VDI 2069-2006 Preventing freezing of water-carrying pipes.pdf

1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREVerhindern des Einfrierens von wasserfhrenden LeitungenPreventing freezing ofwater-carrying pipesVDI 2069Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishVDI-Handbuch Technische Gebudeausrstung, Band 3: SanitrtechnikVDI-Handbuch Technische Gebudeausrstung, Band 4: Wrme-/Heiztechni

2、kVDI-Handbuch EnergietechnikVDI-RICHTLINIENICS 91.140.60; 93.025Mai 2006May 2006Inhalt SeiteVorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Geltungsbereich und Zweck . . . . . . . . . . 22 Begriffe und Definitionen . . . . . . . . 33 Physikalische Grundlagen bei der Abkhlung 44 Hinweise zum Er

3、richten und Betreiben . . . . 64.1 Allgemeine Hinweise . . . . . . . . . . . . 64.2 Eisansatz . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84.3 Eispfropfen . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 Manahmen gegen unerwnschtes Abkhlen oder gegen Einfrieren. . . . . . . . 85.1 Herabsetzen des Gefrierpunktes . . . .

4、 . . 95.2 Wrmezufuhr durch Austausch des Wasserinhaltes der Rohrleitung . . . . . . . 95.3 Elektrische Begleitheizung . . . . . . . . . 105.4 Wrmedmmung . . . . . . . . . . . . . . 16Schrifttum. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22Anhang A Wrmeverlust von wasserfhrendenLeitungen . . . . . .

5、. . . . . . . . . 23Anhang B Musterblatt fr Leitungsberwachung. 27Anhang C Beispiel . . . . . . . . . . . . . . . . 29Vervielfltigung auchfr innerbetriebliche Zwecke nicht gestattet / Reproduction even for internal use not permittedDie deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. No guarantee

6、 can be given with respect to the English transla-tion. The German version of this guideline shall be taken asauthoritative.Frhere Ausgabe: 02.05 Entwurf,deutschFormer edition: 02/05 Draft, in German onlyZu beziehen durch / Available at Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin Alle Rechte vorbehalten / All r

7、ights reserved Verein Deutscher Ingenieure,Dsseldorf 2006Contents PagePreliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Scope of application and purpose . . . . . . 22 Terms and definitions . . . . . . . . . . . . . 33 Physical principles of cooling . . . . . . . . . 44 Information on installa

8、tion and operating . . 64.1 General information . . . . . . . . . . . . 64.2 Ice accretion . . . . . . . . . . . . . . . . 84.3 Ice plugs . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 Measures against unwanted coolingor freezing . . . . . . . . . . . . . . 85.1 Lowering the freezing point . . . . . . . . 9

9、5.2 Heat input by replacing the water in the pipe. . . . . . . . . . . . . . . . . . 95.3 Electrical heat tracing. . . . . . . . . . . . 105.4 Thermal insulation . . . . . . . . . . . . . 16Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22Annex A Heat loss from water-carrying pipes . . 23Annex

10、 B Specimen sheet for pipe monitoring . . 28Annex C Example. . . . . . . . . . . . . . . . . 29VDI-Gesellschaft Technische GebudeausrstungInhaltlich berprftweiterhin gltigund unverndert2011OktoberB974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthSt

11、andardsCollection - Stand 2016-11All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2006 2 VDI 2069VorbemerkungWasserfhrende Rohrleitungen und Behlter, diewhrend der kalten Jahreszeit Temperaturen unter0 C ausgesetzt sind, knnen besonders bei nicht flie-endem bzw. sehr langsam flieendem Wass

12、er ein-frieren. Durch die hiermit verbundenen betrieblichenStrungen und Schden entstehen erhebliche Repara-tur- und Unterhaltskosten.Die hier auf Trinkwasser-Installationen bezogenen Be-trachtungen gelten sinngem fr alle wasserfhren-den Systeme ohne Zustze, also auch fr Regenwas-seranlagen, Wasserhe

13、izsysteme, Kaltwassersystemeund Solarsysteme. Allen ehrenamtlichen Mitarbeitern an dieser Richt-linie sei auf diesem Wege herzlich gedankt. Alle Rechte vorbehalten, auch das des Nachdruckes,der Wiedergabe (Fotokopie, Mikrokopie), der Spei-cherung auf elektronischen Datentrgern oder inDatenverarbeitu

14、ngsanlagen und der bersetzung,auszugsweise oder vollstndig. Die Nutzung dieserVDI-Richtlinie als konkrete Arbeitsunterlage ist un-ter Wahrung des Urheberrechts z.B. durch Kopierenauf speziellem Kopierpapier des VDI mglich. Aus-zge dazu, auch z.B. zur Nutzung im Wege derDatenverarbeitung, erteilt die

15、 Abteilung VDI-Richt-linien im VDI.1 Geltungsbereich und ZweckDiese Richtlinie gibt zustzliche Hinweise zu beste-henden relevanten Normen fr Planung, Errichtung,Inbetriebnahme, Nutzung, Betriebsweise und Instand-haltung von Trinkwasser-Installationen, Heizungsan-lagen, Klteanlagen, Solaranlagen usw.

16、 in Gebudenund auf Grundstcken. Der Geltungsbereich erstrecktsich auf solche wasserfhrenden Anlagen, die in frost-gefhrdeten Bereichen errichtet und betrieben werdenDie nachfolgenden Ausfhrungen zeigen die Zusam-menhnge zwischen den einzelnen Betriebsfaktorenmit den blicherweise auftretenden Wassert

17、empera-turen und geben Hinweise, wie Einfrierschden vor-zubeugen ist. Planer, Hersteller von Apparaten undKomponenten, ausfhrende Fachunternehmen, Be-treiber und Nutzer erhalten damit eine Richtlinie frdie Planung, den Bau, das Betreiben und das Instand-halten von wasserfhrenden Systemen in Gebudenu

18、nd auf Grundstcken.Preliminary noteWater pipes and tanks which during the cold part ofthe year are exposed to temperatures below 0 C canfreeze up, particularly when the water is flowing veryslowly or not at all. The ensuing operational prob-lems and damage may result in considerable repairand mainte

19、nance expenses.The present guideline deals with drinking water sup-ply systems (DW systems) but also applies analo-gously to all water-carrying systems without anti-freezing additives in other words, to rain-water in-stallations, water heating systems, cold-water sys-tems and solar heating systems.W

20、e wish to take this opportunity to thank all the hon-orary contributors to this guideline.All rights reserved, including reprinting, reproduc-tion (photocopy, microcopy), storage on electronicdata media, and translation, either as extracts or infull. This VDI guideline may be used as an actualworkin

21、g document while still observing copyrightprovided that it is copied, for example, onto licensedVDI copy paper. For information about this and aboutuse within data processing systems, please contactthe VDI Guidelines department at the VDI.1 Scope of application and purposeThis guideline provides inf

22、ormation which supple-ments the existing relevant standards for planning, in-stallation, commissioning, operation, operatingmodes and maintenance of drinking water supplysystems, heating systems, refrigeration installations,solar energy systems and so on both inside and out-side buildings. Its scope

23、 of application covers suchwater-carrying systems as are installed and operatedin areas at risk of freezing.The guideline will describe the relationships betweenthe individual operating factors and the water temper-atures which normally occur and provide informationon how to prevent damage caused by

24、 freezing. Plan-ners, manufacturers of equipment and components,specialist installation contractors, owners and usersare thus provided with a guideline for planning, con-structing, operating and maintaining water-carryingsystems both inside and outside buildings.B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88

25、DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2006 VDI 2069 3 2 Begriffe und DefinitionenAbkhlzeitDie Zeit, die vergeht, bis stehendes oder sehr langsamflieendes Wasser in Rohrleitung

26、en ausgehend vonder Betriebstemperatur die Temperatur 0 C erreicht.Betriebsbedingungen (uere)dingungen (uere)Die atmosphrischen, meteorologischen und sonsti-gen Umgebungsbedingungen, unter denen eine tech-nische Anlage betrieben wird. Sie sind vom Betreiberder Anlage nur in Gebuden zu beeinflussen.B

27、etriebswrmeleitfhigkeithigkeitDie durch Feuchte, Temperatur und Wind beein-flusste Nennwrmeleitfhigkeit der Dmmung nachVDI 2055.Betriebsweise einer AnlageAnlageDer zeitliche Ablauf aller wichtigen Parameter, z.B.Mediumtemperatur, Auentemperatur, Massenstrom.Die geplante Betriebsweise ist ein wichtig

28、es Krite-rium fr die Auslegung der Dmmung.Gleitende Betriebsweise ist diejenige Betriebsweise,bei der die Betriebstemperaturen in Bereichen gere-gelt werden, die dauernd oberhalb oder unterhalb derUmgebungstemperatur liegen.Unterbrochene Betriebsweise, auch intermittierenderBetrieb genannt, ist diej

29、enige Betriebsweise, bei derdie Anlage zwischen Betriebsphasen abgeschaltetwird. Die Anlage kann Umgebungstemperaturen an-nehmen.Betriebsweise mit Wechseltemperaturen ist diejenigeBetriebsweise, bei der die Betriebstemperaturenwechselnd ber oder unter der Umgebungstempera-tur liegen.EinfrierzeitDie

30、Zeit, die vergeht, bis stehendes oder sehr langsamflieendes Wasser in Rohrleitungen ausgehend vonder Betriebstemperatur den Eisansatz erreicht.EisansatzsansatzDas sich im Rohrinnern bildende Eis (siehe auch Ab-schnitt 4.2).EispfropfenInhomogener Eisansatz, der den Rohrquerschnittvollstndig verschlie

31、t.GleichgewichtstemperaturaturTemperatur, die sich ohne Regelung bzw. mit selbst-regelnder Begleitheizung einstellt.HaltetemperaturAuslegetemperatur der Begleitheizung.2 Terms and definitionsCooling timeng timeTime it takes for still or very slow-flowing water inpipes to reach the temperature of 0 C

32、 starting fromthe operating temperature.Operating conditions (external)s (external)Atmospheric, meteorological and other environmen-tal conditions under which a technical installation isoperated. They cannot be influenced by the operatorof the system except inside the building.Operational heat condu

33、ctivityonal heat conductivityNominal heat conductivity of the insulation accord-ing to VDI 2055 which is influenced by humidity,temperature and wind.Operating mode of an installationperating mode of an installationstallationTime course of all important parameters, such as tem-perature of the medium,

34、 outside temperature, massflow. The planned operating mode is an importantcriterion in the design of the insulation.Floating operating mode is the operating regime inwhich the operating temperature is controlled withinranges which are permanently above or below theambient temperature.Interrupted ope

35、rating mode, also known as intermit-tent operation, is an operating mode in which the sys-tem is switched off between operating phases. Thesystem can take on the ambient temperature.Operating mode with alternating temperatures is anoperating mode in which the operating temperaturesare alternately ab

36、ove or below the ambient tempera-ture.Freezing timeTime it takes for still or very slow-flowing water inpipes to reach the stage of ice accretion startingfrom the operating temperature.Ice accretionce accretionIce which forms inside the pipe (see also Section 4.2).Ice plugInhomogeneous ice accretion

37、 which completelycloses off the pipe cross-section.Equilibrium temperatureTemperature which occurs in the absence of regula-tion or when a self-regulating trace heater is used.Holding temperatureatureDesign temperature of the heat tracing system.B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461

38、B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2006 4 VDI 2069HeizleiterEinrichtung zur Erzeugung von Wrme nach demPrinzip des elektrischen Widerstandes aus einemoder mehreren metallischen Leitern.Mantelro

39、hrsystemhrsystemWerksmig hergestelltes Dmmsystem, z.B. frerdverlegte Leitungen. Es besteht aus Mediumrohr,Dmmstoff und Mantelrohr, wobei das Mantelrohrdie Funktion einer Dichte-Ummantelung bernimmt.Parallele HeizleitungzleitungHeizelement, das parallel mit einer Spannungsquelleverbunden ist:mit kons

40、tanter Leistungsabgabemit durch die Temperatur begrenzter Leistungs-abgabeSerielle HeizleitungHeizelement, das seriell mit einer Spannungsquelleverbunden ist und einen spezifischen Widerstand proLngeneinheit bei vorgegebener Temperatur hat.Sehr langsam flieendsam flieendSehr viel langsamer als Ausle

41、gungsgeschwindigkeit.Spezifische Erstarrungsenthalpiepezifische ErstarrungsenthalpiengsenthalpieErstarrungswrme des Wassers (hfr = 334 kJ/kg).StillstandszeitDie Zeit, in der kein Wasser fliet. ZykluszeitZeit zwischen zwei aufeinander folgenden Einschalt-vorgngen einer Begleitheizung.3 Physikalische

42、Grundlagen bei der AbkhlungFliet kein Wasser, so findet durch kltere Auenluftein stetiger Wrmeentzug statt. Bei einer Umgebungs-temperatur von 0C oder darunter wird nach einigerZeit das Wasser den Gefrierpunkt 0C und daruntererreichen. Dieser Zustand tritt auch dann ein, wenn dieFliegeschwindigkeit

43、des Wassers in den Leitungen sogering ist, dass der Wrmeentzug durch die Umge-bungstemperatur grer ist als die durch das nachstr-mende Wasser gegebene Wrmezufuhr. Auch hierbeierfolgt eine, wenn auch langsamere, Temperaturab-senkung in Richtung des Gefrierpunktes.In der folgenden Betrachtung wird von

44、 Wasserleitun-gen ausgegangen, die frostfrei durch das Erdreich ge-fhrt sind, wie es z.B. bei Anlagen der Wasserversor-Heating conductorng conductorDevice for generating heat from one or more metalconductors on the principle of electrical resistance.Casing-pipe systeme systemPrefabricated insulating

45、 system used with buriedpipes, for example. It consists of an inner pipe (me-dium pipe), insulating material and the casing pipewhereby the casing pipe takes over the function ofwatertight sheathing.Parallel heating cablecableHeating element which is connected in parallel with avoltage source:with c

46、onstant outputwith output limited by the temperature.Series heating cableHeating element which is connected in series with avoltage source and has a specific resistance per unitof length at the specified temperature.Very slow-flowingVery much slower than design velocity.Specific enthalpy of fusionof

47、 fusionLatent heat of fusion of water (hfr = 334 kJ/kg).Standstill timeTime when no water is flowing.Cycle timeTime between two successive instances of a heat trac-ing system switching on.3 Physical principles ofcoolingWhen no water is flowing, heat is continually ab-stracted by the colder air outsi

48、de. If the ambient tem-perature is 0 C or below, after some time the waterwill reach the freezing point 0 C or below it. Thisstate will also occur when the flow velocity of the wa-ter in the pipes is so low that the heat removal due tothe ambient temperature is greater than the heat inputfrom the fl

49、ow of water. Here too there is a tempera-ture drop towards the freezing point, even if it isslower.In what follows we shall work on the basis of waterpipes laid below ground such as is the case in watersupply systems, for example. Here the average mini-B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieur