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fehlerhafte
Dämmung in der Abseite |
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Rohrleitungen
in frostgefährdetem
Dachdrempel |
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Während der Dauerfrostperioden
mit Nachttemperaturen unter -15 °C und Tageshöchstwerte
von -5 °C frieren immer wieder Trinkwasser- und Heizungsleitungen,
aber auch Solarleitungen, ein.
Die VDI-Richtlinie 2069 - Einfrierschutz
von wasserführenden Leitungen – ist für
die Planung, den Bau, das Betreiben und das Instandhalten
von wasserführenden Systemen in frostgefährdeten
Bereichen anzuwenden.
Das Einfrieren ist ein langsamer
Prozess, der zur Bildung eines Eispfropfens
führt. Erst wenn dadurch keine Fließbewegung
mehr möglich ist, friert die Leitung auf der gesamten
Länge ein. Besonders kritisch ist das Einfrieren von
Leitungen von zwei Seiten oder in abgesperrten Leitunggsabschnitten.
Hier entstehen hohe Drücke im noch flüssigem Medium,
die weit über den zulässigen Nenndrücken
der Anlagenteile liegen, und zum Platzen der Rohre und besonders
von Verbindungsstellen führen können. Jedes Einfrieren
setzt aber eine längere Stagnation des Wassers voraus.
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Wenn wasserführende Leitungen durch
außenluftbelüfteten Abseiten
hinter den Kniestöcken verlegt werden, so sind diese
Leitungen besonders gefährdet. Fehlerhafte Rohrdämmung
führt zu dem Einfrieren von 2 Seiten.
Aber Leitungen, die gleichmäßig einfrieren, sind
in vielen Fällen nach der Frostperiode noch unbeschädigt.
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"Blitzeis" |
Wenn Wasser zu Eis gefriert, dann dehnt es sich aus
und vergrößert sein Volumen. Gleichzeitig nimmt seine Dichte ab. Deswegen ist Eis bei
gleichem Volumen leichter als Wasser. Eis ist neben dem flüssigen und gasförmigen der 3. Aggregatzustand von
Wasser und bildet sich bei Normaldruck, Anwesenheit von Kristallisationskeimen und einer Temperatur niedriger als 0 °C (Schmelz- bzw. Gefrierpunkt).
Reines Wasser gefriert erst bei -46 °C. Durch eine Erschütterung und/oder
Verschmutzung friert das unterkühlte Wasser schlagartig ein. Diese Phänomen kennt man auch unter dem Begriff
"Blitzeis", wenn z. B. unterkühltes Regenwasser auf die Straße aufschlägt und sich dort eine Eisschicht bildet.
Es kann vorkommen, dass Leitungen zufrieren, wenn schlecht oder nichtgedämmte
Leitungsteile schon in den Minusbereich (< 0 °C) abgekühlt sind, aber auf Grund der Fließgeschwindigkeit das
vorbeifließende Wasser noch nicht gefroren ist. Durch das Abschalten oder dem Ausfall der Pumpe kommt das Wasser zum
Stillstand. Durch die plötzliche Eisbildung entstehen sehr hohe Drücke in der Rohrleitung. Hier wirkt das Rohr evtl. wie eine
Einfriermanschette. |
Flüssiges Wasser bei minus 46 Grad - Anna Heise - Deutsche Physikalische Gesellschaft e.V.
Unterkühltes Wasser und Blitzeis - Dr. Holger Hofmann - experimentis |
Druckzunahme
in einer abgesperrten wassergefüllten Leitung bei „Umwandlung“
von Wasser in Eis. Die gelbe Linie beschreibt den Druckverlauf
ohne Berücksichtigung der elastischen Eigenschaften des
Rohrmaterials. Wird das elastische Verhalten berücksichtigt,
so ist der Druckanstieg etwas geringer als am Beispiel für
zwei unterschiedliche Kupferrohrabmessungen berechnet. Die
ebenfalls eingezeichneten Berstdrücke
sind aus den Materialkennwerten für Kupfer berechnet. |
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Druckzunahme
in Wasserleitung durch Eisbildung |
| Quelle:
Dr.-Ing. Thorsten Pfullmann |
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Hartgelötetes
Kupferrohr, unter Frosteinwirkung gedehnt und aufgerissen. |
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Die Steckverbindung
hat gehalten, nur das Rohr nicht |
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Laborversuch mit
Pressfittingsystem aus Kupfer: nach lokalem Einfrieren des
wassergefüllten Rohres (kleines Bild) ist die Verbindung
aus der ursprünglichen Lage bis über den O-Ring
in dem Fitting vom Rohrende geschoben worden. |
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Laborversuch mit
Pressfittingsystem für Mehrschichtverbundrohr: Nach
lokalem Einfrieren ist das Rohr von der Stützhülse
bis zum Dichtungsring geschoben worden. |
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Laborversuch mit
Mehrschichtverbundrohr: Bei Frosteinwirkung links und rechts
von der abgebildeten Stelle platzt das Rohr immer an der
Schweißnaht des Aluminiummantels. |
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Quelle:
Dr.-Ing. Thorsten Pfullmann |
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| Eissäule,
entstanden durch einen noch tropfenden Wasserhahn in einer
Waschküche |
Guss gibt eben zuerst
nach |
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| Frostschutzmaßnahmen
in nicht ständig oder selten
genutze Gebäuden |
Immer wieder
stellt sich die Frage, welche Maßnahmen getroffen werden müssen,
um ein Einfrieren wassergefüllter Bauteile (Wasserleitungen,
Geruchsverschlüsse [Siphone], WC-Schüssel, aber auch oberirdische
Regenzisternen, Regentonnen, Gartenschläuche, Hochdruckreiniger und
Teichpumpen) in nicht ständig oder selten
genutze Gebäuden (leerstehende Wohnhäuser, Ferienhäuser)
zu verhindern. Wenn
das Gebäude nicht genutzt wird und eine Heizung nicht in
Betrieb gesetzt werden soll, dann ist die sicherste Möglichkeit
das Wasser aus allen wasserführenden
bzw. wassergefüllten Bauteilen (Heizung, allen Wasserleitungen,
den Geräten (WW-Speicher), Spülkästen, WC-Schalen und Geruchsverschlüsse
[Sifone]) zu entleeren. |
| Hierbei müssen einige
Dinge beachtet werden.
- Wasserheizungsanlagen wird man nie vollständig
entleeren und auch nicht mit Druckluft ausblasen können. Deshalb
kann es sinnvoll sein, die Anlagen mit einem Wasser-Frostschutzmittel-Gemisch
zu füllen, das regelmäßig überprüft werden muss.
- Wenn die Trinkwasserleitungen mit Gefälle verlegt
sind, kann das Wasser an der tiefsten Stelle abgelassen werden. Wobei
die Leitungen an der obersten Stelle belüftet werden müssen.
Sicherer ist es, die Leitungen mit Druckluft auszublasen. In Trinkwasserleitungen
aus Metall bestehen hier korrosive und hygienische Probleme. Solche Anlagen
müssen bei der Wiederinbetriebnahme gespült und beprobt werden.
- Bei elektrischen Trinkwassererwärmern
muss vor der Entleerung die Stromversorgung unterbrochen werden, damit
der Heizstab nicht durchbrennt.
- Bodenabläufe, WC-Schalen
und Urinale können mit einem Lappen ausgetrocknet
werden. Besser ist eine Zugabe von Frostschutzmittel oder Salz in das
Wasser. Wobei eine Salzzugabe sehr unsicher ist.
- Geruchsverschlüsse
an Waschbecken, Dusch- und Badewannen kann die Wasservorlage am Bauteil
entleert werden. Aber auch hier sind die Maßnahmen, die bei
den WC-Schalen angewendet werden, vorzuziehen. Natürlich dürfen
diese gefüllten Geruchsverschlüsse nicht gespült werden.
- Entleerte Geruchsverschlüsse
lassen die Gase aus dem Abwasserssystem in das Gebäude, was zu erheblichen
Geruchsproblemen führen kann. Besonders in eingerichteten Gebäuden
sollte man diese Methode nicht anwenden, da die Gerüche sich in der
Einrchtung festsetzen können. Über das Eindringen von Ungeziefer
wird auch berichtet. Für diese Zwecke werden inzwischen Trockensiphone
angeboten, die aber meistens nur für Brennwertgeräte, Erdwärmetauscher
oder an Kühlregister von Klimaanlagen geeignet sind. |
Wird ein Gebäude
immer wieder regelmäßig genutzt (z. B. Wochenendhaus),
dann sollte die Heizung auf "Frostschutz" betrieben
werden. Dabei muss bei der Temperaturwahl darauf geachtet werden, dass
die Räume über Raumthermostate geregelt werden,
da z. B. in einem nach Süden ausgerichtetem Raum mit Raumthermostat
(Referenzraum) zur Regelung des ganzen Hauses eingesetzt
wird, noch Plusgrade sein können, während Räume, die nach
Norden ausgerichtet sind, bereits Minusgrade auftreten können. Hier
sollte die Systemtemperatur so niedrig wie möglich eingestellt werden
und die Umwälzpumpe darf nicht automatisch abgeschaltet werden. Außerdem
sollte man überlegen, ob es nicht sinnvoller ist, die Anlage mit
einen Wasser-Frostschutzmittel-Gemisch zu füllen,
wenn das Haus nichtg regelmäßig überwacht wird, da dann
bei einem unbemerkten Heizungsausfall die Probleme wie
in einem nicht beheizten Gebäude auftreten können. Eine Fachfirma,
die diese Anlage einstellt, sollte sich einen sog. "Frostbrief"
unterschreiben lassen. |
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| Heizbänder,
Heizkabel |
| Quelle:
eltherm |
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Funktion
selbstregelnder Heizbänder |
Quelle:
eltherm |
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| Heizband
- Heizkabel
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Selbstregulierende
Heizleitungen bestehen aus zwei parallelen Versorgungsleitern,
eingebettet in ein vernetztes und mit Kohlenstoffteilchen
dotiertes Kunststoff-Heizelement (Matrix). |
Steigt
die Temperatur im Betrieb, so dehnt sich der Kunststoff
durch molekulare Expansion aus. Die Verbindung zwischen
den Kohlestoffteilchen verringert sich. Der Widerstand steigt
und die Leistung sinkt. Bei Abkühlung kehrt sich dieser
Prozess um. Der Widerstand sinkt und die Leistung steigt.
So passt sich die Heizleistung an jeder Stelle individuell
an den Wärmebedarf an. |
Diese
physikalische Eigenschaft, die angegebenen Temperaturen
nicht zu überschreiten, ermöglicht es, selbstregulierende
Heizleitungen auch über Kreuz zu verlegen und auf einen
Temperaturbegrenzer zu verzichten. |
| Vorteile
des selbstregulierenden Heizkabels: |
- Selbstregulierend
- Leistungsanpassend
- Verschiedene
Temperaturbereiche
- Bedarfsorientierte
Abstufung
- Chemische
Beständigkeit
- Von
der Rolle abschneidbar
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| Diese
Heizbänder werden hauptsächlich zum Frostschutz
und zur Temperaturhaltung eingesetzt. |
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Gewolltes Einfrieren
von Rohrleitungen |
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Zum Wechseln eines
Schiebers, erneuern defekter Bauteile oder Erweiterungsarbeiten
kann oder muss nicht immer das Wasser abgelassen werden. Hier
ist der Einsatz von Einfriergeräten sinnvoll.
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| Bedienungsanleitung
- Fa. Rems |
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