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Polybuten-Rohrleitungssysteme für Fernwärme

Polybuten-1-Rohrleitungssysteme werden weltweit für Fernwärmenetze verwendet und versorgen öffentliche Gebäude und Einrichtungen, sowie Wohn- und Büroblöcke mit Heiz- oder Kühlenergie aus effizienten und ökologisch optimalen, zentral gelegenen Quellen. Polybuten-1 bietet viele erhebliche Vorteile für Systeme, dazu gehören Flexibilität, Hochdruckfähigkeit, das Ausbleiben von Korrosion und ein geringer Wärmeverlust.
 

A ground-breaking District Energy network was created for Almere, The Netherlands using Flexalen Polybutene piping systems from Thermaflex.


Einführung

PB-1-Rohrleitungssysteme werden aufgrund ihrer Flexibilität, ihres thermischen Wirkungs-grades und ihrer Lebensdauer bei hohen Temperaturen von bis zu 95 °C für Fernwärmenetze verwendet.

Was ist Fernwärme bzw. Fernkühlung?

Fernwärme- oder -kühlsysteme liefern aus zentraler Quelle heißes Wasser oder Dampf zum Heizen und kühles Wasser zum Kühlen von öffentlichen Gebäuden und Einrichtungen, Wohn- und Büroblöcken und ähnlichen Gebäuden.

Das heiße oder kühle Wasser wird in isolierten Rohrleitungssystemen verteilt, die unterirdisch verlegt sind. In vielen europäischen Städten sind große Fernwärmenetze in Betrieb, die Heiz- oder Kühlenergie mit minimalem Wärme- bzw. Kühlverlust über viele Kilometer transportieren.

Der entscheidende Vorteil von zentral erzeugter Wärme (durch Wasser oder Dampf) liegt darin, dass umweltverträgliche Quellen genutzt und kombiniert werden können. Der größte Teil stammt aus Wärmekraftwerken, durch die Verwendung der Abwärme aus der Elektrizitätserzeugung. Dies wird als Kraft-Wärme-Kopplung bezeichnet. Die gleichzeitige Elektrizitäts-und Wärmeerzeugung verdoppelt den Wirkungsgrad im Vergleich zu einfachen elektrischen Anlagen um 40 % bis über 80 %. Die Wärme aus Müllverbrennungsanlagen und industriellen Prozessen sowie zunehmend aus Ökoenergie, wie etwa Biomasse, Biogas, Erdwärme und Solarenergie stellt eine weitere wichtige Quelle dar

Eine weitere Form der Fernwärme ist die zentrale Wärmeversorgung für Schulen und Universitäten, Hotelanlagen, Flughäfen oder Einkaufszentren. Dies wird als Nahwärme bezeichnet.
 

Hintergrund

Fernwärme (auch bekannt als Fernwärme und Kühlung) wird in Europa seit fast 100 Jahren für die Wärmeversorgung in den Gemeinden eingesetzt. Bis 1980 wurden ausschließlich Stahlsysteme mit Wärmedämmung eingebaut, überwiegend in Betonkanälen. 1974 wurden vorisolierte Systeme eingeführt, doch auch bei diesen verwendete man immer noch Stahlrohre, bei denen es ein Hauptproblem gab: die Korrosion. Dadurch entstand der Anreiz für Energieversorger weltweit, nach korrosionsfesten Lösungen zu suchen.


Vorisolierte Rohrsysteme

Vorisolierte PB-1-Rohrleitungssysteme sind ein zentraler Bestandteil von Fernwärme. Vorisolierte Rohre werden durch eine fortschrittliche Produktionstechnologie aus umweltfreundlichen Materialien und vollständig recycelbaren Güteklassen der Polyolefinmaterialgruppe hergestellt. Zu diesen Materialien gehören das Polybuten-1-Innenrohr, der flexible geschlossenporige Polyolefinschaum und der elastische Hart-Polyethylen-Außenmantel.


 


PB-1 für Fernwärme

PB-1 has the highest pressure rating compared to PE-X and PP, low heat loss, and best in class chemical resistance, particularly for aggressive geothermal water.

Die Auswahl von hochwertigen Systemen für Fernwärme

  • Große Durchmesser für unterirdische und Inneninstallationen
  • Hohe Dampfbeständigkeit
  • Wärmeverlust von weniger als 1 °C pro Kilometer.
  • Hohe Flexibilität bei kleinen/mittleren Durchmessern, die in Rollen versendet und verlegt werden
  • Lange Stücke reduzieren die Verbindungen
  • Mit schweißgeeigneten Armatursystemen kombinierbar
  • Geringes Gewicht für effiziente Logistik und Handhabung
  • Keine Korrosion oder Probleme mit Verkalkung
  • Ausgezeichnete chemische Beständigkeit, insbesondere bei aggressivem Thermalwasser
  • Langzeitverhalten bis zu einer maximalen Betriebstemperatur von 95 °C, mit der höchsten Druckauslegung im Vergleich zu PE-X und PP.
  • Umfassende Systeme von vorisolierten Rohren und schweißgeeigneten Armaturen für das vollständige Anforderungsspektrum.


     

Universitätstests

University result: "After 8 years in service, PB-1 pipe samples were stronger than new PB-1 pipes due to the tempering and annealing process over that period."

Universitätstests für das optimale Kernrohr

Ein Energieunternehmen mit Sitz in Österreich war einer der Vorreiter, die alternativen Lösungen nachgingen, und es wies das Kunststoffinstitut der Montanuniversität Leoben an, ein Testprogramm durchzuführen, um optimale Lösungen für Fernwärmenetze zu finden.
 

Universitätsergebnisse

Die Ergebnisse für das Kernrohr waren eindeutig: Polybuten-1 war das beste Kunststoffmaterial für hohe Temperaturen (max. 95°C).

Dieses Ergebnis ermutigte das österreichische Energieunternehmen, ein Joint Venture mit einem Rohrhersteller zu gründen, um vorisolierte Rohrsysteme mit Polybuten-1-Kernrohren zu produzieren und zu vermarkten.
 


Fallstudien

Österreichisches Fernwärmenetz

Anschließend an diese Studien wurden in Österreich seitdem 42 Netze mit 210 km Rohrleitung verlegt. Vor 1987 wurden 70 km Rohrleitung verlegt. Diese Netze wurden als sogenannte „Sekundärnetze“ bezeichnet, die von Primärleitungen mittels zentraler Wandlerstationen mit Wärmeübertragern gespeist wurden, um die Temperaturen auf maximal 90 °C und den Druck auf 5 bar zu reduzieren.

Nachdem sie 8 Jahre im Betrieb waren, wurden Stichproben dieser Polybuten-1-Rohre an Prüfinstitute in Österreich versendet, um die sich bereits in Betrieb befindlichen Rohre mit neuen zu vergleichen. Das erstaunliche Ergebnis war, dass die benutzten Rohre sogar noch stärker als die neuen Polybuten-1-Rohre waren. Das Tempern und Vergüten der Rohre während deren Einsatzes in den ersten acht Jahren hatten sich positiv ausgewirkt.
 

Erdwärmezentrum – Wien

Das aggressive Thermalwasser in Wien verursachte große Korrosionsprobleme bei Metallrohren. Während der Planung des neuen Erdwärmezentrums in Wien im Jahr 1972 wurde daraufhin ein 2-jähriger Testzyklus mit mehreren Rohren aus Edelstahl, PVC-C, Epoxid und Polybuten-1 durchgeführt.

Polybuten-1 erwies sich als das beste Material und wurde daraufhin vom Ursprung bis zum Erdwärmezentrum in allen Erdwärmeleitungen verlegt, mit einer Doppelhauptleitung mit einem Außendurchmesser von 225 mm und einer Länge von 1,4 km sowie Innenrohrleitungen von 2 km Länge mit Außendurchmessern von 20 mm bis 225 mm. Diese Rohrleitungen wurden über 30 Jahre lang (bis die Einrichtung erweitert wurde) fortlaufend bei 54 °C und 10 bar ohne jegliche Störung betrieben.
 


Beispiele vor Ort


 

 

Polybuten-1 wird häufig auch als Polybuten, PB, PB-1 oder Polybutylen bezeichnet.

Die PBPSA-Mitglieder verkaufen Polybuten-1 nicht für Rohrleitungsanwendungen, die für den Gebrauch in Nordamerika vorgesehen sind, und den Kunden und Händlern dieser Parteien ist es untersagt, aus PB-1 hergestellte Produkte für den Gebrauch in Rohrleitungsanwendungen für Nordamerika zu verkaufen.