IKZ-HAUSTECHNIK, Ausgabe 10/1996, Seite 47 ff.

HEIZUNG

Heizungsleitungen aus Kunststoff

Qualitätsanforderungen und Systeme

Dipl.-Ing. Winfried Langlouis

Seit mehr als 25 Jahren gibt es Heizungsrohrsysteme aus Kunststoff auf dem Markt. Ihr Siegeszug ist seitdem ungebrochen. Die Ursache dafür liegt in den vielen Vorteilen, die Kunststoffe gegenüber den Metallrohren aufweisen. Dazu wird - zumindest bei Systemen mit einem Gütezeichen - ein hoher Aufwand für die Erzielung qualitativ hochwertiger Produkte betrieben. Die so gewonnene Produktsicherheit ist letztlich ein Garant für zufriedene Kunden.

Marktsituation

Kunststoffrohre beherrschen heute den Markt bei Fußbodenheizungen. Die Zuwachsraten sind weiterhin beträchtlich. So wurden allein 1994 in Deutschland ca. 108 Mio. laufende Meter (das sind immerhin 108000 km) Heizungsrohre verlegt. Davon entfallen ca. 93% auf Kunststoff- bzw. Kunststoffverbundrohrsysteme, Tendenz steigend (Bild 1). Der Grund dafür liegt zweifelsohne in einigen wesentlichen Vorteilen, die die Kunststoffsysteme gegenüber den Metallsystemen aufweisen. Dazu zählt in erster Linie die einfache Verlegetechnik, die hohe Inkrustations- und Korrosionsbeständigkeit, die chemische Beständigkeit und das geringe Gewicht.

Bild 1: Marktanteile der einzelnen Fußbodenheizungsrohrsysteme in Deutschland 1994 (Quelle KWD).

Seit über 60 Jahren werden Kunststoffrohre in der Wasserversorgung verwendet. Im Heizungsbereich kann man bereits auf einen mehr als 25jährigen erfolgreichen Einsatz von Kunststoffrohrsystemen zurückblicken. Die Entwicklungen bei den Rohren und der Verbindungstechnologie sind seitdem stetig vorangetrieben worden. So kann man heute auf ein umfangreiches, für den jeweiligen Anwendungsfall zugeschnittenes Sortiment an Kunststoffrohrsystemen zugreifen.

Produktsicherheit

Die hohen Anforderungen, Vorgaben und der geforderte, vergleichsweise hohe Aufwand für die Erzielung und Erhaltung qualitativ hochwertiger Kunststoffheizungsrohrsysteme basiert je nach Kunststoffart und Einsatzgebiet auf bewährten Normen und Prüfrichtlinien der Deutschen Gesellschaft für Warenkennzeichnung (DGWK) - seit kurzem umbenannt in DIN-Certo -, der Gütegemeinschaft Kunststoffrohre (GKR) und des Süddeutschen Kunststoff-Zentrums (SKZ). Jede dieser drei Institutionen vergeben unterschiedliche Gütezeichen: DIN-Certo verleiht das DIN-Prüf- und Überwachungszeichen, die GKR das RAL-Zeichen und das SKZ das SKZ-Zeichen. Inhaber eines dieser Gütezeichen unterliegen einer vorgeschriebenen, umfangreichen Eigen- und Fremdüberwachung. Die dadurch gewonnene Produktsicherheit spiegelt sich in der sehr geringen Anzahl von Schadensgutachten wider. In nahezu allen Fällen waren die Ursache der gutachterlich eingereichten Schäden handwerkliche oder baustellenbedingte Fehler.

Tabelle 1: Erforderlicher Prüfumfang für die wichtigsten Kunststoffrohrsysteme
 

Eigenschaften

PB

PP (Typ 2 u. 3)

PE-HDX

Prüfvorschrift

DIN 4726

DIN 4728

DIN 4729

Formmasseprüfung

Zeitstand-Innendruckversuch

E (8000 h)

E (4000 h)

E (8000 h)

Rohre

Lieferzustand

E, Ei, Fr

E, Ei, Fr

E, Ei, Fr

 

Oberflächenbeschaffenheit

E, Ei, Fr

E, Ei, Fr

E, Ei, Fr

 

Maße

E, Ei, Fr

E, Ei, Fr

E, Ei, Fr

 

Zeitstand-Innendruckversuch

E, Ei, Fr

E, Ei, Fr

E, Ei, Fr

 

Veränderung nach Wärmebehandlung

E, Ei, Fr

E, Ei, Fr

E, Ei, Fr

 

Vernetzungsgrad

- - -

- - -

E, Ei, Fr

 

Homogenität

E, Ei, Fr

E, Ei, Fr

E, Ei, Fr

 

Sauerstoffdichtheit

E, Fr

E, Fr

E, Fr

 

Biegeradius

E

E

E

 

Schlagbiegeversuch

- - -

E, Ei, Fr

- - -

 

Schmelzindex

E, Ei, Fr

E, Ei, Fr

- - -

 

Reißdehnung

E, Ei, Fr

- - -

- - -

Rohrleitungsteile aus Kunststoff

Veränderung nach Wärmebehandlung

E, Ei, Fr

E, Ei, Fr

- - -

 

Schmelzindex

E, Ei, Fr

E, Ei, Fr

- - -

 

Homogenität

E, Ei, Fr

E, Ei, Fr

- - -

Verbindungsprüfung

Zeitstand-Innendruckversuch

E, Ei, Fr

E, Ei, Fr

E, Ei, Fr

 

Temperaturwechselversuch

E

E

E

 

Zeitstand-Innendruckversuch

E

E

E

 

Maße

E

E

E

Heizwasserzusätze

Zeitstand-Innendruckversuch

E

E

E

Beipackzettel

überprüfen

E, Ei, Fr

E, Ei, Fr

E, Ei, Fr

Kennzeichnung

überprüfen

E, Ei, Fr

E, Ei, Fr

E, Ei, Fr

E = Erstprüfung
Ei = Eigenüberwachung
Fr = Fremdüberwachung

Nach Erfahrungen des Süddeutschen Kunststoffzentrums ist es ratsam, bei der Auswahl von Systemen grundsätzlich auf Produkte zurückzugreifen, die ein entsprechendes Gütezeichen besitzen, da hier die Anforderungen an die Systeme dem Stand der Technik entsprechen und eine Überwachung vorliegt.

Überwachung

Bei Systemen mit einem Gütezeichen wird die Produktqualität durch umfangreiche, in den entsprechenden Normen und Richtlinien festgelegten Bedingungen kontinuierlich überwacht. Bevor es jedoch zu einer Überwachung kommt, wird in einer sogenannten Erstprüfung das System "auf Herz und Nieren" geprüft. Hierbei werden außer umfangreichen Prüfungen auch folgende Kriterien überprüft:

Die Prüfung dieser Kriterien ist eine wichtige Voraussetzung dafür, daß die Systeme einmal die geforderte Mindestlebensdauer von 50 Jahren erfüllen, und zum anderen, daß der Planer und Verleger alle wichtigen Informationen bekommt, um eine sachgerechte Verlegung vornehmen zu können.

Bild 2: Gütezeichen für den deutschen Markt.

Hat das System diese Hürde genommen, wird von einer neutralen Stelle die Produktionsstätte besucht und dort die personellen und gerätetechnischen Voraussetzungen überprüft. Dies bedeutet, daß ein entsprechendes Qualitätssicherungssystem vorhanden sein muß, das in der Lage ist, mit geeigneten und regelmäßig kontrollierten Prüfmitteln die geforderten Prüfungen durchzuführen und entsprechende Maßnahmen zu ergreifen. Sind diese Voraussetzungen gegeben, kommt es zum Vertragsabschluß mit der neutralen Prüf- und Überwachungsstelle hinsichtlich der Überwachungsmodalitäten und schließlich zur Verleihung des Gütezeichens.

Bei der Eigenüberwachung hat sich der Hersteller eigenverantwortlich verpflichtet, die geforderten Prüfungen nach den entsprechenden Normen bzw. Richtlinien durchzuführen und zu dokumentieren. Er ist verpflichtet, nur Ware mit dem Gütezeichen- und dem Norm- bzw. Richtlinienaufdruck zu versehen, die auch den genannten Anforderungen entspricht. Bei ungenügenden Prüfergebnissen ist der Hersteller verpflichtet, unverzüglich Maßnahmen zur Abstellung der Mängel einzuleiten.

Tabelle 2: Bedeutende Heizungsrohrsysteme aus Kunststoff

Basis

Abkürzung

Bemerkung

Polyethylen

PE-HDx (= VPE)*
PE-(HD)a
PE-(HD)b
PE-(HD)c
PE-MD
PE-MDx

vernetztes Polyethylen hoher Dichte (allgem.)
peroxidvernetztes PE-HD
silanvernetztes PE-HD
elektronenstrahlenvernetztes PE-HD
Polyethylen mittlerer Dichte, unvernetzt
Polyethylen mittlerer Dichte, vernetzt

Polypropylen

PP>
PP-B (= Typ 2)
PP-R (= Typ 3)

Polypropylen (allgem.)
Copolymer
Random

Polybuten

PB

  

(Metall-) Verbundrohre

MP

Verbund aus kunststoffummanteltem Aluminium mit meist folgendem Aufbau:
- Innenrohr (Mediumrohr)
PE-HDx bzw.
PE-MD
- Außenrohr (Mantelrohr)
PE-HDx bzw.
PE-HD

* VPE ist die alte, nicht mehr offiziell zugelassene Bezeichnung für das vernetzte Polyethylen

Durch eine anerkannte, neutrale Prüf- und Überwachungsstelle erfolgt die Fremdüberwachung. Der Fremdüberwacher überprüft im Rahmen der Regelprüfung unangemeldet zweimal pro Jahr stichprobenhaft die Aufzeichnungen, Prüfgeräte und das Qualitätssicherungssystem. Zudem entnimmt er dabei nach eigener Wahl aus dem Lager des Herstellers freigegebene Ware aus dem entsprechenden Zeitraum zur Prüfung in der Prüfstelle. Über das Ergebnis dieser Prüfungen erhält der Hersteller/Vertreiber und die das Gütezeichen verteilende Institution ein entsprechendes Prüfzeugnis.

Darüber hinaus sind vertraglich festgesetzte Sonderprüfungen erforderlich, bei

Der Umfang der jeweils durchzuführenden Prüfungen ist in Tabelle 1 für die wichtigsten Heizungsrohrsysteme zusammengefaßt. Bei schweren Verstößen wird das Gütezeichen entzogen.

Gütezeichen

Für den deutschen Markt gibt es derzeit drei Gütezeichen (Bild 2). Die DIN-Certo, ehemalige Deutsche Gesellschaft für Warenkennzeichnung (DGWK) in Berlin, verteilt als Tochter des DIN das DIN-Prüf- und Überwachungszeichen mit Registriernummer für Heizungsrohrsysteme, soweit für diese eine DIN-Norm vorliegt. Dies sind derzeit Kunststoffrohrsysteme aus Polybuten (PB), Polypropylen (PP Typ 2 und 3) und aus vernetztem Polyethylen mittlerer und hoher Dichte (PE-MDX und PE-HDX).

Die Gütegemeinschaft Kunststoffrohre (GKR) in Bonn ist eine RAL-Gütegemeinschaft, bei der sich Hersteller mit dem Ziel einer Verbesserung des erreichten Qualitätsstandards zusammengeschlossen haben. Grundlage hierzu sind die DIN-Normen und die Prüfrichtlinien des GKR. Derzeit wird das GKR-Gütezeichen für Kunststoffrohrsysteme aus Polybuten (PB), Polypropylen (PP Typ 2) und aus vernetztem Polyethylen hoher Dichte (PE-HDX) erteilt.

Bild 3: Klemmverbinder mit Schiebehülse für PE-X-Rohre.

Das Süddeutsche Kunststoff-Zentrum (SKZ) in Würzburg erteilt das SKZ-Zeichen mit Registriernummer nach den SKZ-Prüf- und Überwachungsbestimmungen. Das SKZ-Zeichen wird derzeit erteilt für Systeme aus Polybuten (PB), aus Polypropylen (PP Typ 2 und 3), aus vernetztem Polyethylen mittlerer und hoher Dichte (PE-MDX und PE-HDX), aus unvernetztem Polyethylen mittlerer Dichte (PE-MD) und für Verbundrohre aus kunststoffummanteltem Aluminium.

Diese Prüfzeichen stehen nicht in Konkurrenz zueinander. Es ist vertraglich geregelt, daß für den deutschen Markt nach Erscheinen eines RAL-Gütezeichens automatisch ein bestehendes SKZ-Zeichen erlischt. Das SKZ ist zudem eine vom DIN-Certo und GKR anerkannte Prüfstelle und führt in deren Auftrag die Prüfungen und z.T. die Überwachungen durch. Vorgehensweise, Grundlagen und Prinzip des zugrundegelegten Konzeptes ist für alle genannten Institutionen gleich.

Die Gütezeichen sind nicht gesetzlich vorgeschrieben. Sie stellen eine freiwillige, neutral überwachte und mit zusätzlichen Kosten verbundene Zusatzleistung des jeweiligen Herstellers dar.

Heizungsrohrsysteme aus Kunststoff

Die geläufigsten Kunststoffrohrsysteme sind in Tabelle 2 zusammengefaßt. Bei der Auswahl von geeigneten Kunststoffrohrsystemen sollten nicht nur der Preis, sondern in erster Linie folgende Kriterien im Vordergrund stehen:

Die ungenügende Ausbildung und mangelnde Erfahrung stellt neben der richtigen Auswahl von geeigneten Systemen das größte Problem dar, da hier die meisten Fehler aus Unkenntnis (oder Zeitdruck) gemacht werden. Das Mischen verschiedener Systeme bzw. deren Komponenten stellt nicht nur ein Problem der Produkthaftung dar. Wer sich hier nicht genau auskennt, macht schnell entscheidende Fehler. Deshalb sollte hier unbedingt bei den jeweiligen Systemherstellern nachgefragt werden.

Bild 4: Bördelklemmverbinder für Rohre aus PE-X.

Heizungsrohrsysteme aus PE-HDX und PE-MDX

Diese Systeme haben den größten Marktanteil und sind seit über 20 Jahren auf dem Markt. Durch den Vernetzungsprozeß ergeben sich hervorragende Eigenschaften wie z.B.

Die zuständigen Regelwerke sind:
- DIN 4729 (PE-HDX),
- SKZ HR 3.2 (PE-HDX),
- GKR R 6.10.1 (PE-HDX),
- DIN 4724 (PE-MDX),
- SKZ HR 3.13 (PE-MDX).

Folgende Verbindungstechnologien sind in der Praxis am geläufigsten:
- Klemmverbinder aus Metall,
- Klemmverbinder mit Schiebehülse (Bild 3),
- Bördelklemmverbinder (Bild 4).

Bild 5: Übergangsverbinder für Rohre aus PP.

Heizungsrohrsysteme aus PP (Typ 2 bzw. 3)

Diese Systeme gibt es ebenfalls seit über 20 Jahren auf dem Markt. Polypropylensysteme besitzen folgende Vorteile:

Zu beachten ist, daß diese Systeme nicht in direkten Kontakt mit Kupfer gebracht werden sollten, da sich die Lebensdauer dadurch verringern kann.

Die zuständigen Regelwerke sind:
- DIN 4728 (A1),
- SKZ HR 3.3,
- GKR R 6.4.1.

Als Verbindungstechnologien werden angewandt:
- Heizelementmuffenschweißen,
- Heizwendelschweißen,
- Übergangsverbinder (Bild 5).

Heizungsrohrsysteme aus PB

Auch diese Heizungsrohrsysteme haben sich seit über 20 Jahren bewährt. Sie zeichnen sich besonders hinsichtlich folgender Eigenschaften aus:

Bild 6: Klemmverbinder aus Kunststoff für Rohre aus PB.

Die hierfür zuständigen Regelwerke sind:
- DIN 4727,
- SKZ HR 3.4,
- GKR R 6.0.1.

Als Verbindungstechnologien kommen zur Anwendung:
- Heizelementmuffenschweißen,
- Klemmverbinder aus Metall,
- Klemmverbinder aus Kunststoff (Bild 6).

Heizungsrohrsysteme aus Verbundrohren

Diese relativ neuen Systeme verzeichnen derzeit hohe Zuwachsraten. Die zunehmende Anzahl an Variationen hinsichtlich des Aufbaues der Rohre zeigt die große Bandbreite der Möglichkeiten dieser Systeme auf. Die Innenrohre (Mediumrohre) bestehen meist aus PE-HDX oder PE-MD. Es gibt aber bereits Versuche mit anderen Materialien wie z.B. PP-R. Das Außenrohr (Mantelrohr) wird derzeit meist aus PE-HDX, PE-HD oder PP-R gefertigt. Zu erwähnen ist, daß das Außenrohr eher die Aufgabe einer Schutzschicht und weniger die einer tragenden Funktion erfüllt. Deshalb ist der Einsatz von PE-HD hier unkritisch. Das Aluminiumrohr wird in unterschiedlichen Dicken angeboten und ist bei einem Hersteller (für den Sanitärbereich) sogar gelocht. Bei nicht gelochten Systemen ist die Verwendung von Haftvermittlern zwischen dem Aluminium und dem Innen- bzw. Außenrohr erforderlich. Der Vorteil ist die Sauerstoffdichtheit durch das Aluminium. Bei gelochten Aluminiumsystemen ist die Verwendung von Haftvermittlern hinfällig. Eine Sauerstoffdichtheit ist aber nicht gegeben.

Bild 7: Preßverbinder für Verbundrohre.

Hinsichtlich der Flexibilität haben diese Systeme den Vorteil, daß sie nach einer fachgerechten Biegung in der entsprechenden Form verbleiben. Die Flexibilität selbst hängt von den verwendeten Kunststoffen und der Aluminiumdicke ab. Als hervorzuhebender Vorteil ist noch die sehr niedrige Wärmeausdehnung, die etwa der Ausdehnung von Metallrohren entspricht, zu ergänzen.

Als zuständiges Regelwerk gibt es derzeit ausschließlich die SKZ-Richtlinie HR 3.12.

Folgende Verbindungstechnologien finden hier Anwendung:
- Klemmverbinder aus Metall,
- Preßverbinder (Bild 7).

Heizungssysteme aus PE-MD

Diese Systeme besitzen zwar derzeit noch keinen nennenswerten Marktanteil, die Tendenz ist aber steigend. Grund dafür ist neben den Materialeigenschaften die gute Extrudierbarkeit der Rohre bei deren Herstellung.

Als zuständiges Regelwerk gibt es auch hier derzeit ausschließlich die SKZ-Richtlinie HR 3.16.

Hinsichtlich der Verbindungstechnologie sind hier in erster Linie Klemmverbinder aus Metall zu nennen.

Zusammenfassung

Heizungsleitungen aus Kunststoff beherrschen den Markt seit vielen Jahren. Die Ursache dafür liegt einmal in den Vorteilen, die die Kunststoffe von Natur aus mit sich bringen, und in der hohen Variationsbreite der angebotenen Systeme, die eine baustellenspezifisch optimale Auswahl ermöglichen. Das konstant hohe Qualitätsniveau und die Zuverlässigkeit der Heizungsrohrsysteme aus Kunststoff wird bei vielen Herstellern durch ein Gütezeichen dokumentiert. Systeme mit einem der genannten Gütezeichen entsprechen dem Stand der Technik und unterliegen einer vertraglich geregelten Überwachung auf der Grundlage bewährter Regelwerke.

L i t e r a t u r :

[1] Dahms, H.: Kunststoffrohre aus Polybuten und hochdruckvernetztem
Polyethylen für Fußbodenheizungssysteme. Kunststoffe im Bau; 15. Jahrgang 1980, Heft 2.

[2] Kunststoff Wochendienst (KWD), Darmstadt. Ausgaben 744, 767, 772, 779, 830.

[3] Meinhard, J.; Gebler, Dr. H.: Polypropylen als Werkstoff für Heizrohre in Warmwasserfußbodenheizungen. Plastverarbeiter; 30. Jahrgang 1979, Nr. 12.

[4] Meinhard, J.: Kunststoffrohre aus Polypropylen für Fußbodenheizungssysteme. Kunststoffe im Bau; 15. Jahrgang 1980, Heft 2.

[5] Poschet, G.: Qualitätsanforderungen an Kunststoffrohre in Fußbodenheizungen. Kunststoffe im Bau; 15. Jahrgang 1980, Heft 2.

[6] Poschet, G.: Leitungssysteme im Heizungs- und Sanitärbereich. SKZ.

[7] Poschet, G.; Zöhren, Dr.-Ing. J.: Einflüsse der Verlegung auf die Lebensdauer von Kunststoff-Fußbodenheizungen. Sanitär- und Heizungstechnik, 3/1982.

[8] Genath, B.: Stabil wie Metall, resistent wie Kunststoff. Sanitär- und Heizungstechnik, 11/1992.

B i l d e r : Süddeutsches Kunststoff-Zentrum

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