen zu ermöglichen bzw. zu erleichtern. Die Ausgestaltung der Verkehrswege ist von den topographischen und klimatischen Bedingungen abhängig. Bei den klimatischen Bedingungen ist die Frage der Niederschläge sowie der Temperatur in der Regel von grösserer Bedeutung als die Einflussfaktoren, welche durch Wind und Flüsse bedingt sind.

Die Temperatureinflüsse bei Verkehrswegen bedingen einerseits auf Grund der Wärmedehnung des Belages des Verkehrsweges bei extremster Beanspruchung von im wesentlichen starren Belägen ein Aufschüsseln desselben, wie es beispielsweise bei Betonplatten bekannt ist, oder wenn bituminöse Schichten vorgesehen sind, eine Erniedrigung der Druckfestigkeit und somit werden bei Belastung des Strassenbelages durch Räder, wie beispiels- weise von Kraftfahrzeugen, Flugzeugen u dgl. Spurrinnen bedingt, die in späterer Folge bei Niederschlägen zu wasserführenden Rinnen und Pfützen führen, welche das Aquaplaning von Fahrzeugen fördert.

Neben der Auswirkung erhöhter Temperatur sind auch die Auswirkungen bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt von Wasser zu berücksichtigen. Um die Verkehrssicherheit von Kraftfhr- zeugen zu erhöhen, ist es bereits bekanntgeworden, die Deckschichten mit sogenannten Auftau- mitteln zu beaufschlagen. Eines der am weitest verbreiteten Auftaumittel stellt das Steinsalz dar. Neben den Belastungen der Umwelt durch Steinsalz, das in der Stadt über die Oberflächenwä$ser in das Kanalsystem und somit in die Kläranlagen und anschliessend in die Flüsse gelangt, besteht Korrosionsgefahr für Metalle, insbesondere Stahl. Der Korrosionsgefahr bei den Kraftfahrzeugen wurde durch Einsatz von verzinkten oder mit anderen Oberflächenschutzmittel behandelten gen chen Rechnung getragen.

Bei Tragwerken, sei es Brücken oder andere befahrene Hochbauten, besteht jedoch die Gefahr, dass durch das auf der Oberfläche aufgebrachte Auftaumittel, in der Regel Steinsalz, eine Korrosion der Armierungen eintritt, so dass die Standzeit derartiger Konstruktionen durch die Auftausalze wesentlich begrenzt werden kann.

Anstelle von Auftausalzen wurde in verbauten Gebieten Splitt zum Einsatz gebracht, weicher einerseits die Sicherheit von Verkehrswegen nicht so nachhaltig verbessert, wie die Verwendung von Auftaumitteln und andererseits stellt der Splitt auf Grund seiner durch die Fahrzeuge bedingten Zerkleinerung eine ausserordentliche Staubbelästigung dar, die nicht nur optische, sondern auch gesundheitliche Folgen für die Bewohner hat.

Aus diesen Gründen wurde bereits versucht, die Oberflächentemperatur von Strassenbelägen über eine Heizung zu erhöhen. Hierfür ist es bekannt, elektrische Heizleiter, beispielsweise in die Ein- und Ausfahrt von Garagen, u. zw. in die Betontragschichte, einzubauen. Elektrische Energie erlaubt zwar eine einfache Anwendung, da die Umwandlung von elektrischer Energie in Wärmeenergie ohne weitere Wärmeleitmittel möglich ist. Der Einsatz der elektrischen Energie ist jedoch nur begrenzt möglich, da dieselbe erst durch Umwandlung von anderen Energiearten in kinetische Energie und Umwandlung derselben in elektrische Energie erhalten werden kann, so dass auf Grund des jeweils eintretenden Energieverlustes bei jeder Umwandlung die elektrische Energie eine besonders aufwendige Energieart darstellt.

In der CH-664 178-A wird eine Anordnung zum Eisfreihalten von Fahrbahnflächen beschrieben, welche besonders für Brücken geeignet sein soll. Hierbei wird in den Oberbelag ein Register aus Kunststoffrohren eingelegt, durch welches ein Wärmeträgerfluid gepumpt wird. Das Fluid wird in einer Erdsonde mit oder ohne Wärmepumpe erwärmt. Diese Vorrichtung kann nicht nur zur Erwärmung der Oberfläche des Strassenbelages dienen, sondern auch zur Abkühlung derselben, wobei dann die durch das Fluid aufgenommene Wärme in der Erdsonde an die Umgebung abgegeben wird und so die Erde als Wärmespeicher dient. Dadurch, dass das Register aus Rohren in dem Deckbelag angeordnet ist, muss bei der Fertigung des Deckbelages auf die Beschaffenheit der Rohre, z. B.

Temperaturbeständigkeit, Druckfestigkeit u. dgl., besonders Rücksicht genommen werden, wobei weiters das Erfordernis eines geringen Abriebes, hohe Druckfestigkeit, hoher Verschiebewiderstand von Reifen auf dem Strassenbelag berücksichtigt werden muss. Weiters muss, um eine entsprechende Wirksamkeit zu erreichen, die Wärmeleitfähigkeit des Belages berücksichtigt werden.

Eine weitere Ausführungsform einer Heizung für Strassen wird in der WO 82/01386

beschrieben. Bei dieser Konstruktion wird ein Rohrleitungssystem in der Deckschichte einer Strasse, weiche dort als Estrich bezeichnet wird, eingelegt. Besonderes Augenmerk wird hierbei der unterschiedlichen Wärmedehnung zwischen der Deckschicht und den Rohren gewidmet, da in den jeweiligen schlangenförmig verlegten Rohren an den Wendestellen Raum für die Dehnung und Kontraktion der Rohrleitungen gegenüber der Deckschichte gewährleistet sein soll. Als Fluid dient Kaltwasser aus einem Gewässer, u. zw. Fluss, See oder Meer. Auch wird der Einsatz von Wärmepumpen vorgeschlagen.

Nachteilig bei dieser Konstruktion ist erneut, dass das Rohrsystem in der obersten, also der Deckschichte, eingebettet ist, so dass nur schwer den unterschiedlichen Anforderungen, wie bereits oben ausgeführt, Rechnung getragen werden kann, wobei weiters die Gefahr besteht, dass die Hohlräume durch Niederschlagswässer gefüllt werden, so dass bei Extremtemperaturen oder bei nicht wirksamem Heizsystem die Oberfläche der Strasse durch Frostaufsprengungen, bedingt durch das Wasser in den Ausnehmungen völlig zerstört wird.

Aus der EP-0 488 305-A1 wird eine Asphaltstrasse bekannt, bei welcher ein Drahtnetz mit darauf fixierten Kunststoffrohren im Asphaltbeton angeordnet ist. Dieser Asphaltbeton ist direkt auf der Strassenbettung angeordnet und kann noch von einer weiteren Asphaltbetonschichte überdeckt sein Bei einer derartigen Konstruktion besteht die Gefahr, dass die Kunststoffrohre durch das Strassenbett unterhalb des Stahlgitters verletzt werden, wobei weiters kein Schutz des Untergrundes gegen Oberflächenwässer gegeben ist. Zum leichteren Einbau der Kunststoffrohre in den Asphaltbeton ist vorgesehen, während des Einbaues die Kunststoffrohre mit kaltem unter Druck stehendem Wasser von innen zu beaufschlagen. Als Material für die Kunststoffrohre wird vernetztes Polyethylen angeführt.

Beim Einbau der Rohre besteht bei zu grossen Temperaturunterschieden zwischen Asphalt und dem Fluid die Gefahr, dass der Asphalt die Rohre nicht vollflächig umschliesst, womit der erforderliche Wärmeübergang nicht gegeben ist.

Eine Anordnung zum Beheizen und/oder Kühlen einer Schichte aus, insbesondere bituminösen, Baustoffen wird in der DE-34 07 927-A1 beschrieben. Hierbei ist oberhalb eines Wärmespeichers eine Strasse angeordnet, die eine Tragschichte aus Asphaltbeton oder Beton aufweist, auf welcher eine obere Deckschichte aus Asphaltbeton angeordnet ist, in welcher Rohrleitungen für ein Fluid vorgesehen sind. Diese Rohrleitungen sind mit einem Wärmetauscher der in den Wärmespeicher unterhalb der Strasse ragt, verbunden. Das in den Rohrleitungen fliessende Fluid wird durch eine eigene Pumpe, die über Wärmefühler gesteuert wird, durchgeführt. Das Rohrleitungssystem weist somit eine geringe Entfernung zur Oberfläche auf. Diese Oberflächenschicht muss somit wieder eine breite Eigenschaftspalette aufweisen, die der Gesamtheit der Eigenschaften nicht Rechnung tragen kann.

Einerseits muss eine hohe Druckfestigkeit gegeben sein; während der Einbettung darf keine wesentliche Verformung der Rohrleitung stattfinden ; Wärmeleitfähigkeit muss besonders hoch sein ; Unterschied der Wärmedehnungskoeffizienten zwischen Belag und Rohrleitungssystem soll so gering wie möglich sein oder es müssen entsprechende Dehn- räume vorgesehen werden ; Beaufschlagung der gesamten Konstruktion durch Oberflächen- wässer kann nicht verhindert werden; bei Ausfall der Heiz- oder Kühlsysteme wird eine Zerstörung des Verkehrsweges bevorzugt eintreten.

Eine Heizung für Strassen wird aus der DE 44 38 151 A1 bekannt, die wie folgt aufgebaut wird.

Auf einem Bettmaterial, das aus Sand und Kies besteht, also ungebunden ist, wird eine Schicht aus Aluminiumstücken, z. B. Spiralen, angeordnet, auf welche Hanfmatten abgelegt werden. Auf diese werden Heisswasserrohre abgelegt, die in einer Schicht aus einem trockenem Gemisch aus Sand und Zement eingebettet sind, die ihrerseits eine oberste Asphaltschicht trägt. Die trockene Schichte aus Sand und Zement soll bei Benützung der Strasse durch eintretendes Wasser abbinden, wobei weiters die Aluminiumschicht in ein bis sechs Jahren aufgelöst sein soll. Die tragende Schicht, u. zw. das Bettungsmaterial, ist ungebunden, so dass kein Ausgleich von Kräften stattfinden kann, wobei weiters oberhalb desselben keine Feuchtigkeitssperre vorgesehen ist, so dass Wasser in diese Schicht eintreten kann, wodurch Frostschäden selbst in der unteren Schicht bedingt sind.

Die Oberflächenbeheizungsanordnung gemäss DE 22 39 993 A1 weist elektrische Heizkabel auf, die über Randleisten, in welche Nuten eingeformt sind, auf einem Untergrundbeton aufliegen. Die Heizleiter werden in einer Mischung aus Sand und Harz eingebettet, auf welche ein Deckbelag aus Mörtel harz und Sand aufgebracht ist. Eine derartige Strassenbeheizung weist einerseits keine Feuchtigkeitssperre auf und andererseits sind die Wärmetauscherflächen aufgrund der nur gering

zu dimensionierenden Heizleiter besonders klein gehalten, so dass die Trägheit des Systems zusätzlich zur an sich schlechten Wärmeleitfähigkeit der hier angeführten Schichten besonders gross ist.

Die Nutzung der Erdwärme zur Beheizung von Strassenbelägen wird in der FR 25 87 049 A1 beschrieben, wobei Rohrleitungssysteme von der Strasse in die erwärmten unteren Bereiche der Erde geleitet sind, so dass durch Zirkulation von Wärmeträgermedien eine Heizung der Strasse erfolgen kann.

In der DE 38 28 209 wird eine Verkehrsfläche, Sportfläche od. dgl. beschrieben, wobei unter einer Deckschicht aus hydraulisch oder bituminös gebundenen Zuschlagsstoffen eine Frostschutzschicht vorgesehen ist, die über eine Feuchtigkeitssperre auf einem Planum aufliegt.

In der SU 1 728 325 A1 wird ein dreischichtiger Belag beschrieben, welcher jedoch kein Rohrleitungssystem zur Temperierung einer Deckschichte aufweist.

In der SU 1 482 990 A wird die Strukturierung einer Unterbodenkonstruktion beschrieben, wobei eine obere Deckschichte vorgesehen ist, unterhalb welcher in Abstand von derselben eine Rohrleitung angeordnet ist. Diese Rohrleitung ist jedoch keinesfalls dazu geeignet, eine Deckschichte, die von dieser in Abstand über einen Luftpolster angeordnet ist, zu erwärmen.

Die vorliegende Erfindung geht von einem Stand der Technik aus, wie er durch die DE 34 07 927 gegeben ist.

Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Verkehrsweg zu schaffen, der ein Kühlen und Heizen der Deckschicht mit einfachen Mitteln, vorzugsweise mit Wärmeentnahme oder-abgabe in unmittelbarer Umgebung, erlaubt. Weiters soll erreicht werden, dass ein im Verkehrsweg angeordnetes Rohrleitungssystem einer geringeren mechanischen Beanspruchung, insbesondere Druckbeaufschlagung, unterliegt, der herkömmliche Deckbeläge mit hervorragenden Eigenschaf- ten in Gleitfestigkeit und Abriebsbeständigkeit aufweisen kann und bei Ausfall des Kühl- und Heizsysteme eine vorzeitige Zerstörung des Verkehrsweges verhindern kann.

Der erfindungsgemässe Verkehrsweg, z. B. Strasse, Brücke, Parkplatz, Rollbahn, Gehweg, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer bituminösen, gegebenenfalls kunststoffmodifizietten, Deckschicht, insbesondere aus Gussasphalt, einer Ausgleichsschicht, einer unteren gebundenen Tragschicht und einem Rohrleitungs-System, welches mit Metall und/oder Kunststoff aufgebaut ist für Fluide zur Temperierung der Deckschichte, Wärme- und Pumpmittel für die Fluide, besteht im wesentlichen darin, dass das Rohrleitungssystem zumindest teilweise in der insbesondere bituminö- sen, gegebenenfalls kunststoffmodifizierten, Ausgleichsschichte angeordnet ist, unterhalb welcher in Abstand zum Rohrleitungssystem eine Feuchtigkeitssperre, z. B. ein Geotextil, oberhalb der unteren gebundenen Tragschichte, vorzugsweise in situ aus Beton aufgebaut, angeordnet ist.

Durch das Vorsehen einer Ausgleichsschichte zwischen der bituminösen Deckschichte und der unteren gebundenen Tragschichte wird den unterschiedlichen thermischen Beanspruchungen Rechnung getragen. Es wird weiters eine Beschädigung der Rohrleitungen besonders vorteilhaft verhindert, da die Deckschichte selbst bei Sonneneinwirkung die Druckbelastungen aufnehmen und über eine grössere Fläche als die der primären Druckbeanspruchung entspricht an die Tragschichte weitergeben kann, die ihrerseits den Druck weiter ausgleicht und auch eine Veränderung der Rohrleitung, z. B. Verdellung, entgegenwirkt. Damit ist sichergestellt, eine vollflächige Umschliessung der Rohrleitung nicht nur unmittelbar nach Fertigstellung des Verkehrsweges, sondern auch nach Jahren des Betriebes mit unterschiedlichsten Witterungsbedingungen, gegeben ist.

Durch bituminöse Deckschichten wird die Absorption von Wärmestrahlen begünstigt, so dass auch während der kalten Jahreszeiten eine bevorzugte Erwärmung der Deckschichte eintritt. Durch eine untere gebundene Tragschichte kann eine plane Aufnahme für die Rohrleitungssysteme erreicht werden, womit die Zerstörung durch Eindringung von Unebenheiten in die Rohrleitungssystme von unten konstruktiv verhindert werden kann. Durch die Wärme- und Pumpmittel für das Fluid kann eine Wärmeeinbringung ohne elektrische Heizelemente, Wärmestrahler od. dgl. verwirklicht werden.

Mit der Anordnung des Rohrleitungssystems in die insbesondere bituminöse, gegebenen- falls kunststoffmodifizierte, Ausgleichsschichte wird eine Trennung zwischen Einbettungsmaterial für das Rohrleitungssystem und Deckschichte erreicht, so dass für beide eine optimierte Zuam- mensetzung verwendet werden kann. Da eine Artgleichheit der Deckschichte und der Ausgleiphs- schichte vorliegen kann, ist eine besonders gute gleichmässige Wärmeleitfähigkeit zwischen den beiden Systemen gewährleistet, wobei die Ausgleichsschichte als solche den unterschiedlichen
Wärmedehnungen und mechanischen Beanspruchungen zwischen Deckschichte und Untergrund

Rechnung trägt, welche durch eine gebundene Tragschichte, insbesondere aus in situ erhärteten Beton aufgebaut ist.

Das Rohrleitungssystem ist zur Gänze von der Ausgleichsschichte umgeben und oberhalb einer Feuchtigkeitssperre angeordnet, womit ein Eindringen der Feuchtigkeit in die untere Tragschichte vermieden wird. Weiters ist sichergestellt, dass das Rohrleitungssystem die Feuchtigkeitssperre nicht verletzt, da sie in Abstand zu derselben angeordnet ist. Eine derartige Konstruktion stellt sicher, dass auch bei Ausfall des Rohrleitungssystems in Extremsituationen, wie Störung der Wärme- und Pumpenmittel oder ausserordentlich tiefe Temperaturen, keine Zerstörung des Verkehrsweges stattfindet.

Beträgt die Korngrösse der Zuschlagsstoffe der Deckschicht 6 mm bis 30 mm, insbesondere 8 mm bis 22 mm, und die der Ausgleichsschichte 0 mm bis 15 mm, insbesondere 0 mm bis 11 mm, so können diese beiden Schichten ihre Aufgaben besonders vorteilhaft erfüllen. Die Deckschichte kann eine besonders hohe Abriebbeständigkeit aufweisen, wobei gleichzeitig eine gute Kraftverteilung von der Deckschichte auf die Zwischenschichte erreicht wird Durch die Angabe Korngrösse 0 mm soll zum Ausdruck gebracht werden, dass auch Körner unter 1 mm vorliegen können, womit eine besonders vollflächige Umschliessung der Rohrleitungssysteme gewährleistet ist, wobei weiters durch eine optimale Zusammenstellung der Korngrössenverteilung eine in sich, u. zw. bereits ohne Bindemittel tragfähige Schichte erreichbar wäre, die durch den Zusatz von Bindemittel besonders druckfest gestaltet werden kann.

Ist das Rohrleitungssystem in Abstand zur Deckschichte angeordnet, so ist sichergestellt, dass selbst in dem Übergangsbereich zwischen Deckschichte und Ausgleichsschichte keine negative gegenseitige Beeinflussung zwischen Rohrleitungssystem und Deckschichte stattfinden kann.

Liegt die Feuchtigkeitssperre auf einer Betonschichte unmittelbar, gegebenenfalls über eine Sand- oder Ausgleichsschichte, auf, so wird die Feuchtigkeitssperre mechanisch stabil gestützt, so dass dieselbe besonders einfach gegen Zerstörung gesichert ist, wobei gleichzeitig der Beton vor dem Eindringen von Feuchtigkeit selbst durch Nebenströme im Wasser geschützt ist.

Ist das Rohrleitungssystem mit Rohrleitungen aus rostfreiem Stahl aufgebaut, so kann sowohl die bituminöse Ausgleichsschichte als auch die bituminöse Deckschichte mit jeder beliebigen Temperatur aufgebracht werden, wobei weiters eine besonders hohe Korrosionsfestigkeit der Rohrleitung, selbst bei Unfällen, gegeben ist, wenn aggressive Mittel auf die Strassenoberfläche gelangen, die zwar die bituminösen Schichten nicht zerstören, jedoch aggressiv für andere Materialien sind.

Ist das Rohrleitungssystem mit Rohrleitungen mit unrundem Querschnitt, z. B. quadratisch, elliptisch, aufgebaut, so kann eine Optimierung zwischen Strömungswiderstand in den Rohrleitungen und Grösse der Wärmetauscherflächen erreicht werden. Je stärker der Querschnitt vom kreisrunden Querschnitt abweicht, umso grösser werden die Wärmetauscherflächen, jedoch auch der Strömungswiderstand des Fluides.

Sind die Rohre des Rohrleitungssystems in der Ausgleichsschichte von der Ausgleichsschichte vollflächig umschlossen, so ist eine gleichmässige Druckbeaufschlagung der Rohr durch die Ausgleichsschichte gegeben, wie dies bei der Druckbeaufschlagung von Körpern in Flüssigkeiten bekannt ist.

Weist das Rohrleitungssystem in der Ausgleichsschichte S- oder lyraförmige Dehnungskompensationsbereiche auf, so kann den unterschiedlichen Wärmedehnungskoeffizienten zwischen dem Material der Rohrleitung und dem der Ausgleichsschichte besonders günstig Rechnung getragen werden, wobei gleichzeitig auf Grund der Beschaffenheit der Ausgleichsschichte und der der Deformationsmöglichkeit des Rohrleitungssystemes die Entstehung von unerwünschten Hohlräumen im wesentlichen vermieden werden kann.

Ist das Rohrleitungssystem in der Ausgleichsschichte mit einem Gitter, insbesondere Streckmetallgitter verbunden, so kann einerseits ein besonders leichtes Verlegen des Rohrleitungssystems erfolgen, wobei gleichzeitig über das Metallgitter eine weitere Wärmeeinbringung vom Rohrleitungssystem in die Ausgleichsschichte gegeben ist.

Ist das Streckgitter zwischen Deckschichte und Rohrleitungssystem angeordnet, so ist eine bevorzugte Wärmeabgabe vom Rohrleitungssystem an die Deckschichte gewährleistet, da die Wärmeleitfähigkeit zwischen Rohrleitungssystem und Streckmetallgitter grösser ist als innerhalb der Ausgleichsschichte. Ist das Rohrleitungssystem über Rohrleitungen, die durch die untere Tragschichte geführt sind, mit einem Wärmetauscher verbunden, so ist eine besonders platzsparende Anspeisung des Rohrleitungssystemes mit gleichzeitiger Ableitung des Fluids gewährleistet.

Mit einer die Rohrleitung umgebende Ausgleichsschichte ist sichergestellt, dass den dynami- schen Belastungen, wie sie auch beispielsweise durch unterschiedliche Temperaturen gegeben sind, keine Zerstörung der Rohrleitungen, welche für die Zu- und Ableitung des Fluides dienen, eintreten.

Ist das Rohrleitungssystem in der Ausgleichsschichte über das Fluid wärmeleitend mit einem Abwärmetauscher, z. B. eines thermischen Kraftwerkes, eines Generators, eines Transformators, einer Fernwärmeheizung, verbunden, so wird das niedrige Wärmepotential dieser Vorrichtungen besonders vorteilhaft genutzt, da für Heizsysteme von Strassen od. dgl. eine wesentlich niedrigere Vorlauftemperatur, z. B. von 36 C, erforderlich ist, wie es üblicherweise für andere Heizzwecke von Bedeutung ist.

Ist das Rohrleitungssystem in der Ausgleichsschichte über das Fluid mit dem Wärmetauscher einer biogenen Fermentieranlage, z B. für Gülle, Schlamm, verbunden, so kann die Wärmezufuhr über biogene Fermentierung erfolgen, wobei der Einsatzstoff auch in den kalten Jahreszeiten zur Verfügung steht.

Ist das Rohrleitungssystem in der Ausgleichsschichte über das Fluid mit einem Wärmetauscher in einem Brunnen verbunden, so kann ohne zusätzliche Massnahmen das Wärmespeichervermögen des gesamten unterirdischen Bereiches der unterirdischen Quellen zu dem Brunnen zur Beheizung von geringen Oberflächenbereichen verwendet werden, ohne dass zusätzliche Eingriffe in die Natur erforderlich sind, da dem Brunnen laufend Wasser entnommen wird, so dass das durch die Wärmeentnahme abgekühlte Brunnenwasser durch neues Wasser mit einem höheren Wärmepotential ersetzt wird.

Ist das Rohrleitungssystem in der Ausgleichsschichte über das Fluid mit einem Wärmetauscher einer Wärmepumpe verbunden, so kann, wie an sich bekannt, das Wärmepotential des Fluides durch geringen Einsatz von Energie wesentlich erhöht werden, womit selbst bei tiefen Temperaturen eine entsprechende Erwärmung der Deckschichte ermöglicht ist.

Ist das Rohrleitungssystem in der Ausgleichsschichte über das Fluid mit einem Wärme$peicher, insbesondere Latentwärmespeicher, verbunden, so besteht die Möglichkeit, über die auf den Verkehrsweg eingestrahlte thermische Energie den Speicher aufzuladen und kurz- bzw. langfristig die Wärme zu entnehmen. Latentwärmespeicher besitzen den besonderen Vorteil, dass in einem geringen Volumen relativ grosse Wärmemengen gespeichert werden können, da beispielsweise Wärme, die durch Phasenumwandlungen gebunden und freigesetzt werden kann, zum Einsatz kommt.

Sind zur Regelung und/oder Steuerung der Temperatur und/oder Fliessgeschwindigkeit des Fluides Temperaturfühlern, z. B Thermoelemente, im Rohrleitungssystem und/oder in der Deckschichte angeordnet, so kann auf besonders einfache und wirksame Weise die erwünschte Temperatur der Grenzschichte der Deckschichte gegenüber der Atmosphäre eingehalten werden.

Im folgen wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert:
Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemässen Verkehrsweg, u. zw. eine Strasse,
Fig. 2 einen Querschnitt eines Verkehrsweges bei einer Brücke,
Fig. 3 eine Zuführung zum Rohrleitungssystem,
Fig. 4 verschiedene Querschnitte des eingebauten Rohrleitungssystems,
Fig. 5 in schematischer Darstellung die Anspeisung des Rohrleitungssystems,
Fig. 6 die Anordnung eines Rohrleitungssystems in der Sicht von oben, bevor die Ausgleichs- schichte am Verkehrsweg angeordnet wird,
Fig. 7 eine schematische Darstellung der Steuerung und
Fig. 8 ein Hilfsmittel zum Einbau des Rohrsystems.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Querschnitt einer Strasse liegt auf dem Hinterfüllmaterial 1 ein Frostschutzschotter 2 auf, der seinerseits einen Bitumenkies 3 trägt. Auf dem Bitumenkies 3 liegt eine in situ hergestellte Betonschichte auf, die eine untere gebundene Tragschichte 4 bildet. Auf dieser liegt eine Feuchtigkeitssperre 5 angeordnet, die durch eine faservliesverstärkte Bitumenschichte gebildet ist. Auf dieser Feuchtigkeitssperre liegt eine Ausgleichsschichte 6 auf, die durch eine bitumengebundene Schichte mit Zuschlagsstoffen einer Korngrösse 0 mm bis 11mm gebildet ist. Die Ausgleichsschichte kann auch durch geeignet ausgebildeten Haufwerksbeton oder Poren- beton gebildet sein. In dieser Ausgleichsschichte 6 ist ein Rohrleitungssystem 7, in dem ein Fluid,

z. B. Wasser, Glykol mit Wasser verdünnt od. dgl., zirkuliert.

Die einzelnen Rohrleitungen des Rohrleitungssystems 7 sind über ein Streckmetallgitter 8 verbunden und lagefixiert, wobei dieses metallische Gitter gleichzeitig eine höhere Wärmeleitfähgikeit als das Material der Ausgleichsschichte 6 als solche aufweist, so dass die Temperatursenke zwischen zwei Rohren des Rohrleitungssystems verringert werden kann. Auf der Ausgleichsschichte 6 ruht die Deckschichte, weiche eine Dicke von 40 mm aufweist. Die Deckschichte besteht aus Gussasphalt, wobei die Korngrösse der Zuschlagsstoffe 8 mm bis 22 mm beträgt. Der Durchmesser der im Querschnitt kreisförmigen Rohre des Rohrleitungssystems beträgt 21,3 mm bei einer Wandstärke von 2,6 mm, die Gesamtdicke der Ausgleichsschichte beträgt 40 mm, wobei die Rohre des Rohrleitungssystems mittig in der Ausgleichsschichte angeordnet sind.

Der Abstand der Rohre von der Feuchtigkeitssperre soll das 112-bis 2-fache der höhenmässigen Erstreckung der Rohre betragen. Ein derartiger Aufbau stellt sicher, dass das Eigenschaftsniveau der einzelnen Schichten an die Erfordernisse genau angepasst werden kann. Weiters wird durch die Feuchtigkeitssperre eine besonders hohe Frostsicherheit erreicht, wobei durch die untere gebundene Tragschichte jegliche Deformation der Rohrleitungssysteme einfachst verhindert werden kann, und auch der Wärmeübergang zwischen der Ausgleichsschichte 6 und damit dem Rohrleitungssystem und der Deckschichte durch Vermeidung von Lunkern od. dgl. besonders hochgehalten werden kann.

Bei einer derartigen Ausgestaltung einer Strasse kann bei einer Aussentemperatur von -10 C und einer Temperatur von 36 C des Fluides im Rohrleitungssystem eine Temperatur von zumindest 2 C an der Oberfläche der Deckschichte eingehalten werden. Falls erforderlich, kann auch eine Kühlung der Deckschichte, z. B. mit kaltem Brunnenwasser durchgeführt werden.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Verkehrsweg ist der Schnitt durch eine Brücke dargestellt, wobei das Brückentragwerk 10 mit einem 1-förmigen Träger 11 vereinfacht dargestellt ist und der Hohlraum mit einer thermischen Isolierung 12 erfüllt ist, so dass die unmittelbare temperaturmässige Beaufschlagung auf dem Verkehrsweg lediglich auf die Deckschichte 9 erfolgt, wohingegen die untere gebundene Tragschichte 4 über die thermische Isolierung 12 erst längerfristig durch tiefe Temperaturen beaufschlagt werden kann. Die thermische Isolierung kann beispielsweise aus Polystyrolschaum, Holzzement, Perlitschichten, aber auch durch andere geringwärmeleitende Systeme, wie vakuumbeaufschlagte Hohlkörper erreicht werden. Der übrige Aufbau des Verkehrsweges entspricht jenem von Fig.

Claims

1. In Fig. 3 ist die Zuführung des Fluides in das Rohrleitungssystem 7, das in der Ausgleichsschichte 6 angeordnet ist, dargestellt. Das Rohrleitungssystem, das beispielsweise aus Polypropylen, Polyethylen, glasfaserverstärkten Rohrleitungen aus Kunststoff, Kupfer, insbesondere Edelstahl, gebildet sein kann, weist eine nach unten abzweigende Rohrleitung 13 auf, die durch die untere gebundene Tragschichte 4 geführt ist, wobei zwischen der Tragschichte 4 und der Rohrleitung 13 eine Ausgleichsschichte 14 und eine Isolierung, insbesondere thermische Isolierung 15 vorgesehen ist. Die Rohrleitung 13 führt sodann zu in dieser Fig. nicht dargestellten Pump- und Wärmemittel. In Fig. 4 sind verschiedene Rohrquerschnitte des Rohrleitungssystems 7 dargestellt. 7a ist ein quadratischer Querschnitt, der mit einer Kante nach unten weist, 7b ein kreisrunder Querschnitt, 7c ein etwa elliptischer Querschnitt, wobei die Rohrleitung mit der Schmalseite nach unten weist und 7d ein in etwa tropfenförmiger Querschnitt, wobei die Rohrleitung ebenfalls mit ihrer Schmalseite nach unten weist. In Fig. 5 ist das Rohrleitungssystem 7 durch zwei Kreisläufe 7x und 7y gebildet. Die Anspeisungen der einzelnen Rohrleitungen, die in der Ausgleichsschichte 6 angeordnet sind, erfolgt über Sammelleitungen 19, Rohrleitungen 13, die durch die untere gebundene Tragschichte geführt sind, Ventile 20, Zu- und Ableitungen 21, Pumpen 16 und Dreiwegventile 22, die mit einer Wärmepumpe 17 bzw. Wärmetauscher 18 verbunden sind. Die Wärme, die in die Wärmepumpe bzw. in den Wärmetauscher eingebracht wird, kann Abwärme von Fernheizungen darstellen, aber auch von dem Kühlmedium von Generatoren, Transformatoren, biogenen Fermentieranlagen, Brunnen, Wärmespeicher, Latentwärmespeicher od. dgl. stammen. Im einfachsten Fall wird von einem nicht dargestellten Brunnen Wasser in den Wärmetauscher gefördert und gibt in diesem die Wärme an das Fluid, welches im Rohrleitungssystem zirkuliert, ab. Damit kann das Brunnenwasser, da in keiner Weise die Gefahr einer Kontamination besteht, erneut in den Brunnen zurückgeführt werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass das bereits geförderte Wasser für weitere <Desc/Clms Page number 7> Zwecke, wie beispielsweise Beregnung, aber auch Grundwasserdotation Verwendung finden kann. In Fig. 6 ist in Draufsicht das Rohrleitungssystem 7 dargestellt, welches S-förmige Dehnungskompensationen 23 und lyraförmige Dehnungskompensationen 24 aufweist. In Fig. 7 ist schematisch eine Steuerung für den Umlauf des Fluids dargestellt. In dem Wärmetauscher 18 werden über die Leitungen 25 ein Wärmetauscherfluid zu- und abgeführt. In dem Wärmetauscher wird das Fluid, mit welchem das Rohrleitungssystem 7 beheizt wird, erwärmt. Die Temperatur der Deckschichte 9 wird durch einen Temperaturfühler T1 und die im Rohrleitungssystem 7 über einen Temperaturfühler T2 gemessen und an die elektronische Steuerung 26 weitergegeben. Weiters ist ein Temperaturfühler T3 vorgegeben, der die Temperatur des Fluides nach der Pumpe und T4 nach Durchgang durch das Rohrleitungssystem 7 bestimmt und die Werte jeweils in die elektronische Steuerung 26 eingibt. Durch die Steuerleitung 27 wird einerseits die Pumpe 16 ein- und ausgeschaltet und andererseits die Leistungsmenge, je nach Erfordernis, geregelt bzw gesteuert. Es besteht weiters die Möglichkeit, dass die Temperatur des Fluides über die Temperaturfühler gesteuert wird, wobei beispielsweise das über die Leitungen 25 zu- und abgeführte Medium in seiner Temperatur bzw. Strömungsgeschwindigkeit durch den Wärmetauscher 18 geregelt werden kann. Bei der Einbettung des Rohrleitungssystems 7 wird wie folgt vorgegangen : DasRohrleitungs- system wird auf der Feuchtigkeitssperre verlegt und sodann mit dem in Fig. 8 dargestellten Kamm 28 niedergehalten. Die Masse für die Ausgleichsschichte wird zuerst mittig eingebracht, wobei auf Grund der Nuten 29 im Kamm das Rohrleitungssystem 7 von der vollgezeichneten Stellung in die strichliert dargestellte Stellung angehoben wird, womit die Masse der Ausgleichsschichte auch unterhalb des Rohrleitungssystems angeordnet ist, so dass dasselbe einen Abstand zur unteren Isolierung aufweist und vollflächig von dem Material der Ausgleichsschichte umschlossen sein kann. Die Einbringung der Masse erfolgt von der Mitte zu den Strassenrändern hin schrittweise, so dass ein Anheben des Rohrleitungssystems eintritt. PATENTANSPRÜCHE : 1. Verkehrsweg, z. B. Strasse, Brücke, Parkplatz, Rollbahn, Gehweg, insbesondere für Kraft- fahrzeuge, mit einer bituminösen, gegebenenfalls kunststoffmodifizierten Deckschichte (9), insbesondere aus Gussasphalt, einer Ausgleichsschichte (6), einer unteren gebundenen Tragschichte (4) und einem Rohrleitungssystem (7), welches mit Metall und/oder Kunst- stoff aufgebaut ist für Fluide zur Temperierung der Deckschichte (9), Wärme- und Pulmp- mittel (16,17, 18) für das Fluid, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrleitungssystem (7) zumindest teilweise in der, insbesondere bituminösen, gegebenenfalls kunststoffmodifiier- ten, Ausgleichsschichte (6) angeordnet ist, unterhalb welcher in Abstand zum Rohr- leitungssystem (7) eine Feuchtigkeitssperre (5), z. B. ein Geotextil, oberhalb der unteren gebundenen Tragschichte (4), vorzugsweise in situ aus Beton aufgebaut, angeordnet ist.

2. Verkehrsweg nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Korngrösse der Zu- schlagsstoffe der Deckschichte 6 mm bis 30 mm, insbesondere 8 mm bis 22 mm, und die der Ausgleichsschichte 0 mm bis 15 mm, insbesondere 0 mm bis 11 mm, beträgt.

3. Verkehrsweg nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrleitungs- system (7) in Abstand zur Deckschichte (9) angeordnet ist.

4. Verkehrsweg nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Feuchtig- keitssperre (5) auf einer Betonschichte (4) unmittelbar, gegebenenfalls über eine Sand- oder Ausgleichsschichte, aufliegt.

5. Verkehrsweg nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr- leitungssystem (7) mit Rohrleitungen aus rostfreiem Stahl aufgebaut ist.

6. Verkehrsweg nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr- leitungssystem (7) mit Rohrleitungen mit unkreisrundem Querschnitt, z. B. quadratisch, elliptisch, aufgebaut ist (Fig. 4)

7. Verkehrsweg nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Ausgleichsschichte (6) angeordneten Rohre des Rohrleitungssystems (7) von der Aus- gleichsschichte vollflächig umschlossen sind. <Desc/Clms Page number 8>

8. Verkehrsweg nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr- leitungssystem (7) in der Ausgleichsschichte (6) S- oder lyraförmige Dehnungskompensati- onsbereiche (23, 24) aufweist.

9. Verkehrsweg nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr- leitungssystem (7) in der Ausgleichsschichte (6) mit einem Gitter, insbesondere Streck- metallgitter (8), verbunden ist.

10. Verkehrsweg nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Streckmetallgitter (8) zwischen Deckschichte (9) und Rohrleitungssystem (7) angeordnet ist.

11. Verkehrsweg nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr- leitungssystem (7) über Rohrleitungen (13), die durch die untere Tragschichte (4) und dieser gegenüber über eine die Rohrleitung umgebende Ausgleichsschichte (14) geführt sind, mit einem Wärmetauscher verbunden ist

12. Verkehrsweg nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr- leitungssystem (7) in der Ausgleichsschichte (6) über das Fluid wärmeleitend mit einem Abwärmetauscher, z. B. eines thermischen Kraftwerkes, eines Generators, eines Transfor- mators, einer Fernwärmeheizung, verbunden ist.

13. Verkehrsweg nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr- leitungssystem (7) in der Ausgleichsschichte (6) über das Fluid mit dem Wärmetauscher einer biogenen Fermentieranlage, z. B. für Gülle, Schlamm, verbunden ist.

14. Verkehrsweg nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr- leitungssystem (7) in der Ausgleichsschichte (4) über das Fluid mit einem Wärmetauscher in einem Brunnen verbunden ist.

15. Verkehrsweg nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr- leitungssystem (7) in der Ausgleichsschichte über das Fluid mit einem Wärmetauscher einer Wärmepumpe verbunden ist.

16. Verkehrsweg nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr- leitungssystem (7) in der Ausgleichsschichte (4) über das Fluid mit einem Wärmespeicher, insbesondere Latentwärmespeicher, verbunden ist.

17. Verkehrsweg nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zur Rege- lung und/oder Steuerung der Temperatur und/oder Fliessgeschwindigkeit des Fluides Tem- peraturfühler (t,, T2, T3, T4), z. B. Thermoelemente, im Rohrleitungssystem (7) und/oder in der Deckschichte (9) angeordnet sind.

HIEZU 2 BLATT ZEICHNUNGEN