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Temperaturbeständigkeit und Alterung von PUR-Schäumen
Projektinfo 11/2004
 

Die Thermografieaufnahme zeigt die Laboruntersuchung einer defekten Fernwärmeleitung: Bestimmung der Feuchteverteilung und damit des verminderten Wärmedämmvermögens im PUR-Schaumstoff.

Dämmung von Rohrleitungen mit PUR-Schäumen

Röhren bieten viel Oberfläche. Wärmetauscher werden deshalb oft aus Röhren gebaut. In Schlangenform oder als Bündel finden sie sich etwa in Kühlschränken oder als Heizkörper in jedem Haushalt. Wo Röhren hingegen dem Transport von Wärme dienen, zwischen dem Ort der Erzeugung und dem Ort, wo sie benötigt wird, müssen die Leitungen sorgfältig gegen Verluste gedämmt werden. Dies gilt im Kleinen etwa bei Warmwasser- und Heizungsrohren, gleich ob konventionell oder solar betrieben. Dies gilt ganz besonders im Großen, beispielsweise bei Fernwärmenetzen.

Seit mehr als 30 Jahren wird zur Wärmedämmung von Rohren aller Art Polyurethan (PUR)-Hartschaumstoff eingesetzt. Wegen der besonderen Eigenschaften – gutes Dämmvermögen, hohe Festigkeit, Wärmebeständigkeit und geringe Wasseraufnahme – haben sich PUR-Schaumstoffe heute für die Dämmung von Rohren in vielen Anwendungsbereichen durchgesetzt: Von Installationsleitungen bis zu Rohrnetzen für den Fernwärmetransport oder gar den Pipeline-Bau.

In Folge der Liberalisierung der Strommärkte ist für die Betreiber von Fernwärmenetzen ein deutlicher Kostendruck entstanden, denn Fernwärme wird typischerweise in Kraft-Wärme-Kopplung erzeugt. Dadurch erhält die Frage der Planungssicherheit zunehmende Bedeutung. Der überwiegende Teil der Investitionen einer Fernwärmeversorgung entfällt auf das Leitungsnetz. Deshalb sind sichere und langlebige Rohrleitungssysteme von besonderer Bedeutung.

Bild 1 - projekt 1104 01: Die Thermografieaufnahme zeigt die Laboruntersuchung einer defekten Fernwärmeleitung: Bestimmung der Feuchteverteilung und damit des verminderten Wärmedämmvermögens im PUR-Schaumstoff.
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Bild 2 - projekt 1104 02: Typische Verlegung einer Fernwärmetrasse: Kunststoffmantelrohre im Graben.
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Bild 3 - projekt 1104 03: Fernwärmerohr mit FCKW-11-haltigem PUR-Schaumstoff nach knapp 16 Jahren Betrieb: Beim heißeren Vorlaufrohr (links) zeigen sich erste Verfärbungen.
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Bild 4 - projekt 1104 04: Zunahme der Wärmeleitfähigkeit von PUR-Hartschaum in Kunststoffmantelrohren nach vorheriger Lagerung der Proben bei 70°C.
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Bild 5 - projekt 1104 05: Untersuchte Vorlaufproben nach Alter sortiert (gelb) im Vergleich zur jeweils errechneten äquivalenten thermischen Dauertemperaturbelastung bei 120°C.
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Bild 6 - projekt 1104 06: Rest-Scherfestigkeit aller 110 Rohrproben in Abhängigkeit von der normierten thermischen Belastung. Trotz Streuung ist erkennbar: Je älter desto geringer die Festigkeit (IMA).
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Seit Ende der 60er Jahre wurden im Westen Deutschlands zunehmend so genannte Kunststoffmantelrohre verlegt. Dies sind industriell vorgefertigte Systeme mit metallischen Innenrohren, umgeben von einer PUR-Wärmedämmung, die das Innenrohr mit einem äußeren Mantelrohr aus Kunststoff fest verklebt. Der Marktanteil aller für die direkte Erdverlegung geeigneten Mantelrohrsysteme (Kunststoffmantelrohre mit metallischen und polymeren Mediumrohren, Stahlmantelrohre) am Zubau neuer Fernwärmetrassen erreicht mittlerweile mehr als drei Viertel. Es wird erwartet, dass ihre Nutzungsdauer im Mittel mehr als 50 Jahre beträgt.

Eine fundierte Aussage über den tatsächlichen Zustand und das Alterungsverhalten der Kunststoffmantelrohre unter realen Betriebsbedingungen war bislang nicht möglich. Diese Wissenslücke sollte im Rahmen eines vom Bundesministerium für Wirtschaft und Arbeit (BMWA) geförderten Verbundprojekts mit neun Partnern aus Forschung und Fernwärmewirtschaft unter Leitung der Stadtwerke Leipzig GmbH geschlossen werden.

Hinweis

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