RM Rudolf Müller

Ausführung
29. Juni 2020 | Artikel teilen Artikel teilen

Sanierung korrodierter Kälteanlage im laufenden Betrieb: Operation am offenen Herzen

Abb. 1: Nach mehrjähriger Betriebszeit musste die zentrale Kühlwasserleitung im Untergeschoss eines großen Schweizer Krankenhauses saniert werden. (Bild: Armacell)

Korrosionsschutz und Dämmung einer großen kältetechnischen Anlage bei laufendem Betrieb ohne Bypass-Leitungen sanieren? Unmöglich! Dank eines besonderen Konzeptes ist das in einem Schweizer Krankenhaus jetzt erfolgreich gelungen.

Von Michaela Störkmann. Krankenhäuser sind die komplexesten Gebäudetypen und ein zuverlässiger Betrieb der technischen Anlagen ist von zentraler Bedeutung. Anders als in Betriebsgebäuden, in denen Stillstandzeiten zur Wartung von Maschinen genutzt werden können, laufen die gebäudetechnischen Anlagen hier rund um die Uhr.
In Krankenhäusern sorgt die Kältetechnik nicht nur für ein angenehmes Raumklima auf den Stationen, auch Beatmungsgeräte benötigen für ihren störungsfreien Betrieb eine entsprechende Kühlung. Die Kälteversorgung gewährleistet die Schaffung der in Operationssälen und pathologischen Kühlräumen notwendigen Temperaturen. Kühlung ist zudem erforderlich für den Betrieb zahlreicher medizinisch-technischer Anlagen sowie zur Lagerung temperaturempfindlicher Arzneien.
Hinzu kommt der Kühlbedarf in IT-Bereichen, in denen Rechneranlagen eine große Wärmeentwicklung verursachen.

Korrosion unter der Dämmung

In einem großen Schweizer Krankenhaus wird der Kältebedarf in einer zentralen Anlage mit Kaltwasser mit einer Vorlauf-Temperatur von 6 °C (Rücklauf 12 °C) erzeugt. Von der Kältezentrale werden alle medizinischen Anlagen, Serverräume und Krankenzimmer mit Kälte versorgt. Die Kälteleistung soll in den kommenden Jahren von 4,5 MW auf 6 MW ausgebaut werden.

Nach mehrjähriger Betriebszeit war es jedoch auf bestehenden Kühlwasserleitungen zu Tauwasserbildung gekommen und nach Entfernen der Dämmung wurden Schäden am Korrosionsschutz entdeckt.

Das Stahlrohr mit einem Durchmesser von DN 400 zeigte bereits erhebliche Schichtablösungen und lokale Rostbildung. Wie die folgende Untersuchung ergab, war der Korrosionsschutz nicht sachgemäß ausgeführt worden. Anstelle eines mehrlagigen Korrosionsschutzes waren die Leitungen mit einer einlagigen Zinkstaubgrundierung versehen worden, die als temporärer Korrosionsschutz, nicht aber als Langzeitschutz genügt. Zudem war offensichtlich feuchte Luft an die kalte Rohroberfläche gelangt und Kondenswasser entstanden. Die Kälteschellen waren nicht dämmtechnisch überbaut worden, sodass hier möglicherweise feuchte Luft eingedrungen war. Da keine Abschottungsverklebungen vorgenommen worden waren, konnte sich die Feuchtigkeit in der Dämmung ausbreiten und an die Rohroberfläche gelangen.

Abb. 2: Nach Entfernen der Dämmung zeigten sich erhebliche Schäden am Korrosionsschutz der Leitung (Bild: Armacell)

Innovatives Sanierungskonzept bei laufendem Betrieb

Die Schäden konnten nur im Rahmen einer umfassenden Sanierung behoben werden. Der Umstand, dass der Betrieb des Kühlsystems während der Maßnahme aufrechterhalten werden musste, kommt einer Operation am offenen Herzen gleich. Die fast 1 km langen Leitungen verlaufen in Korridoren im Untergeschoss des Gebäudes. Gemeinsam mit dem verantwortlichen Anlagenbauer entwickelte Armacell ein Sanierungskonzept, das es trotz der schwierigen Rahmenbedingungen erlaubte, auf die Installation einer provisorischen Bypass-Leitung zu verzichten, die bauliche Veränderungen, wie z.B. Mauerdurchbrüche und Kernbohrungen, erfordert hätte.

Dabei sollte der Taupunkt durch Absenken der Raumtemperatur und / oder Reduktion der relativen Luftfeuchte soweit verschoben werden, dass auf der Rohroberfläche kein Tauwasser ausfällt. Kann die Raumtemperatur auf 15 °C abgesenkt und die Raumluft auf beispielsweise 40 % relativer Luftfeuchte gebracht werden, dann liegt der Taupunkt nur noch bei 1,5 °C, was die Beschichtung von Rohren mit einer Oberflächentemperatur von ca. 5 °C erlaubt. Bei einer Raumtemperatur von 20 °C muss die relative Luftfeuchte dagegen auf 30 % gesenkt werden, um eine Kondensation auf den Oberflächen sicher zu vermeiden und einen Korrosionsschutz aufbringen zu können.


Info: Hoher Kältebedarf in Krankenhäusern

Krankenhäuser sind die komplexesten Gebäudetypen und sehr energieintensiv. Der durchschnittliche Energieverbrauch in deutschen Krankenhäusern beträgt rund 6.000 kWh Strom und 29.000 kWh Wärme – pro Bett und Jahr. Damit ist der Energiebedarf pro Krankenhausbett höher als der eines Einfamilienhauses. Rund 70 % des Gesamtenergieeinsatzes deutscher Krankenhäusern entfallen auf die Wärmeerzeugung, 30 % gehen zu Lasten von elektrischer Energie. Da Strom relativ betrachtet jedoch bis zu viermal teurer als Gas ist, fallen die absoluten Kosten zu 65 % auf den elektrischen Strom. In der Tat verbraucht ein großes Krankenhaus in etwa so viel Strom wie eine Kleinstadt. Spitzenreiter beim Energieverbrauch sind Klima- und Lüftungsanlagen: Sie benötigen bis zu 40 % des Strombedarfs. Eine professionelle Dämmung der technischen Anlagen ist eine der einfachsten und kostengünstigsten Maßnahmen zur Verbesserung der Energieeffizienz in Krankenhäusern.


Abb. 3: Anstelle eines mehrlagigen Korrosionsschutzes waren die Leitungen mit einer einlagigen Zinkstaubgrundierung versehen worden, die sich nun löste. (Bild: Armacell)

Mehrschichtiger Korrosionsschutz- und Dämmaufbau

Es wurde ein mehrschichtiger Korrosionsschutz- und Dämmaufbau entwickelt, der nach einer erfolgreichen Testinstallation und Rücksprache aller Beteiligten umgesetzt wurde. Dementsprechend wurde die Leitung nach Entfernen der Dämmung zunächst gründlich gereinigt und die sich ablösende Zinkstaubbeschichtung abgebürstet. Um die Oberflächentemperatur unter die Taupunkttemperatur zu bringen und das Entstehen von Tauwasser auf der Oberfläche zu vermeiden, sorgten Ventilatoren für zusätzliche Konvektion und bei hoher Luftfeuchtigkeit wurden zudem Luftentfeuchter eingesetzt. Nach der Reinigung und Trocknung der Rohrleitung wurde eine Korrosionsschutzmasse auf Basis von Petrolatum auf der Leitung aufgebracht, die speziell für die Beschichtung von kalten Rohrleitungen geeignet ist.

Vervollständigt wurde der Korrosionsschutz dann mit einer sogenannten Fettbandage, einem Korrosionsschutz-Band auf Basis von Petrolatumen, das überlappend in zwei Lagen installiert wurde. Die Rohrschellen wurden ebenfalls mit der Fettbandage umwickelt. Vor und hinter den Kälteschellen wurde ein besonders belastbares coextrudiertes Dreischichtband überlappend unter Zug aufgebracht. Als Untergrund für die nachfolgende Dämmung wurde anschließend eine Dampfsperre aus Aluminum-Folie installiert.

Keine Kompromisse beim Brandschutz

Bei der Wahl des Dämmstoffes war das Brandverhalten des Materials entscheidend. Bei Ausbruch eines Brandes ist die Gefährdung von Leben und Gesundheit in einem Krankenhaus deutlich höher als in anderen öffentlichen Gebäuden. Nirgendwo ist die Räumung des Gebäudes so problematisch wie in Pflegeeinrichtungen. Zum hohen Publikumsverkehr kommen hilfsbedürftige Patienten mit eingeschränkter Mobilität, die evakuiert werden müssen. Zudem verursachen Schäden an medizinischen Geräten schnell Kosten in Millionenhöhe. Ganze Stationen können über Monate ausfallen. Im schlimmsten Fall kann die komplette Funktionsfähigkeit auf dem Spiel stehen und die medizinische Versorgung des Einzugsbereiches gefährdet werden. Nach der FM*-Schadensstatistik ist Feuer die größte Gefahr im Krankenhaus: Etwa 34 % aller Schäden werden durch Brände verursacht. Die Projektleitung entschied sich daher für den Einsatz von ArmaFlex Ultima, einem elastomeren Dämmstoff mit der Brandklasse BL-s1, d0 – der höchsten Brandklasse für organische Baustoffe.

*FM Global ist ein international tätiges Industriesachversicherungsunternehmen

Abb. 4: Die zentralen Kälteleitungen laufen in Korridoren im Untergeschoss des Klinikums. Nach dem Auftragen des Korrosionsschutzes und einer Dampfsperre aus Aluminum-Folie konnte die Dämmung installiert werden. (Bild: Armacell)

Erfolgreiche Umsetzung

Da der ausführende Isolierbetrieb den Dämmstoff bei diesem anspruchsvollen Projekt zum ersten Mal einsetzte, wurden die Isolierer vor der Installation von einem Anwendungstechniker geschult. Neben der rund 900 m langen Leitung (DN 400) mussten 16 Schwingungsdämpfer, 12 Klappen, 40 Armaturen, 50 Bogen und rund 300 Rohrschellen gedämmt werden. Insgesamt installierten die Isolierer rund 1.500 m² Armaflex Ultima Platten in einer Dämmschichtdicke von 25 mm. Daneben kamen Platten in geringeren Dämmschichtdicken und ca. 250 m Schläuche in einer Isolierstärke von 19 mm zum Einsatz. Die Armaflex Ultima Platten wurden vollflächig verklebt und die Nähte zusätzlich mit dem dazugehörenden selbstklebenden Band gesichert. Wenige Monate nach Start der Sanierungsmaßnahme wurde das Projekt zur Zufriedenheit aller Beteiligten erfolgreich abgeschlossen.


Info: Geringe Rauchdichte im Brandfall entscheidend

Während Baustoffe in der Vergangenheit vorrangig nach ihrer Flammwidrigkeit klassifiziert wurden, berücksichtigt die europäische Brandklassifizierung heute auch die Rauchentwicklung und das brennende Abtropfen und erlaubt so eine realistischere Beurteilung des Brandverhaltens technischer Dämmstoffe. Vom Rauch geht ein ungleich höheres Gefahrenpotenzial als vom Feuer selbst aus. Bei Ausbruch eines Feuers in einem Krankenhaus kann eine geringe Rauchdichte Leben retten.

Mit Armaflex Ultima hat Armacell einen neuen Sicherheitsstandard in der technischen Isolierung geschaffen. Die auf der patentierten Armaprene-Technologie basierende Schaumqualität ist eine flexible technische Dämmung mit der Brandklasse BL-s1, d0 und bietet damit eine hohe Sicherheit im Brandfall. Im Vergleich zu einem Standard-Elastomerprodukt weist das Schaummaterial eine zehnmal geringere Rauchentwicklung auf. Indem es im Brandfall die Rauchdichte erheblich mindert, verbessert es im Brandfall die Sichtbarkeit und verlängert so die Zeit, ein Gebäude sicher zu evakuieren.


Autorin

Dipl.-Ing. Michaela Störkmann: Armacell Technical Managerin EMEA
michaela.stoerkmann@armacell.com

Der Beitrag ist auch in Ausgabe 2.2020 der Fachzeitschrift TI – Technische Isolierung (Mai 2020) erschienen.

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