Bruk av solenergi og vannbasert varmesystem kan fjerne is fra veiene

Raheb Mirzanamadi ved Chalmers tekniska högskola har oppnådd doktorgrad med sitt forskningsprosjekt om bruk av solenergi for varme opp veier om vinteren og dermed sikre isfritt underlag.

Flere av forskerne tilknyttet Ferjefri E39-prosjektet jobber med ulike tilnærminger til hvordan man kan bruke naturlig energi for å tine opp isete veier. Mirzanamadi har konsentrert seg om å beregne hvor mye energi som må til for å sikre at et hydraulisk system kan fungere både om sommeren og om vinteren.

Vil fjerne is og gi bedre trafikksikkerhet

Mirzanamadi forklarer at om sommeren kan overflatetemperaturen på asfaltbelegg stige opp til 70 ° C på grunn av absorbert solstråling. Den høye temperaturen forringer levetiden til asfalten, spesielt under store trafikkbelastninger. Om vinteren reduseres temperaturen i asfalten, og asfalten blir sårbar for sprekkdannelse. I tillegg blir veibanen glatt og dermed øker risikoen for trafikkulykker.

– Løsningen vi forsker på er en miljøvennlig metode for å holde asfalten i en jevnt lav temperatur hele året. Jeg har forsket på et veivarmesystem (Hydronic Heating Pavement- system- HHP) som består av innebygde rør i veien som transporterer vann. På solfylte dager når veioverflaten blir varm, skal energien høstes og lagres i et sesongvarmeanlegg (Seasonal Thermal Energy Storage), og på kalde dager pumpes den varme væsken fra lageret og tilbake til rørene i veien for å øke overflatetemperaturen, sier Mirzanamadi. Han har forsket på to ulike former for sesongvarmeanlegg, ett med vertikale jordvarmevekslere og ett med horisontale jordvarmevekslere.

Studien hans er utført i fem trinn:

Bestemme de termiske egenskapene til tre typiske asfalttyper brukt til bygging av veier i Sverige ved hjelp av eksperimentelle tester og numeriske simuleringsmodeller.

Utvikle en 2D numerisk simuleringsmodell av HHP-systemet for å finne ut de mest hensiktsmessige grensevilkårene som er forbundet med varmeoverføringsinteraksjonene mellom veioverflaten og omgivende klima, samt de første resultatene relatert til den nødvendige energien for antiisning av veioverflaten og gjenværende antall timer med glatt tilstand på veibanen.

Utvikle en hybrid 3D-numerisk simuleringsmodell av HHP-systemet for å oppnå fluidtemperaturnedgangen langs rørene og virkningen av fluidstrømningshastigheten på ytelsen til HHP-systemet, samt å først undersøke muligheten av det koplede HHP-systemet til vertikal jordvarmeveksler (VGHE).

Beregne den minste energien som er nødvendig for anti-ising av veiflaten.

Undersøke muligheten av det koplede HHP-systemet til en horisontal jordvarmeveksler (HGHE) for høsting av solenergi og anti-ising av veiflaten.

Mirzanamadi konkluderer:

Ved å bruke et Hydronic Heating Pavement System (HHP) er det mulig å sikre tilstrekkelig energi for å sikre helt isfrie veier ved hjelp av lagret solenergi.

Den numeriske simulasjonsmodellen av HHP-systemet som er utviklet i dette studiet, kan kalkulere nøyaktig forholdet mellom lagret/nødvendig energi og mengden is på veioverflaten.

Hydronic Heating Pavement Systemet koblet til den vertikale jordvarmeveksleren er bedre egnet enn den horisontale jordvarmeveksleren.

En testbane er bygget i Östersund i Sverige, og testingen er i gang.