СПОСОБЫ ОБОГРЕВА ДОРОЖНОГО ПОКРЫТИЯ

1. SolarRoadways

1) Принцип действия

Технология на данный момент  представляет из себя шестигранную солнечную панель, заменяющую асфальтовое полотно. Принцип действия солнечной панели – это преобразование солнечной энергии в постоянный электрический ток. Солнечные панели изготовляются из закаленного, безопасного стекла, проходящего, испытания на нагрузки, на стойкость к ударным нагружениям в  университетских строительных лабораториях. Электроника панели разделяется на отдельные системы и подсистемы. Система хранения, а не солнечные батареи управляют нагревательными элементами и светодиодами.  Солнечные батареи помещают заготовленную энергию на систему хранения энергии. Системы являются независимыми друг от друга. Это важно, поскольку нагреватели и  светодиоды должны работать в ночное время, когда солнечные батареи не способны получать энергию.

Для обеспечения инженерных коммуникаций проводиться кабельный коридор вдоль дороги, состоящей из панелей. Внутри этого коридора  быть размещаются линии электропередачи, телефонные линии и т.д. [2].

Избыток энергии передается в сеть в дневное время. При этом энергия может вытягиваться обратно из сети в ночное время. 

2) Технико-экономические показатели

Шестиугольная панель имеет площадь 0,37 м2, вес 50 кг и вырабатываемую мощность 48 Вт. По данным экспериментов закалённое стекло может выдержать нагрузку свыше 113 т/ на панель. Стекло  не блестящее на солнце и по сцепным качествам не уступает асфальтобетонным покрытиям. В каталоге тестовой продукции присутствует так же квадратная и прямоугольная панели больших размеров [1].

Стоимость секции 3.7х3.7 м, по оценкам главного инженера Скотта  Брушоу около 10.000$, что, скорее всего, обусловлено тем, что первые панели изготавливались вручную.

2. Геотермальные источники

1)Принцип действия

Создание систем снеготаяния, в которых в качестве теплоносителя используется геотермальная вода, в течении двух последних десятилетий значительно увеличило свою популярность в районах, где есть доступ к геотермальным источникам. К примеру, в Исландии, в настоящее время большинство новых парковок, подключенных к  геотермальной системы централизованного теплоснабжения обеспечены системами снеготаяния. Геотермальная вода возвращается из отопительных систем при температуре около 35 ° С, и обычно используется для борьбы с обледенением тротуаров и парковочных мест.  Большинство систем имеют возможность смешивать оборотную воду с поступающей горячей водой (80 ° С) при высокой нагрузке [3].

2)Технико-экономические показатели.

В  центре Рейкьявика, система снеготаяния была установлена под тротуарами  и улицами  на территории площадью 50000 м2. Эта система предназначена для выработки мощности 180 Вт на м 2 площади поверхности. 

3. Использование труб с тёплой водой

1)Принцип действия

Для борьбы с зимним обледенением будет использоваться энергия летнего Солнца.

Под дорожным полотном на глубине 12 см и  на расстоянии 15 см друг от друга укладываются полиэтиленовые трубки. На этой глубине среднегодовая температура почвы составляет около 12°С. Причем в летнее время почва может прогреваться до 25°С.Летом, проходящая по трубкам вода будет разогреваться, и закачиваться в зарытые у обочины емкости, утепленные метровым слоем полистирола. Зимой, когда температурные датчики зафиксируют падение температуры асфальта ниже 2°С, теплая вода снова будет подаваться в трубки под дорожным полотном, разогревая покрытие и не давая образовываться наледи [6].

5. Использование нагревательного кабеля

1)Принцип действия

В начале 2000-х гг. в штате Виктория, в Австралии, были построены два магистральных моста длиной 100 м с уложенным в бетонную основу полотна нагревательным кабелем Deviflex.  Данная конструкция, несмотря на довольно тёплую погоду в этой местности, даже зимой, когда температура редко опускается ниже ноля, оказалась очень полезной, особенно для обеспечения безопасности дорожного движения. Нахождение рядом крупного горного массива, особенно, в условиях повышенной относительной влажности воздуха вызывает смещение холодных воздушных масс с заснеженных гор, приводящих к образованию льда на поверхности проезжей части моста. Применение нагревательных кабелей позволило устранить опасное обледенение мостов [4].

2)Технико-экономические показатели.

Длина кабеля Deviflex на два магистральных моста, длиной 100 м каждый,  67 000 м. Общая мощность 700 кВт.

6. Использование композитных материалов.

1)Принцип работы

Существует так же метод, предложенный кандидатом наук, доцентом Томского государственного архитектурно-строительного университета  Е.И.Киряковым.

Были проведены специальные исследования в ТГАСУ, которые позволили, как пример,  разработать концепт модели обогрева дороги, используя, нанокомпозиционное покрытие  нанесенное на дорожную геосетку. Дорожная геосетка с нанокомпозиционным покрытием должна быть уложена между верхним  и нижним  слоями покрытия при строительстве, или поверх старого слоя покрытия при осуществлении ремонта [5].

2)Технико-экономические показатели:

В статье «Ликвидация зимней скользскости тепловым способом» Е.И. Киряковым производится  расчет потребной мощности для образцагеосетки с нанесённым тепловыделяющим материалом. Площадь геосетки опытного образца  – 0,01625 м2. Потребляемая мощность для нагрева тепловыделяющего слоя на 10 градусов составит 2,29 Вт. Соответственно 1 м2 геосетки с нанесенным тепловыделяющим слоем будет потреблять 141 Вт.

Заключение

В статье рассмотрены различные технологии отопления дорожного покрытия в зависимости от варианта исполнения и конструктивных решений. Существуют как достаточно проверенные способы нагрева- например нагревательный кабель, так и новые, ещё непроверенные, но достаточно перспективные – такие как например проект компании SolarRoadways.

Произведено экономическое сравнение различных технологий. Посчитана примерная стоимость применения каждой технологии на 1 м2 дорожного полотна.

Список литературы:

1. ГОСТ Р 50597-93. Автомобильные дороги и улицы. Требования к эксплуатационному состоянию, допустимому по условиям обеспечения безопасности дорожного движения. – Введ. 1994-01-07. – М.: ФГУП «СТАНДАРТИНФОРМ», 2007. – 7 с.
2. А.С. Нюдь, Е.И. Киряков Существующие проблемы выявления и ликвидации зимней скользкости на автомобильных дорогах и мостовых сооружениях // Вестник ТГАСУ. – 2013. – №2. – С. 354-361.
3. Руководство по борьбе с зимней скользкостью на автомобильных дорогах: отраслевой дорожный методический документ. – Утв. распоряжением Минтранса России от 16.06.2003 №ОС-548-р. – 43 с.
4. Е.И. Киряков, А.С. Нюдь Разработка системы ликвидации зимней скользкости на мостовых транспортных сооружениях тепловым способом // Вестник ТГАСУ. – 2013. – №4. – С. 263-272.
5. ОДМ 218.2.2003-2009. Методические рекомендации по специализированному прогнозу состояния дорожного покрытия. – Утв. распоряжением Росавтодора от 25.11.2009 №493-р. – 23
6. Е.И. Киряков, А.С. Нюдь О возможности использования композиционного резистивного материала для нагрева мостового покрытия // Вестник ТГАСУ. – 2014. – №6. – С. 197-203.