Gesicherte Leitungssysteme - Empfehlungen für die Befestigung von Heizungs- und Trinkwasserleitungen

Die Beantwortung einiger grundlegender Fragen hilft dabei, die individuelle Einbausituation vorab zu bewerten und aus den möglichen Anwendungen die richtige Lösung herauszufiltern:

• Medium: Welches Medium fließt durch die Leitung? Wasser, Gase, sonstige Medien?
• Werkstoff/Material: Kunststoff, Stahl, Kupfer oder mehrere kombinierte Werkstoffe?
• Temperatur: Handelt es sich um ein System mit Temperaturänderungen? Wie groß sind die zu erwartenden Temperaturdifferenzen?
• Dynamik: Gibt es Bewegung und/oder Druckwechsel in der Leitung?

Auch zusätzliche Implikationen, die durch die Nutzungsart vorgegeben sind, sollten frühzeitig geklärt werden und in die Planung mit einfließen: Bei Gasleitungen, Trinkwasserleitungen in brandgefährdeten Bereichen oder bei Löschwasserleitungen beispielsweise muss die Befestigung besondere Anforderungen an die Brandsicherheit erfüllen, bei Heizungs- und Trinkwasserleitungen sind Schallschutzmaßnahmen gemäß VDI-Richtlinie 4100 und/oder Beiblatt 2 der DIN 4109 (erhöhter Schallschutz) ggf. angeraten. Durch genaue Prüfung der genannten Einflussfaktoren lässt sich das optimale System gut eingrenzen.

Rohrleitungen für Heizung und Trinkwasser – Werkstoffe

Bei Systemen, die starken temperaturbedingten Schwankungen unterworfen sind oder die in hohen Temperaturbereichen funktionieren müssen wie Heizungs- oder Warmwasserleitungen, kommen folgende Werkstoffe zum Einsatz:

• Stahlrohr verschweißt: Relativ aufwendig in der Verarbeitung, interessant vor allem bei größeren Querschnitten.
• C-Stahlrohr-Press-System: Schnell in der Montage. Wird bei größeren Objekten oft in Kombination verbaut: große Querschnitte in Stahlrohr verschweißt und kleinere Querschnitte als C-Stahl verpresst. Brandschutztechnisch unproblematisch.
• Präzisionsstahlrohr: Kaltgefertigte, dünnwandige Rohre für geschlossene Heizungsanlagen.
• Kupferrohr: Kommt bei kleineren Anlagen (Ein-/Mehrfamilienhäuser) zum Einsatz. Zu beachten für die Befestigungspunkte: Kupferrohr hat einen höheren Wärmedehnungsfaktor als Stahlrohr.
• Kunststoffrohr/Kunststoffverbundrohr: Nutzung im Hochtemperaturbereich ab 80°C ist eingeschränkt. Große Längen­änderungen bei Temperaturwechsel. Zählt brandschutztechnisch als brennbares Rohr, daher aufwendiger in der Abschottung. Wird meist im Wohnbau verbaut bei geringeren Rohrquerschnitten.
• Edelstahlrohr.

Trinkwasserleitungen und Armaturen müssen aus Materialien bestehen, die gegen wasserlösliche Gase, Metalle, usw. beständig sind und nicht korrodieren. Welcher Werkstoff geeignet ist, hängt auch mit der Wasserhärte zusammen: Sehr hartes Wasser verursacht Verkalkung, weiches Wasser Korrosion. Die Anforderungen an die Werkstoffe sind in zahlreichen technischen Regeln von DIN und DVGW festgeschrieben. Grundsätzlich sind aber der Hersteller bzw. der Inverkehrbringer (z.B. SHK-Großhandel) eines Produktes für die Einhaltung der gesetzlichen Vorgaben verantwortlich.

Bevorzugte Werkstoffe für Trinkwasserleitungen sind:

• Verzinktes Stahlrohr.
• Edelstahl-Press-System: Lässt sich uneingeschränkt für Trinkwasserleitungen verwenden. Edelstahl eignet sich auch für die Mischinstallation. Brandschutztechnisch (mit nicht brennbarer Isolierung) unproblematisch. Wird meist in größeren Objekten verbaut, da es bis DN 100 verfügbar ist.
• Kupferrohr als Press System: Gute Trinkwasserleitungen. Als Schutz gegen Schwitzwasser und äußere Einflüsse werden sie ggf. mit Kunststoff ummantelt.
• Kunststoffrohr: Muss bei der Nutzung für Trinkwasserleitungen über eine entsprechende Zulassung verfügen. Zu beachten ist, dass sich Kunststoffrohre unter dem Einfluss von Wärme überdurchschnittlich stark ausdehnen.
• Mehrschichtiges Metallverbundrohr: Kombiniert Metall und Kunststoff miteinander, was zu hoher Stabilität bei geringer Längenausdehnung führt. Zählt brandschutztechnisch als brennbares Rohr, daher aufwendiger in der Abschottung.

Befestigt werden die Rohrleitungen mit einer Reihe von beweglichen („Lospunkte“) und statischen („Festpunkte/Festlager“) Elementen. Temperaturbedingte Längenänderungen müssen dabei entsprechend berücksichtigt und zugelassen werden, da sonst teure Schäden wie Abknicken, Verdrehen oder Auseinandergleiten der Rohre auftreten können. Spannungen im Rohrsys­tem lassen sich durch das Einplanen von angemessenen Dehnungsmöglichkeiten jedoch gut ausgleichen. Zudem muss eine stabile und sichere Führung der Rohre gewährleistet werden.

Setzen von Festpunkten und Lospunkten

Lospunkte erfüllen im Befestigungssystem mehrere wichtige Funktionen: Sie sorgen für die sichere Lagerung des Rohrsystems, ermöglichen eine flexible, aber gesteuerte Längenausdehnung der Rohrleitung bei Temperaturänderung und verhindern dadurch Verklemmungen oder ungewünschte Kräfteverlagerungen.

Festpunkte halten das gesamte System stabil, indem die auftretenden Kräfte und Ereignisse in den Baukörper eingeleitet werden. Ein Verschieben, Verdrehen oder Abknicken der Rohrleitung kann bei richtiger Installation von Fest- und Lospunkten nicht auftreten. Im Fall von Schallschutzanforderungen kommt eine schallentkoppelnde/schalldämmende Wirkung hinzu.

Bei der sachgerechten Planung und Ins­tallation von Fest- und Lospunkten sind zwei Faktoren maßgeblich zu berücksichtigen:

1. Das Dehnverhalten des/r verwendeten Werkstoffe/s

Metalle und Kunststoffe dehnen sich mit zunehmender Temperatur aus und ziehen sich bei abnehmender Temperatur wieder zusammen. Diese thermisch bedingten Längenänderungen, die bei Rohrleitungen in Abhängigkeit von Material, Temperaturdifferenzen und der Rohrlänge auftreten, lassen sich mit folgender Formel berechnen:

DeltaL = L · DeltaT · Alpha
DeltaL = Längenausdehnung in mm; L = Länge der Rohrstrecke/Abschnitt in m;
DeltaT = Temperaturdifferenz in K; Alpha = Längenausdehnungskoeffizient in mm/m · K.

Die Längenausdehnungskoeffizienten unterscheiden sich erheblich: Bei Kunststoff-Rohrleitungen treten unter gleichen Bedingungen deutlich größere Längenausdehnungen auf als bei Rohrleitungen aus metallischen Werkstoffen. Für die Ermittlung des spezifischen Dehnverhaltens einer Rohrleitung stehen Softwareprogramme zur Verfügung, die den Planer bei der Berechnung exakter Werte unterstützen.

2. Das Gewicht der Installation / Lastangaben

Um einschätzen zu können, welcher Belastung die Installation langfristig standhalten muss, sind die Kräfte, die auf die Leitung wirken, und die Gesamtmasse zu ermitteln. Diese besteht aus dem Eigen­gewicht der Leitung, zuzüglich Dämmung, und der Füllung, d.h. dem Medium, welches sich in der Leitung befindet. Fließendes Wasser beispielsweise kann durch wechselnde Geschwindigkeiten eine starke Druckbelastung erzeugen, die unter Umständen zu schweren Beschädigungen führt.

elastungen und ggf. Druck­ereignisse müssen mit der maximal empfohlenen Belastung (siehe Herstellerangaben) abgeglichen werden, damit unzulässige Verformungen oder ein Versagen infolge von Bruch sicher ausgeschlossen werden können. Zudem sollten zu Planungsbeginn die Einbauempfehlungen und weiteren Informationen der Hersteller unbedingt beachtet werden.

Info: Zur Auslegung von Befestigungskonstruktionen sollte die maximal empfohlene Belastung auf keinen Fall überschritten werden. Die angegebene Bruchlast dient lediglich zur Abschätzung der Sicherheit gegen Versagen. Sind nur Bruchlasten angegeben, sind diese mittels Sicherheitsfaktor (S = 1,5 bis 3,0) abzumindern.

Abstände zwischen Befestigungspunkten

Je nach Werkstoff und Außenbedingungen kann die Ausdehnung der Leitungsanlagen sehr unterschiedlich ausfallen. Die Rohrleitungen müssen so verlegt werden, dass die auftretenden Belastungen über entsprechende Maßnahmen schadlos aufgenommen werden können.

usschlaggebend für die korrekten Abstände der Befestigungspunkte sind das Rohrmaterial, die Mediumtemperatur und das Medium. In der DIN 1988, Teil 2, werden z.B. die Befestigungsabstände für Stahl- und Kupferrohr empfohlen. Zusätzlich gibt die Norm EN 13480 Richtwerte für metallische Rohre an. Für andere Rohrmaterialien sind die Angaben der Rohrhersteller zu beachten.

Durch diese vorgegebenen Befestigungsabstände und die daraus entstehende Last können die passenden Rohrschellen (Befestigungspunkte) für die jeweilige Einbausituation bestimmt werden.

Schallschutz: Maßnahmen zur Vermeidung von Körperschall

Lärm kann massive Auswirkungen auf Gesundheit und Leistungsfähigkeit haben. Deshalb ist es eine der wesentlichen Anforderungen in der heutigen Gebäudetechnik, Nutzer in Wohn- und sonstigen Aufenthaltsräumen mit geeigneten Maßnahmen nach anerkanntem Stand der Technik gegen störenden Schall zu schützen. Schall, d.h. mechanische Schwingungen und Wellen in Gasen (Luftschall), Flüssigkeiten (Wasserschall) oder in festen Stoffen (Körperschall), pflanzt sich in Abhängigkeit vom jeweiligen elastischen Medium verschiedenartig fort.

Geräusche aus Sanitärinstallationen und haustechnischen Anlagen entstehen in erster Linie durch Körperschallübertragung: Der Körperschall wird durch die Befestigungen in den Baukörper eingeleitet und im Baukörper anschließend nahezu ungehindert weitergeleitet. Es ist nicht im Voraus berechenbar, an welcher Stelle im Gebäude der Körperschall zu einem hörbaren „Störschallproblem“ wird.

Er kann nicht nachträglich behoben werden, die Schäden sind somit irreparabel. Rohrleitungen für Trink- und Abwasser produzieren Geräusche und leiten diesen ebenso weiter wie Heizungs- und Lüftungssysteme, Kältemaschinen, Pumpen, Kollektoren oder Aufzüge. Schallentkoppelnde Maßnahmen sind deshalb besonders wichtig, um belastungsarme Räume zu schaffen, durch:

• Einbau von schwingungsisolierenden, schallentkoppelnden Befestigungen,
• Einbau von lärmarmen/geprüften technischen Anlagen im Sanitär- Heizungs- und Klimabereich,
• bauakustisch möglichst günstige räumliche Anordnung der geplanten Anlagen,
• Integration von schalldämmenden Elementen als Absorptionsflächen.

Zudem sollte schon bei Beginn jeder Bauplanung berücksichtigt werden, dass für verschiedene Bauteile ein schalltechnischer Eignungsnachweis durch den verantwortlichen Fachplaner erstellt werden muss. Die Nachweispflicht gilt u.a. auch für folgende Konstruktionen:

• Wand- und Deckendurchführungen bei Trinkwasser- und Heizungsinstallationen mit Anforderungen an den Schall-, Brand- und Wärmeschutz.
• Armaturenanschlusseinheiten bei Trinkwasserinstallationen unter Beachtung der Befestigungssituation und des angeschlossenen Rohrwerkstoffes (Bei Komplettsystemen wird der Pflicht durch deren Eignungsnachweise Genüge getan).

Die besondere Herausforderung im Bereich Schallschutz liegt darin, durch weiche, elastische Lagerung eine Schalldämmung herbei zu führen, zum anderen aber muss eine hohe Stabilität der Festpunkte bewerkstelligt werden. Ideal geeignet sind Elemente, die beide Eigenschaften verbinden.

Hintergrundinformation: Die in Deutschland geltenden Grenzwerte für den zulässigen Schalldruckpegel in Gebäuden und für Außenlärm sind in der DIN-Norm 4109 „Schallschutz im Hochbau“ festgelegt. Als besonders schutzbedürftige Räume sind Wohn- und Schlafräume, Kinderzimmer, Arbeitsräume/Büros sowie Unterrichts-/Seminarräume festgelegt. Die in der DIN 4109 definierten Anforderungen stellen einen Mindestschutz gegen „unzumutbare Belästigungen“ durch Schallübertragung dar.

Dieser gilt in der gängigen Baupraxis gemeinhin als überholt. Vielmehr rückt der „erhöhte Schallschutz“, der in Beiblatt 2 zu DIN 4109 mit einer Minderung der zulässigen Werte um 5 dB(A) definiert ist, bei der Bauplanung immer deutlicher in den Vordergrund.

Vorbeugender baulicher Brandschutz – Grundlagen

Die speziellen Anforderungen des vorbeugenden baulichen Brandschutzes sollten schon in der Planungsphase beachtet werden. Diese sind definiert in der Mus­ter-Leitungsanlagen-Richtlinie (MLAR) Die MLAR befasst sich hauptsachlich mit der Verlegung von Leitungsanlagen in Flucht- und Rettungswegen, mit Durchführungen durch klassifizierte Wände und Decken sowie mit dem elektrischen Funktionserhalt. Sie gilt für alle Gebäude, bei denen Auflagen durch das Baurecht gemacht bzw. an den Brandschutz gestellt werden, in folgenden Bereichen:

• in notwendigen Treppenräumen,
• in Räumen zwischen notwendigen Treppenräumen und Ausgängen ins Freie,
• in notwendigen Fluren,
• durch raumabschließende Bauteile (Wände und Decken).

Dies gilt natürlich auch für Heizungs- oder Trinkwasserleitungen. Die Übertragung von Feuer- und Rauch durch raumabschließende feuerwiderstandsfähige Wände oder Decken muss durch geeignete brandschutztechnische Maßnahmen verhindert werden. Leitungsdurchführungen müssen zudem in der gleichen Feuerwiderstandsdauer wie die der durchdrungenen Wände und Decken gesichert werden.

Als Maßnahmen zur Verhütung der Ausbreitung von Feuer oder Rauch fordern die Landesbauordnungen entsprechende qualifizierte und geprüfte Vorkehrungen. Dies können Brandabschottungen, Ummantelungen oder Installationsschächte/-kanäle sein, ggf. auch als Kombination. Damit die Anforderungen gemäß DIN 4102 sowie MLAR voll erfüllt sind, sollten bei der brandschutzgerechten Auslegung der Konstruktion – bspw. bei abgehängten, brandschutztechnisch relevanten Unterdecken – brandgeprüfte Befestigungselemente zum Einsatz kommen.

Softwareunterstützung

Mit dem Müpro-Berechnungsprogramm für Festpunkte lassen sich Festpunktkräfte exakt ermitteln. Datenbanktabellen mit zahlreichen Querschnittswerten für Rohrleitungen und Kompensatorendaten stehen zur Auswahl. Durch Änderung der eingegebenen Werte kann die Auswirkung der verschiedenen Stellgrößen auf die Festpunktkraft verfolgt und verglichen werden.

Informationsmaterial zum Thema Schallschutz

Ausführungstipps für Planer und Installateure zur fachgerechten Planung und Durchführung von Schallschutzmaßnahmen enthält das Merkblatt „ZVSHK-Fachinformation Schallschutz“ des Zentralverbandes Sanitär-, Heizung-, Klima.

Weiterführende Informationen zu Normen und Ausführungsgrundsätzen im (erhöhten) Schallschutz stehen unter www.muepro.de/produkte/Kompetenzfelder/schallschutz zur Verfügung.

Bilder: Müpro GmbH
www.muepro.de