Die Herausforderungen
Ein neues Heiz- oder Kühlsystem kann bei einem historischen oder bestehenden Gebäude aus vielerlei Gründen erforderlich sein; die Besitzer möchten etwa eine neue Boileranlage mit moderneren Heizpumpen oder Kühlern, um die Kapazität bzw. Effizienz ihrer Anlage zu verbessern. Rohrgrößen sollen geändert werden, um eine höhere Durchflussrate zu erreichen, oder das bestehende System ist so veraltet, dass die Gebäudesicherheit nicht mehr gewährleistet ist. Das Gebäude soll eventuell einen höheren Marktwert bekommen oder für andere Zwecke genutzt werden. Des Weiteren müssen die Besitzer das Gebäude vielleicht mit einem modernen Brandschutzsystem ausstatten, um neuen baurechtlichen Richtlinien nachzukommen.
In jedem Fall trifft man auf bestehende Rohrleitungssysteme. Die Kompatibilität zweier Systeme ist hierbei nicht immer garantiert, was für Ingenieure und Installateure eine wahre Herausforderung bedeutet. Probleme durch Platzmangel, bestehende Strukturen und begrenzten Zugang kommen oft erschwerend hinzu. Am problematischsten ist jedoch das Risiko, das Gebäude zu beschädigen.
Projektvorbereitung und Aufbau
Planung und Vorbereitung sind ausschlaggebend für Nachrüstprojekte an Gebäuden, bei denen es viele Faktoren hinsichtlich Denkmalschutz und Bauwerkerhaltung zu berücksichtigten gilt. Durch Vorgabe der richtigen Rohrverbindungsmethode bereits zu Projektbeginn lassen sich die meisten Herausforderungen meistern und die Installation kann zügig und einfach vonstattengehen. Der Einsatz modernster Designtechnologien wie 3D-Modellierung und Walkthroughs bringt vielerlei Vorteile mit sich. So ist das Design nicht nur exakter, wodurch Probleme wie Rohrkollision von Beginn an vermieden werden, sondern es ist auch eine bessere Handhabungstechnik vor Ort möglich. Mit modernen Designtechnologien lassen sich detaillierte Materiallisten und Datenblätter über Rohrlängen erstellen, die zu effizienteren Fabrikationstechniken, verbesserter Handhabungstechnik und kürzeren Terminplänen führen.
Von Beginn an die richtige Kupplungsmethode
Bei genuteten mechanischen Rohrverbindungen werden zunächst kalt geformte Nuten an den Rohrenden aufgebracht, die dann über ein Schraubgehäuse um eine druckabhängige Dichtung miteinander verbunden werden. Bei dieser Methode handelt es sich um eine standardmäßige Rohrverbindung bei Brandschutzsystemen, die durch ihre einfache Installation in anspruchsvollen Industriebereichen sowie in kritischen Bereichen zum Einsatz kommt.
Auch bei Sanierungen von Altbauten zeigen sich die Vorteile eines genuteten mechanischen Rohrverbindungssystems. Im Vergleich zu geschweißten oder Flanschsystemen, bei denen ausführliche Vorbereitungen zum Schweißen vonnöten sind, lässt es sich ohne erforderliche Vorbereitungsarbeiten am Einsatzort drei bis vier Mal schneller installieren.
Durch Vorgabe dieser flammenfreien Rohrverbindungsmethode umgeht man die vielen Sicherheitsbelange, die bei Schweißarbeiten zu berücksichtigen sind. Es besteht kein Brandrisiko bei der Installation und eine Genehmigung für Schweißarbeiten sowie Brandsicherheitswachen sind auch nicht erforderlich.
Spezielle Herausforderungen
Bei der Sanierung alter Gebäude stößt man oft auf unerwartete Probleme wie Asbest in der Gebäudestruktur, was zu langen Projektverzögerungen führt, wodurch Bauplantermine oft nicht eingehalten werden können. Dadurch, dass die Installation eines genuteten mechanischen Rohrverbindungssystems so rasch vonstattengeht, können solche Projektverzögerungen ausgeglichen werden.
Bei der Installation eines neuen Systems sind außerdem Dekor, Möbel, Gemälde und Tapeten zu berücksichtigen, die durch Schweißrauch ernsthaft beschädigt werden können. Die Installation eines genuteten mechanischen Rohrverbindungssystems eliminiert solche Risiken komplett. Es entstehen keine Schäden durch den Transport von Schweißgeräten ins Gebäude und zusätzliche Kosten für Brandschutzdecken fallen weg.
Ein weiterer Faktor, der bei der Bauwerkerhaltung eine Rolle spielt, ist Feuchtigkeit. So kann es bei zu geringer Feuchtigkeit zu Rissbildung auf hölzernen oder lackierten Oberflächen kommen, wobei im gegensätzlichen Fall Feuchtigkeit durch die Mauern eindringen kann. Bei der Installation eines neuen HVAC-Systems gilt es, die Ausfallzeit so gering wie möglich zu halten, um das Risiko einer Feuchtigkeitsansammlung weitestgehend einzuschränken. Daher ist es wichtig, ein Rohrverbindungssystem zu wählen, welches sich leicht installieren und warten lässt.
Genutete mechanische Rohrverbindungssysteme sind weniger arbeitsaufwendig, platzsparend und ermöglichen eine bessere Vorfertigung mit optimaler Materialhandhabung und Wartung. Diese flammenfreie Rohrverbindungsmethode verbessert durch zügige und einfache Installation die Sicherheit und reduziert Projektrisiken auf ein Mindestmaß, was sich auch positiv auf die Gesamtinstallationskosten auswirkt.
Leichtere Vorfertigung
Die Zeit am Installationsort ist ein kritischer Kosten- und Risikofaktor, weswegen man darauf bedacht ist, Rohrleitungen möglichst vorgefertigt zu liefern. Vorfertigungen steigern die Produktivität und Arbeitseffizienz enorm – besonders wenn am Installationsort Platzmangel herrscht, wie es bei nachträglichen Installationen oft der Fall ist.
In der Rohrleitungsindustrie gestaltet sich die Vorfertigung um bis zu vier Mal produktiver als die Fertigung am Einsatzort. Durch das kontrollierte Umfeld und die Verfügbarkeit spezifischer Werkzeuge bei der Vorfertigung, kann so pro Arbeitsstunde die zweifache Menge an Arbeit verrichtet werden. Besseres Materialflussmanagement sowie optimale Überwachung führen zu einer weiteren Verdoppelung der produktiven Stunden.
Aber selbst bei der Vorfertigung können Fehler passieren, die dann am Einsatzort als Fluchtungsfehler auftreten; schon wenige solcher Fehler können zu Verzögerungen bei der Installation führen. Um die Überarbeitung in einem solchen Falle einfacher zu gestalten, benutzt man mechanische Rohrverbindungen mit einem Anschlussstück, wodurch Ausrichtungsfehler sich leicht korrigieren lassen, um mit der Installation möglichst rasch fortzufahren. Ein weiterer Vorteil der Vorfertigung eines genuteten Systems ist, dass die Rohrsegmente gerade sind, während geschweißte Segmente oft gebogen sind. Mit geraden Rohrsegmenten besteht ein weitaus geringeres Risiko, das Gebäude und die Ausstattung zu beschädigen, und es treten weniger Fluchtungsfehler auf.
In der Rohrverbindungstechnik erreicht man durch effiziente Vorfertigung und maximale Produktivität bedeutende Einsparungen an Arbeitsstunden, was letztendlich zu kürzeren Terminplänen führt. Während nämlich Rohrsystemmaterialien nur rund ein Prozent der gesamten Installation ausmachen, kann die Installationszeit mit bis zu 30 Prozent der gesamten Projektkosten zu Buche schlagen. Die bedeutenden Vorteile hinsichtlich Kosteneinsparung und Terminplanverkürzung durch Vorfertigungen erklären, warum sich diese Methode zunehmend durchsetzt.
Bei der Restaurierung des La Scala Theaters in Mailand hätte man den engen Terminplan ohne Vorfertigung und genutete Rohrverbindungen unmöglich einhalten können. Über ein sogenanntes Bag-and-Tag-System konnten die Lieferungen vorgefertigter Rohrsegmente zum Einsatzort am Tag des Einsatzes erfolgen, wobei Entladezeiten und Verkehrsbehinderungen in der Stadtmitte so gering wie möglich gehalten wurden.
Dies war ebenfalls der Fall bei der Restaurierung der Abgeordnetenkammer in Rom. Eine Vorfertigung war hier ausschlaggebend, denn das Gebäude befand sich in der Mitte der dichtbevölkertsten Stadt Italiens. Platzmangel, Verkehrsbehinderung und ein knapper Terminplan mussten bei der Restaurierung der DN 200/8" Kühlleitungen berücksichtigt werden. Die Vorfertigungsmethode war praktisch und zeitsparend.
Optimale Systemeffizienz bei strukturellen Herausforderungen
Der enge architektonische Aufbau der Heizungsräume bei historischen Gebäuden stellt Ingenieure und Bauunternehmer vor die Herausforderung, ein zuverlässiges, kosteneffektives und gleichzeitig platzsparendes Konzept zu liefern. Bei Platzmangel kann es zu einer Pumpenkavitation und geringerer Effizienz kommen. Bei turbulentem Wassereinlauf in die Pumpenkammer und Laufradkonstruktion steht der Turbulenzgrad in direktem Zusammenhang mit geringerer Pumpeneffizienz und erhöhtem Hydrauliklärm innerhalb des Pumpengehäuses. Um den Turbulenzeffekt vor Eintritt des Wassers in das Zentrifugalrad der Pumpe zu reduzieren, ist es erstrebenswert, die Saugrohre vor Anschluss an die Pumpe möglichst lang und gerade zu halten. Eine Installation langer Rohre ist jedoch nicht immer möglich. Wenn Rohrbögen direkt an der Pumpenansaugseite angebracht werden müssen, erhält man unter Umständen einen sich in entgegengesetzter Richtung drehenden Wasserfluss innerhalb des Pumpenrads. Um das zu korrigieren, muss die Pumpe Energie aufbringen, bevor es zur erwarteten Leistung kommen kann, d. h. Durchflussrate und Druck werden verringert.
Mit genuteten mechanischen Rohrverbindungssystemen geht man all diese Probleme gezielt an. Sie sind leichter, kleiner und stabiler als geschweißte oder geflanschte Systeme. Da genutete Produkte viel platzsparender als geflanschte Produkte sind, lassen sich die Rohre enger aneinander installieren. Außerdem braucht man bei Geräteräumen mit genuteten Ventilen kein zusätzliches Rohrsegment zwischen geflanschtem Rückschlag und Drosselklappe.
Um die Pumpenefffizienz zu erhöhen und Kavitation auf engem Raum zu vermeiden, bietet ein genuteter Ansaugdiffusor eine einfache Alternative – er begradigt den durch die Richtungsänderung nach gebogenen Rohrabschnitten entstehenden Wirbelfluss und ermöglicht einen näher an der Pumpe anbringbaren Rohranschluss im 90°-Winkel. Ein System ohne lange Rohrstrecken, Rohrbögen und Reduzierstücke ist platzsparend und bietet optimale Pumpleistung.
Lärm und Vibration
Bei der Konzipierung eines Systems stellen starke Vibration und Lärm eine große Herausforderung für Ingenieure dar. Diese Faktoren vermindern nicht allein die Systemlebensdauer, sondern sie spielen auch für die Gebäudebewohner eine wichtige Rolle. Bei historischen Gebäuden jedoch gilt es noch wichtigere Faktoren zu beachten. Systemvibrationen können Strukturen schwächen und ernsthafte Schäden anrichten. Erschwerend kommt hinzu, dass in alten Gebäuden die Isolierung oft nur elementar vorhanden ist, sodass Lärm im gesamten Gebäude leicht wahrnehmbar ist.
Genutete Rohrverbindungen bieten eine ausgezeichnete Lärm- und Vibrationsdämpfung und halten Rohrbiegungen, Expansion und Kontraktion über die gesamte Systemlebensdauer hinweg stand. Bei der Schalldämpfung kommt es nur darauf an, dass die drei flexiblen Kupplungen nahe bei einander und nahe der Vibrationsquelle platziert sind, das heißt, es ist noch genug Platz für Designflexibilität.
Des Weiteren wirken bei einem genuteten mechanischen Rohrleitungssystem alle aufeinanderfolgenden Anschlüsse zusätzlich vibrationsreduzierend. Unabhängige Tests ergaben, dass unabhängig vom Rohrdurchmesser nach jeder zusätzlichen Victaulic-Kupplung weniger Vibration zu messen war, ganz gleich, ob es sich um flexible oder starre Rohrverbindungen handelte. Bei einem Gebäude wie dem La Scala Theater, wo es besonders auf die Akustik ankommt, hatte man sich auch aus diesem Grund für ein genutetes mechanisches Rohrverbindungssystem entschieden.
Zusammenfassung
Genutete Rohrleitungssysteme stellen im Vergleich zu geschweißten bzw. geflanschten Systemen zur Aufbereitung von HVAC-Systemen in bestehenden und historischen Gebäuden eine gute und zuverlässige Alternative dar. Sie sind platzsparend, lassen sich leichter vorfer-tigen und sorgen für eine vorteilhaftere Materialhandhabung am Installationsort. Mit dieser flammenfreien Kupplungsmethode werden durch die leichte und zügige Installation Risiken vermindert, die Sicherheit am Installationsort verbessert und Ausfallzeiten während außerplanmäßigen bzw. täglichen Wartungen auf ein Mindestmaß reduziert.
Wie man bei der Restaurierung des La Scala Theaters in Mailand und der Abgeordnetenkammer in Rom sehen konnte, lassen sich genutete mechanische Rohrleitungssysteme im Vergleich zu anderen Rohrkupplungsmethoden schneller installieren, sie reduzieren Projektkosten und sind mit einem geringeren Risiko verbunden.
Des Weiteren bieten mechanische Rohrleitungssysteme verbunden mit einem entsprechenden Projektmanagement und Designservice wie BIM, Softwarelösungen und Bag-and-Tag ein kompletes Lösungskonzept zur Umwandlung und Modernisierung des Restaurationsprozesses bei HVAC-Systemen.
Simon Ouellette,
Engineering Services Supervisor bei Victaulic, Nazareth / Belgien
