DE19747588A1 - Temperierbarer Flugplatzverkehrsweg und Verfahren zur Nachrüstung eines bestehenden Flugplatzverkehrsweges - Google Patents

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen temperierbaren Flugplatzverkehrsweg sowie ein Verfahren zum Nachrüsten eines bestehenden Flugplatzverkehrsweges mit einer Temperierung.

Hintergrund der Erfindung

Startbahnen, Taxi-ways (Zurollbahnen) Wendehammer, aber auch Abstellflächen auf Flugplätzen im Flugvorfeld, die im folgenden jeweils als Flugplatzverkehrsweg bezeichnet werden, müssen, um einen sicheren Flugverkehr zu ermöglichen, vollständig schnee- und eisfrei gehalten werden. Insbesondere im Bereich der Startbahn ist dies für die Sicherheit des Flugverkehrs von außerordentlicher Bedeutung, weil zum einen bei schneebedeckter Landschaft die Startbahn beim Landeanflug optisch gut erkennbar sein muß und zum anderen der sichere Kontakt der Räder auf der Startbahn bei den hohen Geschwindigkeiten des Start- und Landevorganges eine erhöhte Richtungsstabilität gewährt.

Darüber hinaus werden die Flugplatzverkehrswege aber auch von sonstigen Fahrzeugen benutzt, die über ihre Räder angetrieben werden und deren Fahrverhalten und Traktionsverhalten bei vereisten oder schneebedeckten Flugplatzverkehrswegen deutlich verschlechtert sind.

Aufgrund der großen Flächen, die bei einem Flugplatz durch die Flugplatzverkehrswege bedeckt sind, ist ein hoher Aufwand erforderlich, um diese schnee- und eisfrei zu halten.

Trotz der hierbei eingesetzten hochtechnisierten Vorrichtungen und Fahrzeuge kommt es immer wieder zu Situationen, in denen der Flugverkehr behindert wird, oder aber vollständig zum Erliegen kommt. Diese Ausfallzeiten sind für einen Betreiber mit sehr hohen Kosten verbunden, so daß große Anstrengungen unternommen werden, um die Flugplatzverkehrswege schnee- und eisfrei zu halten.

In Ländern, in denen die Vereisung der Flugplatzverkehrswege keine Rolle spielt, stellt sich hingegen das Problem einer zu hohen Oberflächentemperatur des Flugplatzverkehrsweges. Diese führt dazu, daß zum einen der Reifenverschleiß der Flugzeuge erhöht wird; das Hauptproblem liegt allerdings darin, daß sich bei einer zu hohen Oberflächentemperatur des Flugplatzes eine sehr stark erwärmte Luftschicht über dieser bildet, wodurch es zu Luftspiegelungen und allgemein, durch die flimmernde Luft, zu einer verschlechterten Sicht im Bereich der Startbahn kommt. Dies stellt insbesondere für kleinere bis mittelgroße Flugzeuge ein Sicherheitsrisiko da, da hier der Landeanflug auf Sicht ausgeführt wird.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit vorzuschlagen, um die Sicherheit eines Flugplatzes auch bei extremen Temperaturen zu erhöhen, wobei auch bestehende Flugplätze entsprechend nachzurüsten sein sollten.

Diese Aufgabe wird durch einen temperierbaren Flugplatzverkehrsweg mit dem Merkmal des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Nachrüstung eines bestehenden Flugplatzverkehrsweges mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, ein Temperierelement oder auch mehrere Temperierelemente unterhalb der Fahrbahnoberfläche des Flugplatzverkehrsweges anzuordnen und diese Temperierelemente betriebsmäßig mit einer oder mehreren Energieerzeugungseinheiten zu koppeln, wobei die Energieerzeugungseinheiten Wärmeenergie und/oder elektrische Energie erzeugen.

Dies eröffnet die Möglichkeit, nicht nur die Folgen extremer Temperaturen beseitigen zu können, sondern vermeidet bereits das Auftreten extremer Temperaturen. Durch die Temperierung des Flugplatzverkehrsweges kann beispielsweise die Fahrbahnoberfläche auf eine ausreichende Temperatur erwärmt werden, so daß sich auf dieser kein Eis bilden kann und Schnee, der auf die Fahrbahnoberfläche fällt, sofort abschmilzt. Hierdurch ist es möglich, daß auch bei widrigen Witterungsverhältnissen der Flugbetrieb ohne Behinderung stattfinden kann. In gleicher Weise ist es auch möglich, mit Hilfe der Temperierelemente die Fahrbahnoberfläche des Flugplatzverkehrsweges zu kühlen, um die oben beschriebenen nachteiligen Folgen einer zu hohen Oberflächentemperatur zu vermeiden.

Ein bestehender Flugplatzverkehrsweg kann bequem mit einer Temperierung nachgerüstet werden, indem mindestens eine Horizontalbohrung unterhalb der Fahrbahnoberfläche des Flugplatzverkehrsweges ausgeführt wird und in mindestens eine der Horizontalbohrungen eines oder mehrere Temperierelemente eingezogen werden. Diese Temperierelemente werden mit einer oder mehreren Energieversorgungseinheiten gekoppelt und können somit gezielt die Temperatur der Fahrbahnoberfläche verändern. Das Durchführen einer Horizontalbohrung unterhalb der Fahrbahnoberfläche kann während des laufenden Flugbetriebs stattfinden, so daß die Umrüstungsmaßnahme keine teuren Stillstandszeiten verursacht.

Vorteilhafte Ausführungsformen sind durch die übrigen Ansprüche gekennzeichnet.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist das oder sind die Temperierelemente Wärmeübertragungseinrichtungen, die mit einem Wärmeübertragungsmedium durchströmbar sind. Durch das Durchströmen langgestreckter Wärmeübertragungseinrichtungen mit einem Wärmeübertragungsmedium läßt sich mit geringem Aufwand eine relativ gleichmäßige Temperierung erzielen, da diese nicht nur punktuell wirksam ist, sondern der Wärmetausch mit dem umgebenden Baumaterial des Flugplatzverkehrsweges auf einer großen Länge und einer großen Fläche stattfindet.

Vorteilhafterweise kann das oder können die Temperierelemente Heizschlangen sein, die Heizdrähte aufweisen. Die Verwendung vom Heizdrähten ermöglicht eine sehr rasche Erwärmung der Temperierelemente, was zu einer sehr geringen Ansprechzeit des gesamten Temperiersystems führt. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, daß Heizdrähte zusätzlich in einer von einem Wärmeübertragungsmedium durchströmten Wärmeübertragungseinrichtung vorhanden sind. Dies eröffnet die Möglichkeit, bei normalem Betrieb und unter normalen, winterlichen Witterungsbedingungen die Wärmeübertragungseinrichtungen mit einem Wärmeübertragungsmedium zu durchströmen und die Heizdrähte nur dann einzusetzen, wenn die von dem Wärmeübertragungsmedium abzugebende Wärmeenergie nicht mehr ausreicht, um unter extremen Witterungsbedingungen, wie z. B. starkem Frost oder starkem Schneefall den Flugplatzverkehrsweg schnee- und eisfrei zu halten. Den Heizdrähten kommt somit eine Zusatzfunktion zu, die es gestattet, die mit einem Wärmeübertragungsmedium durchströmbaren Wärmeübertragungseinrichtungen nur den üblicherweise auftretenden Witterungsbedingungen anzupassen, wodurch keine zusätzlichen und mit erhöhten Kosten verbundenen Sicherheiten bezüglich der Wärmeübertragungsflächen bereitgestellt werden müssen.

Vorteilhafterweise sind die Temperierelemente mit einem Fernwärmenetz gekoppelt. Die Anbindung an ein Fernwärmenetz entbindet den Flughafenbetreiber davon, die Energieerzeugungseinheit für Wärmeenergie im Bereich des Flughafengeländes zu errichten.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die Energieerzeugungseinheiten Solarkollektoren oder eine Solarspeichereinrichtung. Im Bereich von Flugplätzen sind in der Regel größere Flächen vorhanden, die ungenutzt sind, wie z. B. im Bereich der Wiesenflächen, welche die Start- und Landebahnen umgeben, aber auch auf den Dächern der Hangars, deren Flachdächer große Flächen an Solarkollektoren aufnehmen können. Diese Solarkollektoren können insbesondere im Zusammenwirken mit einer Kühlung, d. h. zum Betrieb einer Kälteanlage direkt eingesetzt werden. Eine Solarspeichereinrichtung bietet sich hingegen in denjenigen Fällen an, in denen tagsüber Energie erzeugt werden soll, die nachts bzw. in den frühen Abend- und Morgenstunden zur Erwärmung eines Flugplatzverkehrsweges wieder eingesetzt werden soll.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Solarkollektoren überrollbar und in der Fahrbahnoberfläche des Flugplatzverkehrsweges eingelassen. Wie auch die zur Befeuerung eines Flugplatzverkehrsweges eingesetzten überrollbaren Lampen (Unterflurlampen), können auch Solarkollektoren eingesetzt werden, die auch von schweren Fahrzeugen, sogar Flugzeugen überrollt werden können. Der Einsatz der in der Fahrbahnoberfläche des Flugplatzverkehrsweges eingelassenen Solarkollektoren bietet sich insbesondere im Bereich der Abstellplätze und Taxi-ways an, da im Bereich der Startbahn darauf geachtet werden sollte, daß die Fahrbahnoberfläche nicht in störender Weise reflektierend wirkt und zudem die Oberflächenbelastungen im Bereich der Aufsetzpunkte der Flugzeuge sehr hoch sind.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können die Energieerzeugungseinheiten eine Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie aus Windbewegung umfassen. Solche Windanlagen besitzen den Vorteil, daß sie gerade zu Zeiten sehr ungünstiger klimatischer Verhältnisse viel Energie liefern können. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn ein starker Schneesturm und sehr geringe Temperaturen eine hohe Heizleistungen der Temperierelemente nötig machen, Solarkollektoren aber nur eine geringe elektrische Leistung erzeugen können. Daher kann die Nutzung der Windenergie eine sinnvolle Ergänzung anderer bestehender Energieerzeugungseinheiten darstellen.

Vorzugsweise umfaßt die Energieerzeugungseinrichtung mindestens eine Vertikalbohrung, in der ein durch geothermische Energie erwärmbares Wärmeübertragungsmedium umgepumpt, oder aus der natürliches Thermalwasser gewonnen wird. Wenn einmal eine entsprechende Einrichtung zur Gewinnung geothermischer Energie installiert ist, stellt diese Energiequelle eine sehr kostengünstige Alternative zur Temperierung der Flugplatzverkehrswege dar. Vorzugsweise befindet sich in der mindestens einen Vertikalbohrung ein rohr- oder schlauchförmiger Wärmetauscher. Ein schlauchförmiger Wärmetauscher läßt sich sehr leicht in die Tiefenbohrung einbringen, so daß auf eine sehr einfache und kostengünstige Weise die an ein Wärmeübertragungsmedium abgegebene geothermische Energie an die Erdoberfläche gepumpt und nutzbar gemacht werden kann.

Wenn die gewünschte Temperierung eines Flugplatzverkehrsweges auch die Kühlung der Fahrbahnoberfläche umfaßt, so ist vorzugsweise zwischen der Energieerzeugungseinheit und den Temperierelementen eine Kältemaschine zwischengeschaltet.

Diese Kältemaschine kann sich jedes in der Technik bekannten, geeigneten Kälteprozesses bedienen und besitzt lediglich die Aufgabe, die von den Temperierelementen unterhalb der Fahrbahnoberfläche aufgenommene Wärme abzuführen.

Vorzugsweise umfaßt der temperierbare Flugplatzverkehrsweg weiterhin Klima-Sensoren zur Erfassung der Klimadaten, die mit der oder den Energieerzeugungseinheiten durch eine Regelung gekoppelt sind. Klimasensoren können beispielsweise die Außentemperatur, Luftfeuchtigkeit, Windgeschwindigkeit oder aber auch Niederschlagsmenge erfassen und in Abhängigkeit von diesen Daten die Temperierung des Flugplatzverkehrsweges regeln, so daß eine jeweils innerhalb der vorgegebenen Toleranz liegende Fahrbahnoberfläche mit einem möglichst geringen Energieaufwand erzielt werden kann.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfaßt der temperierbare Flugplatzverkehrsweg weiterhin Sensoren unterhalb der Fahrbahnoberfläche. Diese Sensoren können vorteilhafterweise Temperatursensoren zur Erfassung der Bodentemperatur, oder aber Belastungssensoren umfassen, welche die Belastung der Temperierelemente oder der in der Fahrbahnoberfläche des Flugplatzverkehrsweges eingelassenen Solarkollektoren erfassen. Insbesondere bei einem langgestreckten Temperierelement in Form einer Heizschlange nimmt die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums (im Falle der Heizung des Flugplatzverkehrsweges) mit der Länge des Temperierelementes in Durchströmungsrichtung ab. Dies führt zu lokal unterschiedlichen Wärmeübertragungsraten im Flugplatzverkehrsweg, die rechnerisch nur schwierig zu erfassen sind. Daher bietet sich das Anordnen von Temperatursensoren unterhalb der Fahrbahnoberfläche an, um die Temperatur der Fahrbahnoberfläche an ausgewählten Punkten zu erfassen und einer zentralen Regelungseinheit zuführen zu können. In Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur der Fahrbahnoberfläche kann die Heizleistung bzw. Kühlleistung der Temperierelemente gesteuert werden.

Das Vorsehen von Belastungssensoren stellt eine weitere Alternative dar, über die sich wertvolle Hinweise zur Lebensdauer der Temperierelemente oder der in der Fahrbahnoberfläche des Flugplatzverkehrsweges eingelassenen Solarkollektoren gewinnen lassen.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Nachrüsten eines bestehenden Flugplatzverkehrsweges wird die mindestens eine Horizontalbohrung mit einer vollkommen verlaufsgesteuerten Bohrvorrichtung von der Oberfläche aus durchgeführt und die mindestens eine Horizontalbohrung schlangenlinienförmig ausgeführt. Dies besitzt den Vorteil, daß mit einer einzigen Bohrung die gerade verlaufende Startbahn mit einem schlangenlinienförmig unter der Fahrbahnoberfläche verlegten Temperierelement versehen und den Fahrtrichtungsverläufen der Taxi-ways mit einer vollkommen verlaufsgesteuerten Bohrvorrichtung gefolgt werden kann.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird eine Inspektionsleitung mit Sensoren in mindestens eine der Horizontalbohrungen eingezogen. Dies stellt eine einfache und daher kostengünstige Alternative zu dem einzelnen Einbringen von Sensoren unter der Fahrbahnoberfläche dar.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf den Unterbau eines Flugplatzverkehrsweges mit einem schlauchförmigen Temperaturelement ist;

Fig. 2 vertikaler Schnitt durch ein Flugplatzgelände mit einer Einrichtung zur Nutzbarmachung geothermischer Energie darstellt;

Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Sonnenkollektor darstellt, der in einem Flugplatzverkehrsweg eingelassen ist;

Fig. 4 eine Draufsicht auf einen Ausschnitt eines Flugplatzverkehrsweges darstellt, in dem sich zusätzliche Heiz- und Sensoreinrichtungen befinden; und

Fig. 5 eine Startbahn im Querprofil zeigt, die Austrittsöffnungen für eine Flüssigkeit aufweist.

Wege zur Ausführung der Erfindung

Die nachfolgenden Ausführungsformen der Erfindung, die anhand der Fig. 1-4 beschrieben werden, zeigen jeweils Merkmale, die in gleicher Weise bei den anderen dargestellten Ausführungsformen verwirklicht sein können. Die im folgenden beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen stellen somit keine voneinander abgegrenzten Alternativen dar, sondern können in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden. Dies betrifft sowohl die Ausführung der Temperierelemente wie auch die Energieerzeugungseinheiten, aber auch die aufgezeigten Steuerungs- und Regelungsmöglichkeiten der Temperierung eines Flugplatzverkehrsweges. Wenn auch der Begriff "Flugplatzverkehrsweg" sämtliche überrollbare Flächen wie Startbahnen, taxi-ways (Zurollbahnen), Abstellflächen und Wändehammer umfaßt, so kann die Temperierung selbstverständlich nur für einzelne dieser Verkehrswege oder aber auch nur in speziellen Bereichen derselben vorgesehen sein.

Fig. 1 zeigt eine schematische Draufsicht auf den Unterbau eines Flugplatzverkehrsweges mit einem schlauchförmigen Temperierelement. Das Temperierelement befindet sich in einem geringen Abstand unterhalb der Fahroberfläche des Flugplatzverkehrsweges, so daß der dargestellte Horizontalschnitt durch den Flugplatzverkehrsweg geringfügig unter der Fahrbahnoberfläche verläuft.

Der Flugplatzverkehrsweg 10 ist im dargestellten Bereich von Temperierelementen 12a, 12b durchzogen, die jeweils eine langgestreckte, schlauch- oder rohrförmige Form aufweisen. Vorzugsweise handelt es sich bei den Temperierelementen im dargestellten Ausführungsbeispiel um flexible Schläuche, die von einem Wärmeübertragungsmedium durchströmbar sind. Im vorliegenden Fall werden die Temperierelemente 12a, 12b über eine Zulaufleitung 14 gespeist und stehen jeweils an ihrem stromabwärts gelegenen Ende in Strömungsverbindung mit einer Ablaufleitung 16. Wie im dargestellten Beispiel kann eine einzelne Zulaufleitung mehrere Temperierelemente 12a, 12b mit Wärmeübertragungsmedium versorgen. Die Zulaufleitung 14 wie auch Ablaufleitung 16 verlaufen im wesentlichen parallel und seitlich zum Flugplatzverkehrsweg 10 und sind vorzugsweise mit einer Isolierung versehen, um einen außerhalb des Flugplatzverkehrsweges stattfindenden Wärmeaustausch mit dem umgebenden Erdreich zu verhindern bzw. deutlich zu verringern. Im vorliegenden Beispiel ist die Zulaufleitung 14 mit Verzweigungen 18a, 18b versehen, durch die ein Teil des in der Zulaufleitung 14 geförderten Wärmeübertragungsmediums in die Temperierelemente 12a, 12b abgezweigt wird. In gleicher Weise sind Einmündungselemente 20a, 20b vorgesehen, welche das Wärmeübertragungsmedium nach dem Durchströmen der Temperierelemente 12a, 12b der Abfuhrleitung 16 zuführen. Sowohl die Zufuhrleitung wie auch die Abfuhrleitung sind im weiteren Verlauf des nur abschnittsweise dargestellten Flugplatzverkehrsweges mit weiteren, nicht dargestellten Temperierelementen verbunden, wie durch die unterbrochenen Linien angedeutet ist.

Damit eine Zwangszirkulation des Wärmeübertragungsmediums in den Temperierelementen 12a, 12b stattfindet, ist in der Zulaufleitung oder aber auch Abfuhrleitung eine Pumpe 22 angeordnet. Wie in Fig. 1 schematisch dargestellt ist, wird das Wärmeübertragungsmedium, das vorzugsweise eine Flüssigkeit mit hoher Wärmekapazität ist, welche bei den vorliegenden Betriebsbedingungen nicht gefriert, aber auch nicht siedet, in einen geschlossenen Kreislauf geführt und durchläuft einen Wärmeaustauscher 24, in dem es in wärmeübertragenden Kontakt tritt zu einem anderen Wärmeübertragungsmedium, wie es anhand der Fig. 2 später erläutert wird. Alternativ kann anstelle des Wärmetauschers 24 auch ein Erhitzer innerhalb des Kreislaufs des Wärmeübertragungsmediums vorgesehen sein, der dieses auf eine gewünschte Temperatur erhitzt. Hierbei kann eine Öl- oder Gasbefeuerung, aber auch eine elektrische Beheizung zur Anwendung gelangen. Alternativ kann anstelle des Wärmetauschers 24 oder aber diesem vorgeschaltet, auch eine Kältemaschine (nicht dargestellt) angeordnet sein, die das durch die Abfuhrleitung 16 zurückgeführte Wärmeübertragungsmedium kühlt, wodurch es zu einer Kühlung des Flugplatzverkehrsweges durch die Temperierelemente 12a, 12b kommt.

Die Temperierelemente 12a, 12b sind in Fig. 1 beispielhaft so dargestellt, daß sie in jeweils vier Durchgängen quer zur Längserstreckung des Flugplatzverkehrsweges 10 verlaufen und die vier Durchgänge nacheinander schlaufenförmig so miteinander verbunden, daß sich bei der Durchströmung eines einzelnen Temperierelementes eine sehr große Wärmeübertragungsfläche bildet. Das nachträgliche Einziehen der Temperierelemente in einen bereits bestehenden Flugplatzverkehrsweg wird später eingehend erläutert werden.

Wie aus Fig. 1 zusätzlich deutlich wird, sind die in Pfeilrichtung A durchströmten Temperierelemente 12a, 12b so verlegt, daß die Abstände zwischen den einzelnen Durchgängen (a₁, a₂) und a₃ jeweils abnehmen. Diese Maßnahme bietet sich an, da mit wachsender Durchströmungslänge der Temperierelemente in Pfeilrichtung A die Temperatur (im Falle des Beheizens des Flugplatzverkehrsweges) im Temperierelement abfällt und daher der für den Wärmeübergang maßgebliche treibende Temperaturgradient geringer wird. Dies wird dadurch kompensiert, daß mit wachsender Lauflänge der Abstand zwischen den einzelnen Durchgängen in Querrichtung zum Flugplatzverkehrsweg verringert wird, um zu einem möglichst gleichmäßigen Wärmeeintrag in den zu temperierenden Flugplatzverkehrsweg zu gelangen.

Fig. 2 zeigt einen vertikal verlaufenden Schnitt durch ein Flugplatzgelände. Um die Größenverhältnisse zumindest schematisch wiedergeben zu können, wurde auf der Erdoberfläche 26 ein Flugplatzgebäude mit Tower 28 schematisch dargestellt. Auch der Flugplatzverkehrsweg 10 sowie die Zulaufleitung 14 und Abfuhrleitung 16 zum Betrieb der Temperierelemente sind schematisch angedeutet.

Von einem Pumpenhaus 30 aus verlaufen Tiefenbohrungen 32 und 34 in das Erdreich unter dem Flughafengelände. Diese Tiefenbohrungen können beispielsweise eine Tiefe von 300-400 m unterhalb der Erdoberfläche 26 erreichen. Während die Tiefenbohrung 32 als eine reine Vertikalbohrung ausgeführt ist, verläuft die Tiefenbohrung 34 in einem geringen Winkel zur Senkrechten zunächst bis in die erforderliche Tiefe und biegt daraufhin in einen im wesentlichen horizontal verlaufenden Abschnitt 34a ab, der sich in der gewünschten Tiefe aufhält. Anschließend wird die Tiefenbohrung 34 wieder zur Erdoberfläche zurückgeführt, wo sie ebenfalls in einem Pumpenhaus 36 endet.

Während oder nach dem Erstellen der Tiefenbohrung wird jeweils in die Bohrung eine schlauchförmige Wärmetauscherleitung 35 eingezogen. Diese schlauchförmige Wärmetauscherleitung 35 kann als einfache Rohrleitung im Falle der Tiefenbohrung 34, die wieder auf der Erdoberfläche endet, ausgelegt sein, so daß das durch geothermale Energie zu erwärmende Wärmeübertragungsmedium die Rohrleitung nur einmal durchströmt und beispielsweise am Pumpenhaus 30 wieder zur Erdoberfläche zurückgefördert wird. Im Falle der Tiefenbohrung 32 kommt bevorzugt eine Doppelleitung zum Einsatz, bei der durch einen äußeren Ringraum das zu erwärmende Wärmeübertragungsmedium in die Bohrung eingeführt und anschließend im innenliegenden Kernquerschnitt der Doppelleitung wieder zurückgefördert wird. Selbstverständlich sind in gleicher Weise sämtliche hierfür im Handel erhältlichen oder den Fachmann als technisch sinnvoll erscheinenden Wärmeübertragungsleitungen in gleicher Weise einsetzbar. Das durch geothermale Energie erhitzte Wärmeübertragungsmedium kann direkt zur Erwärmung des Flugplatzverkehrsweges eingesetzt werden, indem das erwärmte Wärmeübertragungsmedium die Temperierelemente durchströmt, es kann jedoch auch ein Wärmetauscher zwischengeschaltet sein, um den Kreislauf des Wärmeübertragungsmediums zur Erhitzung durch geothermale Energie und das Wärmeübertragungsmedium zur Temperierung des Flugplatzverkehrsweges voneinander zu trennen.

Alternativ kann aus der Tiefenbohrung direkt natürliches Thermalwasser gewonnen werden. In seltenen Fällen bedarf es nicht einmal einer Tiefenbohrung, wenn im Bereich des Flugplatzes Oberflächenthermalwasser gewonnen werden kann.

In Fig. 2 sind weitere Alternativen dargestellt, die der Erzeugung von Energie dienen können. Sowohl die dargestellten Windräder 38, wie auch Sonnenkollektoren 40 können zur Energieerzeugung eingesetzt werden. Sinnvollerweise werden diese Maßnahmen ergänzend zu einer bereits bestehenden Energieerzeugungsquelle eingesetzt. Der Einsatz von Stromerzeugungseinrichtungen aus Windenergie erscheint immer dann eine sinnvolle Alternative zu sein, wenn auf dem Flugplatzgelände große freie Flächen vorhanden sind, und die durchschnittlichen Windgeschwindigkeiten zu den Zeitpunkten, zu denen eine Temperierung der Flugplatzverkehrswege nötig ist, eine ausreichende Energieversorgung zulassen. Die Windräder können selbstverständlich auch außerhalb derjenigen Zeiten betrieben werden, zu denen eine Temperierung des Flugplatzverkehrsweges nötig ist und einen Betrag zur Deckung des gesamten Energiebedarfs des Flugplatzes leisten.

Die ebenfalls in Fig. 2 dargestellten Sonnenkollektoren 40 können an beliebigen Stellen auf dem Flugplatzgelände postiert werden und somit die üblicherweise vorhandenen großen freien Flächen auf einem Flugplatzgelände in sinnvoller Weise nutzen. Ebenfalls denkbar ist es, daß Sonnenkollektoren auf den Dächern des Flugplatzgebäudes oder eines Hangars installiert werden, wodurch sich insbesondere in Ländern, in denen eine Kühlung des Flugplatzverkehrsweges sinnvoll ist, zu Zeiten der größten Sonneneinstrahlung auch eine maximale Kühlwirkung erzielen läßt.

Wenn den Solarkollektoren eine Speichereinrichtung nachgeschaltet ist, kann aber auch die tagsüber gewonnene Energie dahingehend unterstützend eingesetzt werden, daß die geringeren Nachttemperaturen durch eine verstärkte Beheizung des Flugplatzverkehrsweges ausgeglichen werden.

Eine weitere Alternative der Anbringung eines Solarkollektors ist in Fig. 3 dargestellt, die einen schematischen Ausschnitt aus einem Flugplatzverkehrsweg 10 mit einem darin eingelassenen Solarkollektor zeigt. Der Solarkollektor 40 ist durch das Erstellen einer entsprechenden Ausfräsung in der Fahrbahnoberfläche direkt und bündig mit der Fahrbahnoberfläche in den Flugplatzverkehrsweg eingesetzt und muß von einer ausreichenden Stabilität sein, damit er auch von Flugzeugen überrollt werden kann. Der Solarkollektor 40 kann entweder mit einer elektrisch leitenden Verbindung mit einer Speichereinheit verbunden sein, die den erzeugten elektrischen Strom speichert, kann aber auch wie in dem Fig. 3 dargestellten Beispiel direkt mit einem Temperierelement 12 verbunden sein, daß von einem Wärmeübertragungsmedium durchströmt wird, wobei ein geringer Teil der erzeugten Energie für die Förderung des Wärmeübertragungsmediums bereitgestellt wird.

Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf einen Flugplatzverkehrsweg entsprechend der Darstellung in Fig. 1. Zusätzlich ist das Temperierelement 12 mit einem Heizdraht 42 durchzogen, der mit einer Regelungseinheit 44 verbunden ist. Die Regelungseinheit 44 kann hierbei in unmittelbarer Nähe zum Wärmetauscher 24 angeordnet werden. Die Regelungseinheit 44 ist mit Klimasensoren 46 versehen, welche die für den Betrieb der Temperiereinrichtung notwendigen Klimadaten liefern. Durch die Verarbeitung der von den Klimasensoren 46 gelieferten Daten kann durch die Regelungseinheit sowohl die Pumpe 22 in der Zufuhrleitung 14 wie auch die Heizleistung des Heizdrahtes 42 geregelt werden. Alternativ oder auch ergänzend kann die Regelungseinheit 44 auch mit Sensoren 48 bzw. 50 in Verbindung stehen, die sich unterhalb der Fahrbahnoberfläche des Flugplatzverkehrsweges 10 befinden. Die Sensoren 48 und 50 sind vorzugsweise zu einem einzelnen Meßstrang verbunden und werden ebenfalls in eine Bohrung unterhalb der Fahrbahnoberfläche eingezogen. Beispielsweise können die Sensoren 48 als Temperaturmeßsensoren ausgebildet sein und die Regelungseinheit 44 mit den Temperaturen nahe der Fahrbahnoberfläche versorgen, wodurch eine direkte Regelung der gewünschten Fahrbahnoberflächentemperatur ermöglicht wird. Zusätzliche Sensoren 50 können beispielsweise die Belastungen knapp unterhalb der Fahrbahnoberfläche messen und somit Beschädigungen des Flugplatzverkehrsweges frühzeitig erkennen helfen.

Fig. 5 zeigt schließlich eine weitere denkbare Alternative zur Temperierung und gleichzeitigen Enteisung eines Flugplatzverkehrsweges, die insbesondere für Start- und Landebahnen zur Anwendung gelangen kann. Der quer zur Längserstreckung der Startbahn dargestellte Schnitt zeigt die Fahrbahnoberfläche 50, die, in Fig. 5 überhöht dargestellt, jeweils ein geringes Gefälle nach außen hin, d. h. in der Darstellung in Fig. 5 zu dem links und rechts angeordneten Fahrbahnrand hin besitzt. Dieses Gefälle dient dazu, bei starken Regenfällen eine Pfützenbildung auf der Fahrbahnoberfläche zu vermeiden und das Wasser möglichst rasch in die umgebenden Bereiche 52 der Startbahn zu leiten. Dieses Gefälle kann man sich dadurch zunutze machen, daß unter der Startbahn in regelmäßigen Abständen Temperierleitungen 54 gebohrt werden, die quer zur Längserstreckung der Startbahn verlaufen. Von jeweils einer Temperierleitung zweigen eine Vielzahl von Abzweigleitungen 56 ab, die sich jeweils durch die Startbahn hindurch erstrecken und auf der Fahrbahnoberfläche in kleinen Öffnungen enden. Durch diese Öffnungen kann zu Zeiten einer sehr geringen Außentemperatur und somit Oberflächentemperatur der Startbahn 10 eine erhitzte Flüssigkeit austreten, die jeweils in Pfeilrichtung B von der Fahrbahnoberfläche 50 abströmt und diese erwärmt. Alternativ kann durch die Abzweigleitungen aber auch eine Flüssigkeit austreten, welche den Taupunkt von Fahrbahnnässe auf der Fahrbahnoberfläche reduziert, wodurch sich eine bereits vereiste Startbahn auftauen, oder aber ein Vereisen verhindern läßt. Sowohl im Falle des Austritts einer Flüssigkeit zum Reduzieren des Taupunktes wie auch einer erhitzten Flüssigkeit zum Erwärmen der Oberfläche steht die Temperierleitung 54 in Verbindung mit der Regeleinheit 44, so daß auf diese zusätzliche Maßnahme gezielt in Abhängigkeit von den Klimadaten zurückgegriffen werden kann.

Wenn sowohl Klimasensoren wie auch Temperatursensoren im Bereich des Flugplatzverkehrsweges mit einer Regelungseinheit verbunden sind, und die verschiedenen oben diskutierten Maßnahmen zur kostengünstigen Energieversorgung genutzt werden, läßt sich ein komplexes System zur Temperierung von Flugplatzverkehrswegen schaffen, das mit einem hohen Maß an Sicherheit, klimabedingte Unterbrechungen des Flugbetriebes vermeiden hilft.

Das Nachrüsten eines bereits bestehenden Flugplatzes mit einem geeigneten Temperierungssystem erfolgt unter Anwendung eines vollkommen verlaufsgesteuerten Bohrverfahrens. Unter Anwendung der Horizontalspülbohrtechnik wird ein verlaufsgesteuerter Bohrkopf knapp unterhalb der Fahrbahnoberfläche entlang des gewünschten Verlaufs der Temperierelemente vorangetrieben und in die entstehende Bohrung ein Temperierelement oder aber ein mit Sensoren bestückter Meßstrang eingezogen. Eine sehr große Länge der hierbei aufgefahrenen Bohrungen empfiehlt sich nur dann, wenn elektrische Heizdrähte in den Temperierelementen zur Anwendung gelangen. Im Falle des Durchströmens mit einem Wärmeübertragungsmedium hingegen sollte die Länge einer Bohrung nicht mehr als etwa 100 Meter betragen, da bei größeren Durchströmungslängen mit einem Wärmeübertragungsmedium die Gefahr besteht, daß im stromabwärts gelegenen Bereich des Temperierelementes keine ausreichende Wärmemenge mehr übertragen werden kann.

Die individuellen Bohrungen für den Einzug von Temperierelementen oder auch eines Sensorenmeßstranges werden in geeigneter Weise mit Sammelleitungen verbunden, um die oben beschriebene gezielte Durchströmung der Temperierelemente oder aber Anbindung des Meßstranges an eine Regelungseinheit zu gestatten.

Wenn geothermale Energie nutzbar gemacht werden soll, wird auch die hierfür notwendige Tiefenbohrung vorzugsweise mittels einer vollkommen verlaufsgesteuerten Bohrtechnik ausgeführt, da sich hierbei ein im wesentlichen horizontaler Abschnitt in der gewünschten Tiefe herstellen läßt und eine gute Erwärmung des Wärmeübertragungsmediums möglich ist. Ein weiterer Vorteil des Erstellens der Tiefenbohrung mit Hilfe eines vollkommen verlaufsgesteuerten Bohrverfahrens liegt darin, daß eine Bohrung verwendet werden kann, die wieder auf der Erdoberfläche endet, wodurch es möglich wird, das Wärmeübertragungsmedium nur in einer Durchströmungsrichtung durch die Bohrung zu pumpen, wodurch eine deutlich­ kostengünstigere Leitung zur Anwendung gelangen kann.

Claims (18)

1. Temperierbarer Flugplatzverkehrsweg (10), umfassend:

• - ein oder mehrere Temperierelemente (12; 12a, 12b) unterhalb der Fahrbahnoberfläche des Flugplatzverkehrsweges (10); sowie
• - ein oder mehrere Energieerzeugungseinheiten (36, 38, 40) für Wärmeenergie und/oder elektrische Energie, die betriebsmäßig mit dem einen oder den mehreren Temperierelementen (12; 12a, 12b) gekoppelt ist/sind.

2. Temperierbarer Flugplatzverkehrsweg nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Temperierelemente (12; 12a, 12b) langgestreckte Wärmeübertragungseinrichtungen sind, die mit einem Wärmeübertragungsmedium durchströmbar sind.

3. Temperierbarer Flugplatzverkehrsweg nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Temperierelemente (12; 12a, 12b) Heizdrähte (42) aufweisen.

4. Temperierbarer Flugplatzverkehrsweg nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperierelemente (12; 12a, 12b) mit einem Fernwärmenetz gekoppelt sind.

5. Temperierbarer Flugplatzverkehrsweg nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieerzeugungseinheiten Solarkollektoren (40) umfassen.

6. Temperierbarer Flugplatzverkehrsweg nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Solarkollektoren (40) überrollbar sind und in der Fahrbahnoberfläche des Flugplatzverkehrsweges (10) eingelassen sind.

7. Temperierbarer Flugplatzverkehrsweg nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieerzeugungseinheit eine Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie aus Windbewegung (38) umfaßt.

8. Temperierbarer Flugplatzverkehrsweg nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieerzeugungseinrichtung mindestens eine Tiefenbohrung (32, 34) umfaßt, in der ein durch geothermische Energie erwärmbares Wärmeübertragungsmedium umgepumpt, oder natürliches Thermalwasser gewonnen wird.

9. Temperierbarer Flugplatzverkehrsweg nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich in der mindestens einen Tiefenbohrung ein rohr- oder schlauchförmiger Wärmetauscher befindet.

10. Temperierbarer Flugplatzverkehrsweg nach einem der Ansprüche 1, 2, 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Energieerzeugungseinheit und den Temperierelementen (12; 12a, 12b) eine Kältemaschine (25) zwischengeschaltet ist.

11. Temperierbarer Flugplatzverkehrsweg nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend:
Klimasensoren (46) zur Erfassung der Klimadaten, die mit der oder den Energieerzeugungseinheiten durch eine Regelung (44) gekoppelt sind.

12. Temperierbarer Flugplatzverkehrsweg nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend:
Sensoren (48, 50) unterhalb der Fahrbahnoberfläche des Flugplatzverkehrsweges (10).

13. Temperierbarer Flugplatzverkehrsweg nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren Temperatursensoren (48) zur Erfassung der Bodentemperatur umfassen.

14. Temperierbarer Flugplatzverkehrsweg nach Anspruch 12 oder Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren Belastungssensoren (50) umfassen, welche die Belastung der Temperierelemente oder der in der Fahrbahnoberfläche des Flugplatzverkehrsweges eingelassenen Solarkollektoren (40) erfassen.

15. Verfahren zum Nachrüsten eines bestehenden Flugplatzverkehrsweges mit einer Temperierung, umfassend die Schritte:

• - Durchführen mindestens einer Horizontalbohrung unterhalb der Fahrbahnoberfläche des Flugplatzverkehrsweges;
• - Einziehen eines oder mehrerer Temperierelemente in mindestens eine der Horizontalbohrungen; und
• - Koppeln des oder der Temperierelemente mit einer oder mehreren Energieversorgungseinheiten.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die mindestens eine Horizontalbohrung mit einer vollkommen verlaufsgesteuerten Bohrvorrichtung von der Oberfläche aus durchgeführt wird; und
• - die mindestens eine Horizontalbohrung schlangenlinienförmig ausgeführt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, weiter umfassend:

• - Durchführen mindestens einer Bohrung, die im wesentlichen vertikal verläuft; und
• - "Einbringen einer Vorrichtung zur Gewinnung geothermischer Energie in die mindestens eine weitere Bohrung".

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, weiter umfassend:

• - Einziehen einer Inspektionsleitung mit Sensoren in mindestens eine der Horizontalbohrungen.