Rohraufhängungen korrekt dämmen

Kalt oder warm?

Bei Dämmarbeiten muss grundsätzlich zwischen Wärme- und Kältedämmungen unterschieden werden. Denn davon hängt es ab, welche physikalischen Gesetzmäßigkeiten bei der Planung beachtet und welche Anforderungen an das Dämmsystem erfüllt werden müssen.

Wärmedämmarbeiten an betriebstechnischen Anlagen sind so definiert, dass deren Betriebstemperatur über der Umgebungstemperatur liegt. Wärmedämmungen vermindern den Wärmeverlust des Mediums. Kältedämmungen werden als Dämmarbeiten an betriebstechnischen Anlagen definiert, deren Betriebstemperatur unter der Umgebungstemperatur liegt.

Diese Anforderungen gelten auch für betriebstechnische Anlagen, bei denen durch wechselnde Betriebstemperaturen – auch kurzzeitig – die Taupunkttemperatur der Umgebungsluft unterschritten wird. Kältedämmungen vermindern den Wärmestrom zum Medium.

Während Wärmedämmarbeiten also vorrangig der Energieeinsparung dienen, muss bei Kältedämmungen als oberstes Ziel das Entstehen von Tauwasser ausgeschlossen werden. Die Dämmung von Heizungs- und Sanitärleitungen ist im Neubaubereich heute weitgehend eine Selbstverständlichkeit. Die Rohrhalterungen werden dagegen in der Regel häufig nicht oder nicht korrekt isoliert. So entstehen hohe Wärmeverluste. Bei der Dämmung von Kälte- und Klimaanlagen sind nicht fachgerecht ausgeführte Rohrbefestigungen darüber hinaus häufig Ausgangspunkt von Tauwasserbildung und möglicher Schwachpunkt des Kältedämmsystems.

Wärmeverluste durch ungedämmte Rohraufhängungen

Bleiben Rohrhalterungen ungedämmt, entstehen Energieverluste durch Wärmebrückeneffekte. Wie dreidimensionale Wärmestromberechnungen des Passivhaus Instituts (Darmstadt) zeigen, verursacht eine ungedämmte Rohrschelle eines DN 20-Rohres (Rohraußendurchmesser: 26,9 mm) mit einer Isolierstärke von ca. 27 mm einen „Wärmebrückenverlustkoeffizienten“ von 0,06 W/K. Für eine dauerhaft betriebene Zirkulationsleitung mit 60 °C außerhalb der thermischen Hülle entstehen so allein durch diese eine ungedämmte Rohrhalterung Zusatzkosten von 2,60 Euro pro Jahr.

Obwohl nach der Energieeinsparverordnung (EnEV) ausdrücklich nicht nur die Rohrleitungen, sondern auch Armaturen und Rohrschellen korrekt gedämmt werden müssen, unterbleibt dies in der Praxis häufig. Der in 2014 novellierte dänische Standard DS 452 „Termisk isolering af tekniske installationer“ (Thermische Dämmung technischer Installationen) schiebt diesem Versäumnis in unserem nördlichen Nachbarland nun einen Riegel vor. Werden dort auf technischen Installationen metallische Rohrschellen eingesetzt, die die Dämmschicht durchbrechen, müssen diese Wärmebrücken jetzt durch höhere Dämmdicken auf der gesamten Installation kompensiert werden. Gemäß DS/EN ISO 12241, Anhang A, Tabelle A.1 werden in der dänischen Norm Wärmeverluste von 15 % in Gebäuden und 25 % außerhalb von Gebäuden aufgrund von Wärmebrücken durch Rohrträger angenommen. Bei der Verwendung nicht gedämmter Rohrträger können sich die Dämmschichtdicken abhängig vom Rohraußendurchmesser und den spezifischen Anforderungen um bis zu 36 % erhöhen. Die verschärfte Verordnung wird in Dänemark sicherlich schon kurzfristig zum verstärkten Einsatz gedämmter Rohrträger führen.

Anders als bei kaltgehenden Leitungen, wo Wärmebrücken durch nicht gedämmte Rohrträger zur Bildung von Tauwasser und kostenintensiven Folgeschäden führen können, bleiben die Energieverluste auf warmgehenden Leitungen in der Regel unerkannt. Sichtbar werden sie erst durch entsprechende Thermografieaufnahmen. Um unnötige Wärmeverluste durch ungedämmte Rohrhalterungen zu vermeiden, müssen die Rohrhalterungen nachträglich gedämmt werden. Wesentlich schneller und effizienter geht es jedoch, wenn direkt gedämmte Rohrträger eingesetzt werden.

Rohrbefestigungen sind häufig Schwachstelle im Kältedämmsystem

Die besonderen Anforderungen, die an eine Kältedämmung gestellt werden, sind nicht von der Temperatur des zu dämmenden Objekts abhängig, sondern sind allein durch die besonderen physikalischen Verhältnisse bedingt, die sich bei Objekten mit Temperaturen unter der Umgebungstemperatur ergeben. Es kann also durchaus notwendig sein, ein Objekt mit einer Betriebstemperatur von +40 °C mit einer Kältedämmung zu ummanteln, weil die Temperatur der Umgebungsluft z.B. +50 °C beträgt.

Da die „kältere“ Luft in der Dämmung unterhalb der Taupunkttemperatur weniger Wasserdampf aufnehmen kann und deshalb auch einen niedrigeren Teildampfdruck hat als die „wärmere“ Umgebungsluft, kommt es zu einem Wasserdampf-Druckgefälle, das ständig von außen auf die Dämmung einwirkt. Hierdurch besteht die Gefahr, dass Wasserdampf aus der Umgebung in die Dämmung eindiffundiert, kondensiert und den Dämmstoff durchfeuchtet.

Leitungen, die im Kälte- und Klimabereich betrieben werden, müssen zwingend thermisch vom Befestigungselement entkoppelt werden. Wurde eine direkte Verbindung zwischen der Rohrleitung und ihrer Befestigung nicht oder nur unzureichend unterbunden, stellt die Rohraufhängung eine Brücke für Wärmegewinne aus der Umgebung (eine sogenannte Wärmebrücke) dar und es kann zur Bil­dung von Tauwasser kommen. Dies führt zum einen zu erhöhten Energieverlusten, zum an­deren steigen das Korrosionsrisiko und die Gefahr kostenintensiver Folge­schäden. Bei der Dämmung von Kälte- und Klimaanlagen sind nicht fachgerecht ausgeführte Rohrbefestigungen ein möglicher Schwachpunkt des Systems und können Ausgangspunkt von Tauwasserbildung sein.

Thermische Entkoppelung zwischen Objekt und Befestigung

Um „Kältebrücken“ (korrekt „Wärmebrücken“) zu verhindern, ist eine direkte Verbindung zwischen Objekt und seiner Befestigung zu vermeiden. Zwischen Objekt und seiner Befestigung sind daher Auflager aus Dämmstoffen hoher Druckfestigkeit und niedriger Wärmeleitfähigkeit einzulegen. Die Auflager müssen mindestens so dick wie die sich anschließende Dämmschicht sein. Dabei dürfen die für Dauerlasten zulässigen Druckspannungen des Dämmstoffs nicht überschritten werden. Damit die Auflager nicht durchfeuchten, muss ihre Dampfbremse mit der anschließenden Dämmung überlappen und funktionsgerecht sein. Der Dämmstoff der anschließenden Dämmung ist fugendicht an das Auflager anzuschließen und zu verkleben.

Der Einsatz einfacher Rohrschellen auf Kälteleitungen dürfte heute allerdings die Ausnahme sein. Bei Ausschreibungen findet sich die Anforderung des Einsatzes von Kälteschellen in der Regel in den Leistungsverzeichnissen zu Auflagern und Aufhängungen von Kälteleitungen. In den Ausschreibungstexten wird allerdings leider häufig die Systemverträglichkeit zwischen Kälteschellen und Dämmmaterial nicht berücksichtigt.

Systemfremde Kälteschellen

Häufig kommen für die Rohraufhängungen Kälteschellen auf der Basis von PUR/PIR zum Einsatz. Umfassende Tests zur Verklebbarkeit von elastomeren Dämmstoffen mit dieser Art von Schellen und Schadensfälle aus der Praxis zeigen jedoch, dass diese Verarbeitungsmethode nicht zu uneingeschränkt zufriedenstellenden Ergebnissen führt. Die Verbindung kann sich als Schwachstelle im Gesamtsystem auswirken und Ausgangspunkt von Feuchtigkeitsbildung sein.

Eine gute Verbindung zwischen diesen Schellen und einem elastomeren Dämmstoff ist nur möglich, wenn der Dämmaufbau wie im Bild 5 ausgeführt wird. Manche Hersteller von Kälteschellen auf PUR/PIR-Basis gewährleisten eine einfache Anbindung und Verklebung zwischen dem elastomeren Dämmstoff und den von ihnen angebotenen Schellen. Es ist in jedem Fall ratsam, sich vor Beginn der Dämmarbeiten über die Einbauvorschriften zu informieren bzw. sich diese am besten schriftlich bestätigen zu lassen.

Optimierte Lösungen: Kälterohrträger als Systemkomponente

Eine wirksame thermische Entkopplung von Kälterohrleitungen und Rohraufhängungen kann beim Einsatz elastomerer Dämmstoffe mit Kälterohrträgern erreicht werden, die auf das jeweilige Dämmstoffprogramm des Herstellers abgestimmt sind. Diese Rohrträger (wie beispielsweise „Armafix“ von der Firma Armacell) bestehen im Wesentlichen aus dem gleichen Elastomermaterial wie die Dämmschläuche und -platten. Dies gewährleistet die Einhaltung der zentralen technischen Anforderungen an Kältedämmungen auch im Aufhängungsbereich: eine niedrige Wärmeleitfähigkeit und ein hoher µ-Wert (Wasserdampfdiffusionswiderstand). Der hohe µ-Faktor sichert die niedrige Wärmeleitfähigkeit (λ-Wert) des Kälterohrträgermaterials ab und ermöglicht auch im Aufhängungsbereich hohe Energieeinsparungen. Integrierte Auflagersegmente verhindern die Komprimierung des Dämmstoffs und sind ihrerseits gegen Feuchtigkeitsaufnahme durch vollflächig verklebte Dampfsperren geschützt. Die Bleche haben zudem lastverteilende Eigenschaften. Ähnliche Systemlösungen werden auch für Klimakanäle (Traversen) angeboten. Diese Rohr- bzw. Flächenträger lassen sich schnell und einfach montieren. Der „Armafix“-Kälterohrträger ist selbstklebend zu verschließen und wird auch als Kombibox mit passenden Metallschellen geliefert, mit denen die Rohrleitung sicher fixiert werden kann. Seit Kurzem bietet Armacell seinen „Armafix“-Rohrträger mit einem Auflagersegment aus umweltfreundlichem PET aus. Das Material ist leicht, besitzt eine hohe mechanische Festigkeit bei gleichzeitiger Restflexibilität und eine maximale Funktionsdauer. PET weist eine hervorragende Ökobilanz auf: Es benötigt bei seiner Herstellung über 60 % weniger Energie als PUR und setzt über 80 % weniger CO₂ frei. Mit PET aus Recyclat kann dies sogar noch getoppt werden: Das Material verbraucht gegenüber herkömmlichen PET-Schäumen 40 % weniger Energie und verursacht 30 % weniger CO₂.

Zusammenfassung

Erst eine zuverlässige Lösung zur thermischen Entkopplung im Aufhängungsbereich gewährleistet auch die langfristige Funktionssicherheit von Dämmsystemen. Die Verwendung systemfremder Kälteschellen führt zu höheren Gesamtkosten aufgrund des höheren Arbeits- und Materialeinsatzes. Eine Systemlösung (Dämmstoff und Kälterohrträger aus einer Hand) bedeutet dagegen eine höhere Sicherheit sowohl im Hinblick auf Tauwasservermeidung, Brandverhalten und Energieeinsparung als auch in der Verarbeitung. Die Bedeutung der Systemsicherheit unterstreicht Armacell auch durch die Initiative „Armaflex System Garantie“, mit der das Unternehmen den kombinierten Einsatz von Dämmmaterialien und Rohrträgern aus dem Haus Armacell mit einer Gewährleistungsdauer von bis zu zehn Jahren belohnt.