PIR/PUR-Rohrschalen

PUR (Polyurethan) ist ein duroplastischer Kunststoff, der durch eine chemische Reaktion zwischen zwei flüssigen Komponenten entsteht:

1. Ein Polyol (Alkohol mit mehreren -OH-Gruppen)
2. Ein Isocyanat (typischerweise MDI — Methylen-Diphenyl-Diisocyanat)

Wenn die beiden Komponenten gemischt werden, bilden sie Urethan-Bindungen und schäumen zu einem starren Schaum mit kleinen geschlossenen Zellen auf. Die Reaktion ist exotherm (gibt Wärme ab).

PIR (Polyisocyanurat) ist ein chemischer Verwandter. Der Unterschied besteht darin, dass man einen großen Überschuss an Isocyanat im Verhältnis zum Polyol verwendet und einen Katalysator zugibt, der die Isocyanate dazu bringt, miteinander statt nur mit dem Polyol zu reagieren. Das Ergebnis ist ein dichtes ringgebundenes (trimerisches) Netzwerk aus Isocyanurat-Ringen, das thermisch stabiler ist als PUR.

In der Praxis ist der Unterschied:

• PUR = weicher, billiger, entzündlich
• PIR = härter, teurer, weitaus brandbeständiger und temperaturstabiler

Beide Typen sind geschlossenzellige Schäume — das heißt, jede einzelne Zelle (kleine Luftblase) ist durch eine dünne Kunststofffolie physisch verschlossen. Die Zellen sind mit einem Treibgas (Treibmittel/Blähmittel) mit geringer Wärmeleitung gefüllt, und es ist dieses Gas — nicht das Polymer selbst — das den niedrigen λ-Wert ergibt.

Vergleich: PIR hat ca. 30 % mehr Brandbeständigkeit als PUR und kann höheren kontinuierlichen Temperaturen standhalten (120 °C vs. 90 °C) [products.pcc.eu].

• 1937: PUR wird vom Deutschen Otto Bayer bei IG Farben (später Bayer AG) erfunden
• 1950er-Jahre: Industrielle Produktion von PUR-Schaum beginnt
• 1960-70er-Jahre: PUR verbreitet sich als Dämmstoff, u. a. für Kühlschränke und Fernwärmerohre
• 1970-80er-Jahre: PIR wird als brandsichere Variante entwickelt
• Bis ca. 1990: CFC-Gas (Chlor-Fluor-Kohlenwasserstoffe, z. B. R-11) wird als Treibgas verwendet — sehr niedrige λ, aber ozonabbauend
• 1990-2000: Umstellung auf HCFC (Hydrochlor-Fluor-Kohlenwasserstoffe) — weniger ozonabbauend, aber weiterhin Treibhauseffekt
• 2000-2010: Umstellung auf HFC (Hydrofluor-Kohlenwasserstoffe) — keine Ozonwirkung, aber hohes GWP (Global Warming Potential)
• Heute: Pentan (Cyclopentan oder Iso-Pentan) oder CO₂ werden als Treibgas verwendet. Pentan hat λ ~0,012-0,015 W/(m·K) und ist das dominierende Treibmittel in modernen FW-Rohren [provak.no]
• 2030+: Forschung an HFO (Hydrofluor-Olefine) als Treibgas mit noch niedrigerem GWP

Alterung: Das Treibgas diffundiert langsam durch die Zellwände hinaus, und atmosphärische Luft diffundiert hinein. Da Luft eine höhere λ (~0,026) hat als Pentan (~0,015), steigt der gesamte Lambda-Wert mit der Zeit. Das ist der Grund, warum man stets mit dem gealterten (deklarierten) Lambda-Wert rechnen muss, nicht mit dem frischen.

Worterklärung: Lambda (λ) ist die Wärmeleitfähigkeit, gemessen in W/(m·K) — Watt pro Meter pro Grad Temperaturunterschied. Je niedriger λ, desto besser die Dämmung.

Für PUR-/PIR-Schaum gilt:

In der Dimensionierung muss man stets den gealterten (deklarierten) Wert verwenden, nicht den Initialwert. Das ist festgelegt in:

• EN ISO 8497 — Messung der thermischen Transmittanz für Rohrschalen
• EN 253 — Speziell für FW-Rohre, definiert die Alterungsmethode

Viele Hersteller geben jedoch nur den schönen Initialwert im Marketingmaterial an. Als Isolierer musst du kritisch sein und nach der deklarierten λ oder dem deklarierten CE-Wert nach Alterung fragen.

Vergleich mit Mineralwolle: Mineralwolle hat λ um die 0,033-0,040 W/(m·K). PIR/PUR ist also 20-35 % besser, was bedeutet, dass man denselben Dämmgrad mit 1/3 weniger Dicke erreichen kann [dan-iso.dk]. Das ist entscheidend in Technikräumen, wo der Platz knapp ist.

Kernaussage: Bei einem FW-Rohr im Erdreich, wo Brand kein Risiko ist, verwendet man PUR (billiger, und die Temperatur liegt typischerweise unter 90 °C). Bei sichtbaren technischen Installationen, Branddurchführungen oder Hochtemperaturanlagen wählt man PIR.

PUR-/PIR-Rohrschalen gibt es in mehreren Formen:

• Formgegossene Halbschalen (zwei Hälften, die um das Rohr gelegt und mit Klebeband/Kleber verschlossen werden)
• Ganze Rohrschalen mit Schlitz auf einer Seite (Snap-on, überwiegend für kleinere Dimensionen)
• Lamellen-Schalen für große Dimensionen (segmentierte Stücke, die um das Rohr gelegt werden)

Standard-Dimensionen: Folgen dem DN-System (Diameter Nominal) für Mediumrohre. Der Innendurchmesser passt z. B. zu Stahlrohr DN15 (21,3 mm) bis hinauf zu DN500 (508 mm).

Dicken: Typischerweise 20, 25, 30, 40, 50, 60, 80, 100 mm.

Oberflächen:

• Unbeschichtet (roher Schaum)
• Mit Alu-Folie (reflektierender Strahlungsschutz + Dampfsperre)
• Mit PVC-Mantel (UV-Schutz für den Außeneinsatz)
• Mit Glasfasergewebe (mechanischer Schutz)

FW-vorgedämmte Rohre sind eine spezielle Form, bei der die Rohrschale werkseitig direkt auf das Mediumrohr in einem langen Stück gegossen wird (siehe nächster Abschnitt).

Die absolut dominierende Anwendung von PUR in Dänemark sind vorgedämmte Fernwärmerohre. Etwa 66 % der dänischen Haushalte beziehen Wärme aus Fernwärme — das ist eine Infrastruktur von vielen tausend Kilometern Rohren im Erdreich [mariestage.dk].

Aufbau (als "bonded pipe system" bezeichnet):

1. Mediumrohr — Kohlenstoffstahl, seltener Kupfer oder PEX-Kunststoff
2. PUR-Schaum — typischerweise 30-80 mm dick, mit Cyclopentan geschäumt
3. PE-Mantel — äußerer Schutzmantel aus HD-Polyethylen, schlag- und bruchfest
4. Leckageüberwachung — zwei Kupferdrähte, eingegossen in den PUR-Schaum (Nordic / BroDan-System). Wenn Feuchtigkeit in den Schaum gelangt, ändert sich der Widerstand zwischen den Drähten, und man kann messen, wo die Leckage ist.

Standards:

• DS/EN 253 — Bonded single pipes (Einzelrohre im Erdreich) [iteh.ai]
• DS/EN 448 — Fittings (Bögen, T-Stücke)
• DS/EN 488 — Ventile
• DS/EN 489 — Verbindungen (Muffen)
• DS/EN 13941 — Dimensionierung und Installation
• DS/EN 14419 — Leckageüberwachungssysteme

Dimensionen: Mediumrohre von DN15 (21,3 mm) bis hinauf zu DN1200 (1219 mm). Die typischen Hausinstallationen liegen bei DN20-DN65 [steelpipeline.net].

Dämmklassen (gem. EN 253):

• Series 1 — Standard-Dämmdicke
• Series 2 — Dickere Dämmung (geringerer Wärmeverlust)
• Series 3 — Dickste Dämmung (niedrigster Wärmeverlust, für Niedertemperatur-FW)

Betrieb: Logstor gibt eine kontinuierliche Betriebstemperatur von 120 °C an, kurzzeitiger Peak 140 °C, äußere Oberflächentemperatur ~50 °C [logstor.com]. Druckkapazität typischerweise bis zu 25 bar.

Verlegung:

• Ausheben eines Grabens, Verlegung auf Sandbett
• Die Rohre werden zusammengeschweißt (das Mediumrohr)
• Verbindungen werden mit einer Wärmeschrumpf-Manschette geschützt — eine PE-Muffe wird um die Schweißverbindung gelegt, mit einem Gasbrenner erhitzt, sodass sie schrumpft und abdichtet, woraufhin sie durch ein Loch oben mit 2-Komponenten-PUR-Schaum gefüllt wird
• Verfüllung mit Sand und Erde

WICHTIG: FW-Rohre unterliegen nicht der DS 452 (Gebäudedämmung). Sie haben ihr eigenes Regelwerk unter der EN 253-Reihe. Man kann also nicht die DS 452-Tabellen auf FW anwenden.

Marken in Dänemark:

• Kingspan LOGSTOR (dänisch ansässig, dominierend auf dem dänischen Markt) [logstor.com]
• isoplus (deutsch) [isoplus.group]
• Brugg Pipesystems (schweizerisch; flexible CASAFLEX/CALPEX-Rohre) [bruggpipes.com]
• Uponor (finnisch; überwiegend flexible PEX-basierte)
• Thermaflex Flexalen (niederländisch)