Wärmenetze: Perspektiven in der SHK-Branche
Teil 2: Planung und Bau von Wärmenetzen
Wärmenetze sind Infrastrukturprojekte. Die beträchtlichen Investitionen lohnen sich für Bauherren nur, wenn die Netze über mehrere Jahrzehnte erfolgreich betrieben werden können. Um das zu gewährleisten, gilt es in den Phasen Planung und Bau Fehler konsequent zu vermeiden. Der weitere Auf- und Ausbau von spezifischem Wissen rund um Wärmenetze mit polymeren Rohrsystemen ist in der SHK-Branche deshalb von entscheidender Bedeutung.
Horizontales Abrollen des DUO-Rohres in den Rohrgraben.
Bild: Rehau
Eine Reihe von Faktoren bestimmen über die Effizienz (Minimierung der Wärmeverluste) von Wärmenetzen. DUO-Rohrsysteme (zwei Medienleitungen in einem Außenmantel) weisen bei vergleichbarer Dämmstärke gegenüber UNO-Leitungen rund 1/3 geringere Wärmeverluste auf. Deshalb werden diese Leitungen von Bauherren bzw. Netzbetreibern präferiert und in der Planung verbreitet berücksichtigt. Da an einem Abzweig, z. B. Hausanschluss, nur eine Muffe (Nachisolierung) installiert werden muss, resultieren daraus auch entsprechende Kostenersparnisse.
Bei der Verlegung von DUO-Rohren ist darauf zu achten, dass die Medienrohranordnung im Graben vertikal ist. Erreicht wird dies durch horizontales Abrollen des Ringbundes. Diese Positionierung ist Voraussetzung, um die Rohre der Haupt- bzw. Verteilleitungen mit den abzweigenden Rohren leicht miteinander verbinden zu können. Zur Wahrheit gehört auch, dass DUO-Leitungen mit zunehmendem Leitungsdurchmesser beim Handling mehr (Kraft-)Aufwand erfordern. Verarbeiter präferieren deshalb insbesondere bei schwierigen Verlege-Situationen den Einsatz von UNO-Leitungen. Die Installation von UNO-Abzweigen wird erleichtert, wenn tiefbauseitig eine Abstufung im Graben sowie eine versetzte Anordnung erfolgt. UNO- und DUO-Leitungen können selbstverständlich innerhalb eines Projektes kombiniert werden. Das verbindende Bauteil ist ein sogenanntes Hosenrohr.
DUO-Leitung mit korrekter vertikaler Medienrohranordnung am Abzweig.
Bild: Rehau
UNO-Leitungen mit versetzter und abgestufter Muffenanordnung.
Bild: Rehau
Hilfsmittel zur Erleichterung des Rohr-Handlings
Ein Vorab-Auslegen der Rohrleitung in den Graben unterstützt das Relaxieren der Ringbundware und damit die Verarbeitung. Gleichwohl bedarf es vor allem an den Rohrenden beim Handling Maßnahmen, um die Montage an den Verbindungsstellen im Graben zu vereinfachen. Hierzu zählt z. B. das Fixieren der Rohre im Graben mittels Perimeterklötzen und / oder Erdnägeln bzw. entsprechenden partiellen Sand-/Erdreichauflagen zur Beschwerung vor der finalen Fertigstellung der Leitungszone. Der gezielte Einsatz einer Verlegehilfe erleichtert darüber hinaus das Handling an den Verbindungstellen. Vom Ringbund abgerollte Rohrabschnitte können „begradigt“ und zur Herstellung der Pressverbindung genau positioniert werden. In diesem Zuge ist auch noch eine (leichte) Verdrehung des freiliegenden Rohrendes möglich, um die Medienrohre fluchtend im Graben zu positionieren. Es ist darauf zu achten, dass die Verlegehilfe erst vom Rohr entfernt wird, wenn die Pressverbindung beidseitig hergestellt wurde.
Langlebigkeit von polymeren Rohrsystemen
Wärmenetze zur Versorgung von Wohngebäuden im Bestand werden im Winter i. d. R. mit maximalen Vorlauftemperaturen von bis 80 … 85°C betrieben. Dieser Beanspruchung müssen die PE-Xa-Rohrleitungen über Jahrzehnte, d. h. dauerhaft, Stand halten. Wenn die PE-Xa-Medienrohre den Prüfanforderungen der DIN EN 15632 Teil 2 genügen, ist eine Lebensdauer von mehr als 50 Jahren bei gleitender Betriebsweise sicher erreichbar [1]. Gegenüber Standard-PE-Xa-Rohren gemäß DIN 16892/3 bedeutet dies bis zu 70 % längere Lebensdauer.
Für die Dämmung der PE-Xa-Rohre wird überwiegend PU-Schaum eingesetzt, um die Wärmeverluste auf ein Minimum zu reduzieren. Beschädigungen des Rohraußenmantels und in der Folge eintretende Feuchtigkeit können die Dämmwirkung signifikant reduzieren. Dies gilt es durch geeignete Maßnahmen zu verhindern. Die Robustheit des Außenmantels kann hier im rauen Baustellenalltag den Unterschied machen. Darüber hinaus ist die Verwendung einer mit dem Außenmantel verschweißten Folie (Längswasserschutzschicht) ein probates Mittel, um bei unbemerkter Beschädigung das Eindringen von Wasser in die PU-Schaumdämmung zu verhindern.
Einsatz der Rehau-Verlegehilfe „Straita“ zur Positionierung der Rohrleitungen im Graben.
Bild: Rehau
Beispielhafter Rohraufbau System „RAUVIPEX“: 1 Rohraußenmantel, 2 Längswasserschutzschicht 3 PU-Schaumdämmung, 4 PE-Xa Medienrohre
Bild: Rehau
Potenzielle Schwachstellen
Die Verbindungsstellen bzw. Abzweige und die Muffen an diesen Stellen verdienen besondere Beachtung. Der Einsatz von Rohrleitungen als Ringbund führt zwangsläufig dazu, dass in diesen Bereichen Winkelabweichungen bzw. Spannungen auftreten. Diese müssen idealerweise konstruktiv von den Bauteilen aufgenommen werden können, damit temporär anstehendes Grund- oder Niederschlagswasser im Graben nicht zu Problemen führt. In der für Muffen relevanten Norm EN 489 wird ein Druck von 3 m Wassersäule zur Prüfung der Bauteil- bzw. Systemdichtigkeit gefordert [2]. Entscheidend für den Nachweis ist eine Prüfung unter Praxisbedingungen, d. h. ein Prüfaufbau mit Abwinkelung der Rohrleitung am Muffenein- bzw. -austritt. Daraus leiten sich eindeutige Einsatzgrenzen des Systems ab, auf die sich die Verantwortlichen bei Planung und Bau verlassen können.
Eindringende Feuchtigkeit im Bereich der Muffen bleibt bei Wärmenetzen mit vorgedämmten PE-Xa-Rohrsystemen oft lange unbemerkt, da die Rohrsysteme keine Leckage-Überwachungssysteme haben. Ein erster Indikator sind ansteigende Wärmeverluste, die an der Oberfläche sichtbar werden können, etwa durch punktuell früheres Abschmelzen von Schnee oder das Austrocknen von Pflastersteinen entlang der Wärmetrasse. Langfristig können auch die metallischen Fittinge geschädigt werden bis zum worst case – einer Undichtigkeit mit Austreten von Netzwasser. Vor diesem Hintergrund fordern immer mehr Bauherren und Planer Maßnahmen zur Qualitätssicherung und einen Nachweis zur Eignung der durch den Verarbeiter ausgewählten Systemlösung.
Fehlervermeidung durch Wissenstransfer
Für den erfolgreichen Auf- und Ausbau von Wärmenetzen sind versierte SHK-Betriebe unverzichtbar. Nur so gelingt es, die Wärmeversorgung zu dekarbonisieren und damit den erforderlichen Beitrag zum Erreichen der gesteckten Klimaziele zu leisten. Vorhandene Expertise in den Betrieben gilt es gezielt durch Wissen rund um den Einsatz vorgedämmter polymerer PE-Xa-Rohrsysteme auszubauen. Hersteller wie z. B. Rehau unterstützen ausführende Unternehmen von Beginn an durch umfassende Schulungsangebote in Form von Online-Seminaren, Werkstatt-Trainings und Einweisungen auf der Baustelle.
Einbausituation eines Abzweigs im Kurvenbereich der Wärmetrasse.
Bild: Rehau
Quellen:
Technische Information – Nahwärmesysteme Rehau Industries SE & Co. KG, Juni 2020
DIN EN 489-1 | 2022-08 | Fernwärmerohre - Einzel- und Doppelrohr-Verbundsysteme für erdverlegte
Fernwärmenetze – Teil 1: Mantelrohrverbindungen und Wärmedämmung für Fernwärmenetze nach EN 13941-1
