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Hochhäuser

Das Wachstum der städtischen Bevölkerungsdichte und die daraus resultierende Zunahme des Verkehrs und der Flächenknappheit tragen dazu bei, dass Gebäude immer höher gebaut werden, und stellen eine Herausforderung für die Planer dar. Da die Anforderungen an die mechanischen Eigenschaften von vertikal verlegten Rohrleitungssystemen für mehrstöckige Gebäude steigen, wird Polybutylen (Polybuten-1, PB-1) von den Planern als das überlegene Polymer für Rohrleitungssysteme in anspruchsvollen Anwendungen wie Hochhäusern das Material der Wahl.

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Einführung

Polybutylen bietet Vorteile für komplexe Rohrleitungssysteme, die für Hochhäuser spezifiziert sind.

Im Vergleich zu PVC-C, PEx, PP-R, PP-RTC und PE-RT bieten Rohrleitungssysteme aus Polybutylen (Polybuten-1, PB-1) eine höhere Leistung hinsichtlich Druckfestigkeit, Schlagzähigkeit, Druckschlagfestigkeit, Flexibilität und geringer Ausdehnungskraft.

Städte auf der ganzen Welt wachsen rasant. Über 50 %der Weltbevölkerung leben in städtischen Gebieten, und dieser Anteil soll bis 2050 auf 66 % steigen. UN-Prognosen zufolge könnten durch die Verstädterung zusammen mit dem Gesamtwachstum der Weltbevölkerung bis 2050 weitere 2,5 Milliarden Menschen zur städtischen Bevölkerung gehören.

Aus praktischen Gründen wie Lebensdauer und Montagefreundlichkeit ist weltweit in Bauvorschriften für Hochhäuser der Einsatz von Kunststoff-Rohrleitungssystemen zugelassen.

Bei der Planung von Rohrleitungssystemen für Hochhäuser müssen Installateure neben der allgemeinen Entwässerung und Entlüftung auch die für die Wasserversorgung und -verteilung erforderlichen erhöhten Drücke berücksichtigen. Die Höhe eines Gebäudes beeinflusst die Kräfte, die auf Leitungssysteme wirken. Das bedeutet, dass herkömmliche Konstruktionen und Rohrleitungsmaterialien oft nicht ausreichen. Dies betrifft sowohl die Druckrohrleitungen im Wasserversorgungssystem als auch das Entwässerungssystem. In einem Hochhaus sollte eine gut durchdachte Wasserversorgung funktionieren, ohne dass sich der Nutzer ihrer Existenz bewusst ist.

Diese Anforderungen sind unerlässlich, um ein sicheres, verwendbares und zuverlässiges System zu erreichen:

  • Das System (Rohrverschraubung) sollte dem hohen Druck durch die Hochwassersäule standhalten.
  • Das System und das Material sollten ausreichend flexibel sein, um dem Druckschlag standzuhalten, der während der Lebensdauer der Anlage auftritt.
  • Hoher Widerstand gegen Spannungen an Rohren und Formstücken durch Ausdehnung z. B. in Steigleitungen
  • Das Rohrleitungssystem soll einfache, sichere und wirtschaftliche Montagetechniken bieten.
  • Umfangreiche Produktpalette, um ein komplettes Projekt in einem einzigen Material über Rohrdurchmesser von klein bis groß zu entwerfen
  • Einfache und zuverlässige Dehnungsregelung durch kleine Dehnungsschleifen usw.

Im Vergleich zu PVC-C, PEx, PP-R, PP-RTC und PE-RT bieten Rohrleitungssysteme aus Polybutylen (Polybuten, PB-1) eine höhere Leistung hinsichtlich Druckfestigkeit, Schlagzähigkeit, Druckschlagfestigkeit, Flexibilität und geringer Ausdehnungskraft und sind somit die optimale Wahl für Ingenieure bei der Auslegung von Hochhaus-Rohrleitungssystemen.

Bei allen Hochhäusern, ob Büro, Eigentumswohnung, Hotel oder Krankenhaus, vervielfachen sich die gestalterischen Herausforderungen aufgrund der funktionalen Komplexität. In der Regel benötigen Krankenhäuser und Hotels eine höhere Dichte und Komplexität von Rohrleitungssystemen und Sanitärarmaturen als die meisten anderen Gebäudetypen, und Polybutylen-Rohrleitungssysteme bieten diesem Sektor erhebliche Vorteile.

Fallstudie: BD Bacatá - Bogotá

 


Profil von Polybutylen
Rohrleitungssystemen

Vergleich von Polymeren in Rohrleitungssystemen
  Polybutylen PP-R PE-X PVC-C
Stoßfestigkeit +++ ++ +++ +
Chemische Beständigkeit +++ +++ +++ +++
Flexibilität ++++ ++ +++ +
Kriechbeständigkeit ++++ +++ +++ +++
Druckfestigkeit ++++ ++ +++ +++
Schweißbarkeit ++++ ++++ + ++
Widerstand gegen Temperatur und Druck ++++ ++ +++ ++
Thermische Belastung in Installationen ++++ ++ +++ +
Nachhaltigkeit des Systems ++++ +++ +++ +++
Geschwindigkeit der Verbindung
Kleiner Ø
++++ + +++ ++
Große Gelenk-Ø-Verfügbarkeit ++++ ++++ ++ +++

    Hervorragend  ++++    Gut  +++    Befriedigend  ++    Mangelhaft  +
 

Durch die einzigartige Morphologie und das Kristallisationsverhalten von PB-1 hat es unübertroffene Eigenschaften für druckbeaufschlagte Rohrleitungssysteme.

Die perfekte Wahl für druckbeaufschlagte Rohrleitungssysteme

Polybutylen setzt sich aufgrund der Kombination seiner Eigenschaften, wie hoher Flexibilität, zusammen mit herausragender Innendruck- und Kriechbeständigkeit über einen großen Temperaturbereich hinweg, von den Konkurrenzprodukten ab.

Alle Polyolefinmaterialien neigen bei Dauerbeanspruchung über längere Zeiträume hinweg zu Kriechen.

Dieses Kriechverhalten kann durch Erzeugung eines 3D-Netzwerks in der Polymerstruktur unterdrückt werden. Dies kann z. B. durch eine chemische Verbindung geschehen, wie bei der Herstellung von Polyethylenen (PE-X) ausgenutzt. Polybuten-1 erreicht jedoch eine stärkere Kriechbeständigkeit (siehe Tabelle unten) durch ein einzigartiges physikalisches Netzwerk, das aus der Kombination von Mikrokristallen und durch kristalline Umlagerung (Alterung) erzeugten festen Verschlaufungen der Polymerketten entsteht. Damit sind Änderungen durch zusätzliche Vernetzung, Copolymerisation oder Compoundierung nicht erforderlich.

In seiner einfachsten Form als Homopolymer ist Polybutylen durch sein Eigenschaftenprofil die perfekte Wahl, um die Anwendungsanforderungen von druckbeaufschlagten Warm- und Kaltwasser-Rohrleitungssystemen zu erfüllen.
 


Druckfestigkeit

Leistungsvergleich von Polybutylen und alternativen Kunststoffmaterialien

Gleichwertige Normen zu ISO 12230 beschreiben den Einfluss von Zeit und Temperatur auf die zu erwartende Festigkeit der unten aufgeführten Materialienr. Die in diesen Normen dargestellten Informationen erlauben einen Vergleich der Leistunsfähigkeit dieser alternativen Kunststoffmaterialien für Rohrleitungssysteme.

Die folgende Abbildung zeigt die Bezugslinien zur Leistung (Druckfestigkeitseigenschaften) der folgenden Materialien bei 70 °C auf einer gleichwertigen Skala:

Leistungsfähigste Materialien

  • PB-H | ISO 12230 (2012)
  • PB-R | ISO 12230 (2012)

Materialien mit mittlerer Leistung ohne Knick

  • PE-X - ISO 15875 (2003)
  • PP-RCT - ISO 15874 (2013)
  • PE-RT type II - ISO 12230 (2012)

Materialien mit niedriger Leistung mit Knick

  • PE-RT type I - ISO 22391 (2009)
  • PP-R - ISO 15874 (2013)

Nach 10 Jahren von dauerhaft einwirkender Spannung ist das leistungsfähigste Polybutylen (PB-H und PB-R) noch 50 % stabiler als Materialien mit mittlerer Leistung (PE-X, PP-RCT und PE-RT Typ II) und 70–90 % stabiler als Materialien mit niedriger Leistung (PE-RT Typ I und PP-R).


Bemessungsspannung

Nach 10 Jahren dauerhaft einwirkender Spannung ist Polybutylen noch 50 % stabiler als PE-X, PP-RCT und PE-RT Typ II und 70–90 % stabiler als PE-RT Typ I und PP-R.

Durch die Anwendung standardisierter Kriterien, die in der ISO-Norm 10508 festgelegt sind, ist es möglich, die maximal zulässige Umfangsspannung dieser alternativen Polyolefinrohre für verschiedene standardisierte anwendungsbezogene Temperaturklassen zu berechnen. Diese Berechnung der Bemessungsspannung führt zu dem Vergleich, der in der untenstehenden Tabelle dargestellt wird, und zeigt, dass Polybutylen-Polymere die höchsten Umfangsspannungswerte unter allen standardisierten Anwendungsbereichen erreichen. Der Vorteil von Polybutylen hinsichtlich der Druckbelastung ist zwischen 35 % und 90 % höher, je nach Anwendungsbereich und Material. Das bedeutet, dass Polybutylen-Rohre bei gleicher Dicke einen erheblichen Sicherheitsfaktor gegenüber diesen alternativen Kunststoffmaterialien für installierte Systeme bieten.
 

Bemessungsspannung
@10 bar
Klasse 1
HWS 60 °C
Klasse 2
HWS 70 °C
Klasse 3
Low Temp UFH
max 50 °C
Klasse 4
UFH & LT Heat
max 70 °C
Klasse 5
HAT Heat
max 90 °C
20 °C/50y
PB-H 5,73 5,04 7,83 5,46 4,31 10,92
PB-R 5,17 5,13 7,82 4,34 4,13 10,93
PE-X 3,85 3,54 4,61 4,08 3,24 7,60
PP-R 3,09 2,13 4,68 3,30 1,90 6,93
PP-RCT 3,64 3,40 5,73 3,67 2,92 9,24
PE-RT I 3,32 2,68 4,65 3,27 2,38 6,68
PP-RT II 3,53 3,37 5,12 3,38 2,88 7,46
PVC-C 4,38 4,16 10

Aus der maximal zulässigen Umfangsspannung lässt sich eine minimal zulässige Wanddicke berechnen. Aus der Berechnung ergibt sich, dass Rohrleitungen aus Polybutylen im Vergleich zu anderen Materialien und abhängig von den anwendungsbezogenen Standardbeschränkungen mit einer erheblich geringeren Wanddicke produziert werden können. Eine geringere Wanddicke bedeutet gleichzeitig einen größeren inneren Querschnitt für einen vorgegebenen Außendurchmesser des Rohrs, was zu einem verringerten Gesamtdruckverlust und zu niedrigeren Strömungsgeschwindigkeiten führt, um ein festgelegtes Wasservolumen zu liefern.

*PE-RT bezeichnet Polyethylen mit höherer Temperaturbeständigkeit
 


Kriechbeständigkeit

Höhere Langzeit- Kriechbeständigkeit

Im Gegensatz zu anderen Thermoplasten, die in Rohrleitungsanwendungen verwendet werden, ist eine Steigerung der Leistungsfähigkeit über Compoundierung, Vernetzung oder Copolymerisation für Rohrleitungssysteme aus Polybutylen nicht notwendig, um die für ihren Gebrauch geltenden strengen Leistungsvorgaben zu erfüllen.

Im Vergleich zu anderen Polyolefinmaterialien besitzt Polybutylen ein höheres Widerstandsniveau unter dauerhafter Spannung, die über einen langen Zeitraum einwirkt. Dies wird als Kriechverhalten bezeichnet. Die Grafik stellt die höhere Leistung von Polybutylen beim Überschreiten von 100 Stunden dar.

Zusätzlich zu den ausgezeichneten mechanischen und thermischen Eigenschaften bietet Polybutylen ein hohes Maß an chemischer Beständigkeit und Widerstand gegen Entflammbarkeit, das den Vorgaben der meisten Anwendungen entspricht.

Polybutylen kann über standardmäßige Spritzgieß- oder Extrusionsprozesse in einer breiten Produktpalette verarbeitet werden. Sowohl als Homopolymer als auch als Copolymer macht die Ausgewogenheit der Eigenschaften Polybutylen zum technisch bevorzugten Material für die Produktion von Rohrleitungssystemen mit heißem und kaltem Druckwasser.
 


Gewicht, Flexibilität und Hydrostatik

Gewicht des Rohrs und hydrostatischer Wirkungsgrad


Berechnet für die Anwendung der Klasse 2, 10 bar Auslegungsdruck, basierend auf veröffentlichten Daten.

 


Akustische Eigenschaften

Akustik gehört zu den überlegenen Eigenschaften von Polybutylen-Rohrleitungssystemen.

Mit Polybutylen sind keine Druckschlagdämpfer erforderlich, wodurch die Installations- und Wartungskosten reduziert werden.

Mit zunehmender Bevölkerungsdichte und gestiegenen Ansprüchen an den Komfort sind Lärmpegel und akustische Eigenschaften von Rohrleitungssystemen ein wichtiges Thema bei Hochhäusern. Rohrleitungssysteme, die Strömungsgeräusche und Druckschläge minimieren, wenn Rohrleitungen durch Decken und Wände führen, sind ein Schlüsselelement, um die Lärmbelästigung der Anwohner zu verringern.

Drucksysteme in Hochhäusern sind ebenfalls ein wichtiger Faktor. Gut funktionierende Drucksysteme sind unerlässlich, um den Komfort der Bewohner zu gewährleisten, die erwarten, jederzeit mit der richtigen Temperatur und dem richtigen Druck duschen zu können.

Planer und Bauherren sind bestrebt, Lärm durch längere Leitungswege und höhere Belastungen in zunehmend offenen und zusammenhängenden Gebäuden zu vermeiden, in denen möglicherweise viele Bewohner das Gebäude belegen. Ein Gebäude ist durch die Abzweig- und Schornsteinrohre miteinander verbunden. In einem 50-stöckigen Gebäude würde sich der Schall in weniger als 0,5 Sekunden von der Basis zur Spitze des Rohres bewegen.

Es gibt mehrere Ursachen für die Geräuschentwicklung im Leitungssystem:

  • Art und Qualität der Armaturen
  • Wasserdurchflussgeschwindigkeit durch Rohre, Ventile und Filter
  • Materialdichte des Rohrleitungssystems (weicher ist besser)
  • Die Rohrbefestigungstechnik (inkl. Halterungen mit Gummi-Inlinern)
  • Ob unter Putz verlegte Rohre in der Wand gedämmt sind – oder nicht.
  • Ob Abzweigverbinder in der Wand isoliert sind – oder nicht.
     
Dünnere Rohrwände, hohe Elastizität und eine niedrige relative Dichte in Rohren aus Polybutylen führen zu hoher Absorption von Betriebsgeräuschen.

Neben den überlegenen Eigenschaften von Polybutylen im Vergleich zu anderen Materialien besitzt es eine ausgezeichnete Schalldämmung. Die Kombination aus dünner Bauweise der Rohrwand, niedrigem Elastizitätsmodul und niedriger relativer Dichte in Rohren aus Polybutylen (ρ = 0,92 g/cm3) führt zu hoher Absorption von „Druckschlag“ und anderen Geräuschen, die mit Heizung und Kühlung in Rohrleitungssystemen verknüpft sind. Tests haben gezeigt, dass Geräusche in Rohren in der Royal Albert Hall in London nach der Installation von Rohrleitungen aus Polybutylen um 90 % verringert wurden.

 

Schallgeschwindigkeit von Materialien
  Dichte (g/cm3) Elastizitätsmodul (MPa) Schallgeschwindigkeit (m/s)
Weichgummi 0,90 90 320
Polybutylen 0,93 450 620
PE-X 0,95 600 800
CPVC 1,56 3.500 2.350


Beständigkeit gegen Druckschlag

Je höher die SDR-Klasse, desto niedriger der Druckschlag bei einer bestimmten Durchflussrate. Polybutylen hat die höchste SDR-Klasse im Vergleich zu PP-H, PP-B, PE-RT und PEX

Eine Säule mit bewegtem Wasser innerhalb einer Rohrleitung enthält gespeicherte kinetische Energie, die aus der Masse und der Geschwindigkeit entsteht. Da Wasser grundsätzlich inkompressibel ist, kann diese Energie nicht absorbiert werden, wenn ein Ventil plötzlich geschlossen wird.

Das Ergebnis ist ein hoher unmittelbarer Druckanstieg, der normalerweise als „Druckschlag“ bezeichnet wird.

Mit zunehmender Bevölkerungsdichte und gestiegenen Ansprüchen an den Komfort sind Lärmpegel und akustische Eigenschaften von Rohrleitungssystemen ein wichtiges Thema. Rohrleitungssysteme, die Strömungsgeräusche und Druckschläge minimieren, wenn Rohrleitungen durch Decken und Wände führen, sind ein Schlüsselelement, um die Lärmbelästigung der Anwohner zu verringern.


Fünf Faktoren bestimmen den Grad des Druckschlags:

  • Geschwindigkeit
  • Elastizitätsmodul des Rohrmaterials
  • Innendurchmesser des Rohrs
  • Wanddicke des Rohrs
  • Schließzeit des Ventils

Ein sich wiederholender Druckschlag kann Rohrleitungssysteme beschädigen. Neben dem Geräusch kann es durch einen Druckschlag zu einem Rohrbruch kommen, wenn der Druck hoch genug ist.
 

Der maximale theoretische Wert der Druckstoß-Ps beträgt:

v0 · a · ρ = ps

v0 = Geschwindigkeit des Mediums [m/s]
a = Ausbreitungsgeschwindigkeit der Druckwelle [m/s]
ρ = Dichte des Mediums [kg/m³]
ps = Druckstoß – Wasserschlag [N/m²]]

Die maximalen Druckstöße, die durch den Druckschlag verursacht werden, können mithilfe der folgenden Gleichung berechnet werden, die aus dem „Handbook of Thermoplastic Piping System Design“ von Thomas Sixsmith und Reinhard Hanselka, Marcel Dekker Inc., S. 65–69, stammt.

Ps = V((3960 E t)/(E t + 3 x 105 DI))½
Hierbei gilt:
Ps = Druckstoß (psi)
V = Wassergeschwindigkeit (m/Sek.)
DI = Innendurchmesser des Rohrs (mm)
E = Elastizitätsmodul des Rohrmaterials (psi)
t = Rohrwanddicke (mm)

Der niedrige Elastizitätsmodul von Polybutylen erhöht zusammen mit der verringerten Wanddicke einen niedrigen Druckstoß für einen vorgegebenen Außendurchmesser des Rohrs und für die Druckauslegung. In der untenstehenden Tabelle wird der Druckstoß für Rohre aus verschiedenen Kunststoffmaterialien mit einem Außendurchmesser von 38,1 mm (1 1/2"), die für den gleichen Druckbetrieb entwickelt wurden, verglichen.
 

  E E DI t V Ps Ps
  [psi] [MPa] [mm] [mm] [ft/s] [psi] [bar]
Polybutylen 65.000 450 32,5 (1,28") 3,8 (0,15") 5,0 49,5 3,4
PE-X 87.000 600 28,9 (1,14") 5,6 (0,22") 5,0 72,4 5,0
PP 116.000 800 26,7 (1,05") 6,6 (0,26") 5,0 93,0 6,4
CPVC 507.000 3.500 30,9 (1,22") 4,6 (0,18") 5,0 140,6 9,7

Im Vergleich zu PP-H, PP-B, PE-RT und PEX verfügt Polybutylen über die höchste SDR-Klasse und bietet die besten akustischen Eigenschaften, einschließlich des niedrigsten Druckschlags.
 


Thermische Leistung

Hervorragende thermische Leistung unter schwierigen Bedingungen

Widerstandsfähigkeit gegen Frost
Polybutylen-Rohrleitungssysteme haben eine geringere Temperaturleitfähigkeit als Kupferrohrleitungen, d. h. dass Wasser bei kalten Witterungsbedingungen länger braucht, um zu gefrieren. Wenn das Wasser gefriert, dehnt sich das Rohr, um dem größeren Volumen gerecht zu werden, und kehrt zu seinen normalen Abmessungen zurück, sobald das Wasser wieder taut.

Fallstudie:  Säntis 2000 – Schweiz.

Hohe Hitze- und Druckbeständigkeit – Rund um die Uhr
Dieselbe Eigenschaft, durch die die Geschwindigkeit, mit der Wasser in Polybutylen-Rohrleitungen gefrieren kann, verlangsamt wird, bewirkt zudem, dass deren Oberfläche kalt bleibt, sogar wenn Heißwasser durch sie fließt. Dies kann ein zusätzlicher Vorteil sein, insbesondere dann, wenn unter den Bewohnern des Gebäudes Kinder, ältere Menschen oder Kranke und Pflegebedürftige sind.

Bei Hochhaus-Rohrleitungssystemen können alle Steigleitungen mit den Polybutylen-Systemen (bis zu 50 mm Ø bei Pushfit-Systemen und bis zu 225 mm Ø bei Verbindungen mittels Heizwendelschweißen) mit sehr hoher Druckfestigkeit ausgeführt werden Die Warmwasserversorgung für Hotels kann für zentrale Warmwasserbereiter ausgelegt werden, um das Warmwasser über die Steigleitungen an alle Bäder zu verteilen.

Diese Steigleitungen müssen hohen Druckfrequenzen standhalten, nicht nur aufgrund der langen Wassersäulen, die für Hochbauten typisch sind, sondern auch wegen der Warmwasser-Rücklaufleitungen, die rund um die Uhr benutzt werden, was zu erheblichen Herausforderungen für bestimmte Kunststoffrohrleitungssysteme führen kann.

Unter diesen extremen Betriebsbedingungen bieten Polybutylen-Rohrleitungssysteme den Ingenieuren die längste Lebensdauer für Rohrleitungsinstallationen.
 

Vorteile gegenüber herkömmlichen Metallleitungen

Außer der geringeren Temperaturleitfähigkeit im Vergleich zu Metall haben Polybutylen-Leitungssysteme die Eigenschaft, dass sie sich in Umgebungen mit hartem Wasser nicht ausdehnen und in solchen mit Weichwasser nicht korrodieren. Sie absorbieren und unterdrücken Geräusche, statt sie zu übertragen. Es tritt bei ihnen kein Druckschlag auf, was andernfalls ein Problem darstellen kann, besonders in Umgebungen mit hohem Wasserförderdruck.
 

Kosteneffiziente Leistung

Aufgrund des reduzierten Bedarfs an Armaturen durch die Flexibilität und Länge der Polybutylen-Rohrleitungen sind Installationen, die mit flexiblen Systemen errichtet werden, sehr kostengünstig. In Bezug auf die Leistungsfähigkeit der Systeme bietet das flexible Sortiment eine außerordentliche Langlebigkeit und macht es zu einer guten und langfristigen Investition.

Flexible Verrohrungen entwickeln sich wegen ihres Komforts, ihrer Leistungsfähigkeit und ihrer Lebensdauer zunehmend zur bevorzugten Technologie für die Warm-und Kaltwasserversorgung sowie für Zentralheizungs-, Fußbodenheizungs- und Kühlanlagen in Wohn-, Gewerbe- und Industrieumgebungen.
 

Systeme, die schnell entwickelt werden, um neue Normen und Bauvorschriften zu erfüllen

Die Entwicklung der Polybutylen-Leitungssysteme schreitet schnell voran, da die Hersteller die Systeme als Reaktion auf sich rasch ändernde Bauanforderungen und -vorschriften ausweiten und verändern. Sie werden wegen ihres Komforts, ihrer Leistungsfähigkeit und ihrer Lebensdauer in umfangreicher Weise für Wohn-, Gewerbe- und Industrieumgebungen verwendet.


 


Innenverteilung von Trinkwasser

Sicherstellen der Zufuhr von Trinkwasser bester Qualität

Polybutylen gilt als ein optimales Material für Trinkwasser-Leitungs- und Rohrleitungssysteme.

Um die höchsten Qualitätsanforderungen für Trinkwasser-Rohrleitungssysteme zu erfüllen, müssen Konstrukteure die schwierigsten Verwendungsszenarien in Erwägung ziehen, um die Zufuhr von Trinkwasser bester Qualität sicherzustellen. Die Entscheidung muss auch ausführliche Vergleiche zwischen Kunststoffkategorien sowie zukünftige Perspektiven für Installation und Verbindungstechniken berücksichtigen.

Insgesamt wird Polybutylen als ein optimales Rohmaterial für Trinkwassersysteme eingestuft, da Polybutylen ein teilweise kristalliner Thermoplast aus Polyolefin mit hoher Langzeitleistung und großem Fließwiderstand bei hohen Temperaturen ist – Eigenschaften, die für Kalt- und Warmwasserinstallationen im Innenbereich und für Heizungen wesentlich sind.

Polybutylen ist der Universalkunststoff, der Verbindungen durch Schmelzschweißen und durch mechanische Steckverbindungen ermöglicht, und dabei viele wichtige Merkmale kombiniert, darunter:

  • Branchenführende Formsteifigkeit und starkes Langzeitverhalten
  • Hohe Beständigkeit gegen plastisches Fließen, entscheidend für die Wasserdichtigkeit von Pressverbindern
  • Warmwasserbeständigkeit bis zu 95 °C
  • Widerstandsfähigkeit gegen Alterung durch UV-Strahlung während der Handhabung und Installation
  • Pigmentierung gegen Algenbildung
  • Große Flexibilität auch bei niedrigen Temperaturen
  • Niedrige Versprödungstemperatur
  • Hohe Beständigkeit gegen Aufschläge und Druckschlag
  • Hohe Abriebfestigkeit
  • Widerstandsfähigkeit gegen hohe Temperaturen im Vergleich zu anderen Kunststoffen ermöglicht PB-1 dünnere Rohrwände bei gleichen Einsatzbedingungen, was zudem bei gleichem Außendurchmesser zu größeren Innendurchmessern für den Durchlauf, geringeren Fließgeschwindigkeiten, geringeren Gefälleverlusten und einem geringeren Gewicht der Rohrleitung pro Meter führt.
  • Ausgezeichnete Energiewerte im Vergleich zu anderen Materialien machen es unter den Produkten mit derselben Anwendung zu dem Produkt mit der geringsten Umweltbelastung.


Vorteile von Polybutylen für Trinkwasser-Rohrleitungs- und Leitungssysteme

Polybutylen-Rohrleitungs- und Verbindersysteme für die Innenverteilung von warmem und kaltem Trinkwasser und Heizung bieten folgende Vorzüge:

  • Keinerlei Korrosion
  • Keinerlei Verkrustung
  • Hohe Stabilität bei der Alterung auch bei hohen Temperaturen
  • Schnelle, einfache und sichere Verbindungen
  • Breites Sortiment an Verbindern
  • Möglichkeit, bei Durchmessern von 15 mm bis 160 mm Projekte vollständig mit demselben Material und System durchzuführen
  • Sicher und hygienisch
  • Hohe Rohrleitungsflexibilität für schnelle und einfache Montage und Installation
  • Einfache, effektive und wirtschaftliche Installationstechniken
     

Polybutylen-Installationen

Flexible Rohrspulen für große und kleine Durchmesser revolutionieren die Installation

Die Flexibilität von aufgerollten PB-1-Rohrleitungen ermöglicht effiziente Rohrinstallationen, vergleichbar mit dem Vorgang der elektrischen Verdrahtung.

Die charakteristisch hohe Flexibilität und das geringe Gewicht der Polybutylen-Rohre ermöglichen den Einsatz von gewickelten Rohren. Durch die Biegsamkeit der PB-1-Rohre wird auch die Installationszeit reduziert, da Armaturen und Verbindungen dann nicht bei jeder Richtungsänderung der Rohrleitungen im Boden- und Wandgrundriss benötigt werden.

Dank der flexiblen Polybutylen-Rollenlänge von 100 m im Vergleich zu 5 m bei starren PVC-Rohrlängen müssen viel weniger Zuschnitte und Verbindungen vorgenommen werden und es sind weniger Armaturen erforderlich. Hersteller haben außerdem Verpackungen eingeführt, die die Verteilung der Rohre nach und nach aus der Packung am jeweiligen Einsatzort ermöglichen und somit die Lagerung oder den Transport zur nächsten Arbeitsstelle vereinfachen.

Die Anzahl der Verbindungen in einem System kann durch die langen Rohrstücke bedeutend reduziert werden, was wiederum Vorteile in Hinblick auf Installationszeit und Systemzuverlässigkeit bringt.

In Kombination mit der Flexibilität von Polybutylen-Rohrleitungen macht diese Eigenschaft die Installation der Leitungen durch eine Gebäudestruktur oder durch Baugrund möglich, wie etwa bei elektrischen Leitungen. Rohrleitungen können auch ohne Weiteres durch Gebäudeteile, z. B. Wände, Decken oder Böden, verlegt oder von ihnen umschlossen werden. Dieses moderne Verfahren für Leitungssysteme hat die Kostenabschätzung für Projekte und deren Bereitstellungen revolutioniert und dazu geführt, dass alle Bereiche des Bauvorgangs bis hin zu den Endverbrauchern davon profitieren.
 

Neue Techniken profitieren von flexiblen Rohrleitungen

Außerdem ergeben sich aus den Polybutylen-Verbindungssystemen Sicherheitsvorteile, da der Einsatz von Hitze oder einer offener Flamme nicht erforderlich ist und somit kein Brandrisiko besteht. Dies ist insbesondere bei begrenzten Platzverhältnissen oder wenn die direkte Umgebung möglicherweise leicht entflammbar ist, von Vorteil.


 


Polybutylen-Verbindungstechniken

Qualität und Schnelligkeit durch die einfache Installation

Bei der Installation von Polybutylen-Rohrleitungen sind keine Biegewerkzeuge, offene Flamme und Flussmittel oder Chemikalien erforderlich.

Rohrleitungssysteme aus Polybuten-1 haben die Installation von Drucksystemen mit heißem und kaltem Wasser revolutioniert. Bei der Installation von Polybutylen-Rohrleitungen sind keine Biegewerkzeuge, offene Flamme und Flussmittel oder Chemikalien erforderlich.

Moderne Verbindungstechnik für Polybuten-1-Rohrleitungssysteme, sei es mit Vorfertigung in der Werkstatt oder zur Bearbeitung auf dem Baugelände, ermöglicht eine einfache, sichere und effiziente Installation und ist dadurch kostengünstiger.

Es gibt vier Möglichkeiten, Rohrleitungen aus Polybuten-1 mit den Armaturen zu verbinden. Zu diesen Möglichkeiten gehören: Heizelementmuffenschweißen, Kompression, Heizwendelschweißen, Steckverbindung. Rohre mit großem Durchmesser können auch durch Heizelementstumpfschweißen verbunden werden.
 

Heizelementmuffen-schweißen

Das Verfahren der Heizelementmuffenschweißung zum Verbinden von Polybutylen-Rohren und -Armaturen wurde für die externe Vorfertigung entwickelt. Montageteile, wie z. B. Hauptverteiler und Steigleitungssysteme, können in einer Werkstattumgebung vorgefertigt werden. Um durchgängig akzeptable Schweißnähte zu erhalten, ist es wichtig, dass die Schweißtemperaturen und -zeiten sowie das Zusammenbringen von Rohrteilen und Armaturen zur Erzeugung der Schweißnaht exakt kontrolliert werden. Dies kann nur erreicht werden, wenn die erforderlichen Geräte unter Werkstattbedingungen betrieben werden. Durch das geringe Gewicht von Polybutylen können vorgefertigte Montageteile einfach zum Projektstandort transportiert und schnell und effizient installiert werden.


Kompression

Mechanische Quetschverschraubungen werden für die Verbindung von Polybutylen-Rohren mit Metallsystemkomponenten verwendet. Quetschverschraubungen werden unter Beachtung der spezifischen Merkmale von PB-1 konzipiert.

  • Keine Spezialwerkzeuge erforderlich
  • Niedriges Kriechverhalten

 

Heizwendelschweißen

Armaturen für die Polybutylen-Heizwendelschweißung haben einen umspritzten Heizwendeldraht und einen Steckanschluss. Die Rolle liegt direkt unter der Oberfläche des Bereichs, der an das Rohr geschweißt werden soll. Sobald sich das Rohr in Position befindet, wird ein elektrisch betriebenes Schweißgerät über den Stecker an die Armatur angeschlossen. Mit diesem System werden Schweißungen von beständiger Qualität und hoher Leistungsfähigkeit hergestellt.


Stecksysteme

Polybutylen-Leitungssysteme mit Steckverbindung sind einfach zu installieren, ohne Werkzeuge, Klebstoffe oder Hitze. Sie können unter Befolgung der Herstelleranweisungen für Kunststoff- oder Kupferrohre verwendet werden. Steckverbindungen ermöglichen einen Fügevorgang in einem einzigen Arbeitsschritt für eine schnelle und einfache Installation. Bestimmte Systeme bieten die Möglichkeit, Verbindungsstücke während des Installationsvorgangs anzupassen oder mithilfe eines speziellen Ausbauwerkzeugs zu demontieren.


Heizelementstumpfschweißens

Das Verfahren des Heizelementstumpfschweißens zum Verbinden von Polybutylen-Rohren und -Armaturen wird zumeist bei großen Rohrdurchmessern verwendet. Heizelementstumpfschweißen ist bei sehr großen Durchmessern und sehr dicken Wandabschnitten möglich. Heizelementstumpfschweißmaschinen, die auf verschiedene Rohrdurchmesser anwendbar sind, klemmen beide Rohrleitungen exakt fest und führen die folgenden wesentlichen Funktionen durch, um eine starke Stumpfschweißung gemäß den unten dargestellten Abbildungen herzustellen.

 


Legionellen

Legionellen sind Bakterien, die gelegentlich auf natürliche Art und Weise in Wasserverteilungsnetzen vorkommen und eine potenzielle Gefahr für die Nutzer dieser Installationen darstellen.

Die Faktoren, die bekämpft werden müssen, um die Reproduktion dieser Bakterien in Rohrleitungssystemen in Gebäuden zu verhindern, sind deren Reproduktionstemperatur und die Bildung eines Biofilms als Substrat für die Ernährung und Kolonialisierung der Bakterien.

Die Reproduktionstemperatur von Legionellen liegt zwischen 20 und 50 °C, also müssen Wassertemperaturen innerhalb dieses Bereichs vermieden werden. Andererseits wird die Bildung eines Biofilms durch die Ansammlung von stehendem Wasser, die Temperatur innerhalb des oben erwähnten Bereichs, die Rauheit der Rohrleitung und die mögliche Korrosion des Metalls begünstigt.

Die Reproduktionstemperatur von Legionellen liegt zwischen 20 und 50 °C, also müssen Wassertemperaturen innerhalb dieses Bereichs vermieden werden.

Die Vernichtungstemperatur von Legionellen wird bei 70 °C erreicht und deswegen ist es erforderlich, dass die Flüssigkeit bei thermischen Desinfektionsbehandlungen auf diese Temperatur erhitzt wird.

Die internationalen Produktionsstandards erwägen diese Betriebstemperatur für diese Anwendung, wobei Klasse 2 als zutreffend definiert ist. Die beste Materialwahl für dieses Problem ist Polybutylen und mit einer guten Konstruktionsweise und entsprechender Wartung der Installation können Legionellenprobleme vermieden werden. Polybutylen-Rohrleitungen sind aufgrund ihrer geringer Rauheit, der ausbleibenden Metallkorrosion und ihrer optimalen Festigkeit bei 70 °C (Vernichtungstemperatur der Bakterien) ideal für das Verhindern von Legionellenproblemen geeignet. Sie sind außerdem gemäß Tests, die vom Hersteller des Rohmaterials, LyondellBasell, in unabhängigen Laboren durchgeführt wurden, für jährliche chemische Desinfektionsbehandlungen (30 ppm Cl bei 30 °C, 6 Bar und für 2 Stunden) geeignet.
 


Warum Polybutylen-Rohre für Hochhäuser?

Als Rohstoff hat Polybutylen (Polybuten-1, PB-1) ein ausgewogenes Verhältnis von Leistungseigenschaften, das für den Bauherrn, Planer und Installateur ideal geeignet ist und eine lange Lebensdauer von Warm- und Kaltwasser-Druckrohrleitungen bietet.

Rohrleitungen aus Polybutylen erfüllen die strengen Anforderungen in Bezug auf mechanische Leistungsfähigkeit und Wasserqualität, die durch nationale, europäische und internationale Normen für die Verwendung mit Trinkwasser festgelegt sind. Durch die Erfüllung dieser Anforderungen in Kombination mit seiner Flexibilität und seinen thermoplastischen Eigenschaften ist Polybutylen ein äußerst vielseitiger Werkstoff für Leitungssysteme, der im Vergleich zu anderen Kunststoffen und herkömmlichen starren Rohren und Formstücken erhebliche Vorteile für Rohrleitungssysteme bietet, die für anspruchsvolle Umgebungen erforderlich sind.
 

Verlängerte Lebensdauer für Großhochhäuser

Polybutylen-Rohrleitungen bieten eine lange Lebensdauer des Leitungssystems durch:

  • Systeme, die für hohe Hitze und hohen Druck ausgelegt sind – Rund um die Uhr
  • Physikalische und chemische Materialeigenschaften (keine Korrosion))
  • Druckschlagfestigkeit
  • Hohe Beständigkeit gegen Spannungen und Stöße
  • Unempfindlichkeit gegen Kesselsteinbildung und Inkrustation
  • Widerstandsfähigkeit gegen Frost
  • Sichere und zuverlässige Verbindungstechnikens
     

Erfüllung vielseitiger Gebäudeanforderungens

Polybutylen-Rohrleitungssysteme sind derzeit mit Durchmessern von 10 bis 225 mm verfügbar und bieten Alternativen für eine Vielzahl von Installationsanforderungen. Ob für große Hotel-, Büro-, Eigentumswohnungs- oder Krankenhauskomplexe, Polybutylen Rohrleitungssysteme bieten ein breites Spektrum an umfassenden Systemen für Konstrukteure und Installateure.


Rohrleitungssysteme aus Polybutylen sind für den Hochhausbau spezifiziert aufgrund folgender Eigenschaften:

  • Geringe Wärmeleitfähigkeit
  • Einfache Verwendung als Rohr-in-Rohr-Leitungssystem oder Spider-Verfahren
  • Hygienisch und ungiftig (für Trinkwasser)
  • Leicht, flexibel und handlich (Rollen) vor Ort
  • Einfache Installation, ermöglicht Biegung um Hindernisse herum
  • Keine Flamme oder Chemikalien erforderlich (keine Brandgefahr!)
  • Ausgezeichnete akustische Eigenschaften
  • Ein einziges Material vom Eingangspunkt bis zur letzten Entnahmestelle
     

Schlussfolgerungen

Die Spezifikation von Polybutylen-Rohrleitungssystemen für Hochhäuser wird aus folgenden Gründen empfohlen:

  • Polybuten (Polybutylen, PB-1) ist der stärkste Thermoplast für Sanitär- und Rohrleitungsanwendungen, einschließlich Heiß- und Kaltwasser mit kontinuierlichem Hochdruck für eine längere Lebensdauer der Anlage. Wenn kontinuierliche Warmwasserleitungen, insbesondere für Hotels oder Krankenhäuser, vorgeschrieben sind, werden Polybutylen-Systeme empfohlen, da sie die längste Lebensdauer und zusätzliche Vorteile in Bezug auf einfache Handhabung und Installation bieten.
Wichtige Überlegung: Eine geringe Druckerhöhung von nur 2 bar reduziert die Lebensdauer der installierten Rohrleitungssysteme erheblich. Oft ist der Druckschlag in der Rohrinstallation der Grund dafür, dass andere Kunststoffe ihre kalkulierte und prognostizierte Lebensdauer nicht erreichen. Denken Sie daran, dass Regressionskurvenwerte aus statischen Kräften entnommen werden.

  • Druckschlagdruckstoß, der auf die Rohrwände einwirkt, reduziert die Lebensdauer, besonders wenn das Rohrmaterial sehr steif ist. Weichere und flexiblere Materialien wie Polybuten absorbieren und widerstehen Wasserschlägen auf deutlich verbessertem Niveau im Vergleich zu härteren Kunststoffen.


     

Polybutylen Video

Benefits of Polybutylen for pressure piping systems

What does a higher SDR mean in practice?

  • Key Learning Objectives
    – Get to know Polybutylene (Polybutene-1, PB-1) for use in pressurized hot and cold water pipe systems
    – Learn about the extraordinary characteristics of this most technically advanced thermoplastic material
    – What are the benefits of using Polybutylene in pipe systems against alternative thermoplastic materials?
    – Opportunities to reduce the operational costs over the lifetime of a pipe system

Webinar: Benefits of Polybutylene for pressure piping systems
– What does a higher SDR class mean in practice?


 


 

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

Der Inhalt dieses Dokuments dient nur zu Informationszwecken. Vor der Verwendung eines Produkts, das von PBPSA-Mitgliedsunternehmen verkauft wird, sollte der Anwender selbst entscheiden, ob das Produkt für den vorgesehenen Einsatzzweck geeignet ist und sicher und legal verwendet werden kann. Die Polybutene Piping Systems Association und ihre Mitglieder Dux, HakaGerodur, John Guest, LyondellBasell, Nueva Terrain und Thermaflex übernehmen keine Garantie, weder ausdrücklich noch stillschweigend (einschließlich jeglicher Gewährleistung der Marktgängigkeit oder Eignung für einen bestimmten Zweck), es sei denn, dies wurde zwischen den Parteien gesondert schriftlich vereinbart. Polybuten-1 darf nicht für die Herstellung medizinischer Geräte der Klasse III der Food and Drug Administration der USA oder der Klasse IV von Health Canada verwendet werden, und darf nicht ohne vorherige schriftliche Zustimmung des Verkäufers eines jeden spezifischen Produktes oder einer jeden spezifischen Anwendung für die Herstellung medizinischer Geräte der Klasse II der Food and Drug Administration der USA oder der Klasse II oder III von Health Canada verwendet werden.

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.
 

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