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Teilvorhaben: Entwicklung der Prüfapparatur für die in der Norm festgelegten Prüfungen und Vorbereitung der Einführung der Norm

Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung der Prüfapparatur für die in der Norm festgelegten Prüfungen und Vorbereitung der Einführung der Norm" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Siebert und Knipschild GmbH Ingenieurbüro für Kunststofftechnik durchgeführt. Gesamtziel des Vorhabens ist es, ein neuartiges Prüfverfahren für die Sanierung von Druckrohrleitungssystemen und ihren Anbindungen mit Schlauchlining-Verfahren zu entwickeln und in eine DIN- bzw. EN-Norm zu überführen. Das geplante Projekt bezieht sich somit auf die grabenlose Sanierung von Druckleitungen. Zur grabenlosen Sanierung von Rohr- oder Kanalsystemen werden sogenannte Schlauchlining-Verfahren verwendet. Bei dieser Technik werden flexible Schlauchträger aus korrosionsbeständigen Synthesefasern oder glasfaserverstärktem Kunststoffverbund (GFK-Fasern) verwendet, die mit einer Reaktionsharzformmasse getränkt sind. Der Einbau in den Kanal erfolgt über die Kanalschächte, in denen der Schlauch (Liner) entweder durch Inversion (Einstülpen) oder Einzug verbaut wird. Die Aushärtung zum festen Kunststoffrohr (Liner) erfolgt dann durch Warmaushärtung mittels Heißwasser, Dampf oder UV-Lichthärtung. Solche grabenlosen Sanierungsverfahren sind im Freispiegelbereich von Abwasserkanälen bereits Stand der Technik. Aufgrund der großen Vorteile der Technologie soll sie daher auch zur Sanierung von Druckrohrleitungen genutzt werden. In Druckrohren entstehen große Druckschwankungen, sodass ein Auslegen der Systeme sowie eine Abschätzung der Dauerhaftigkeit mit bisher bekannten Methoden nicht möglich ist. Im Projekt soll daher ein Prüfverfahren für eine von Siebert + Knipschild entwickelte Prüfanlage erarbeitet und zur Norm angemeldet werden.

Teilprojekt 3: Entwicklung von Carbon-Vorspanntechnik für den Brückenbau

Das Projekt "Teilprojekt 3: Entwicklung von Carbon-Vorspanntechnik für den Brückenbau" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DYWIDAG-Systems International GmbH durchgeführt. Brückenbauwerke für den Straßenverkehr werden immer häufiger in Stahl-Verbund Bauweise hergestellt. Durch die Entwicklung von wirtschaftlichen, ästhetischen und dauerhaften Tragwerken aus vorgespanntem Carbonbeton soll hier eine Trendwende erreicht werden - siehe auch Gesamtvorhabenbeschreibung. In diesem Teilvorhaben sollen hierzu parallel zwei Varianten untersucht und sowohl technisch als auch wirtschaftlich verglichen werden: - Entwicklung von Spanngliedern aus herkömmlichem Spannstahl jedoch mit erhöhter Dauerhaftigkeit, zum Beispiel durch Verwendung einer Kunststoffverrohrung, sowie einer optimierten Krafteinleitung in den hochfesten Carbonbeton, idealerweise mit einer Spaltzugbewehrung aus Carbonbügeln bzw. Carbonwendel. - Entwicklung von Spanngliedern aus Carbon inklusive Krafteinleitung in den hochfesten Carbonbeton, idealerweise mit einer Spaltzugbewehrung aus Carbonbügeln bzw. Carbonwendel sowie Entwicklung der zugehörigen Spannpressen für Carbonspannglieder. - System- und Materialauswal für die Vorspannelemente, einschließlich ihrer Komponenten und Klärung des Zulassungs- und Nachweiskonzeptes - Entwicklung von Komponenten mit erhöhter Dauerhaftigkeit, da die Dauerhaftigkeit eine wesentliche Anforderung des gesamten Projektes darstellt. Hierzu zählen insbesondere die Hüllrohre des Spanngliedes. Es müssen Hüllrohre gefunden werden, die dauerhaft und für die Carbonbewehrung geeignet sind und keine allzu große Abminderung der Betondruckfestigkeit im Steg verursachen. - Entwicklung und experimentelle Untersuchung von Komponenten für die Krafteinleitung der Vorspannkräfte in den Beton - Erarbeiten eines Montagekonzeptes für die Vorspanntechnik und Entwicklung der passenden Vorspannvorrichtung - Vergleichende Bewertung der Carbonvorspannung mit einer Stahlvorspannung. Eine kritische Bewertung unter Berücksichtigung wirtschaftlicher, technischer und gesamtgesellschaftlicher Aspekte.

Einsatz fließfähiger Verfüllstoffe zur KMR-Verlegung in Gräben und Haubenkanälen

Das Projekt "Einsatz fließfähiger Verfüllstoffe zur KMR-Verlegung in Gräben und Haubenkanälen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von AGFW-Projektgesellschaft für Rationalisierung, Information und Standardisierung mbH durchgeführt. Im Fernwärmeleitungsbau der Bundesrepublik Deutschland kommen heute in 75 Prozent aller Fälle Kunststoffmantelrohre (KMR) zum Einsatz. Obwohl das KMR in den letzten 20 Jahren durch zahlreiche Untersuchungen und Neuentwicklungen immer weiter verbessert wurde, ist es heute im Hinblick auf Wirtschaftlichkeit, Zuverlässigkeit, Platzbedarf, Verlegegeschwindigkeit und Ressourcenschonung immer noch suboptimal. Tiefbaukosten machen immer noch für den Ausbau des Wärmenetzes den größten Kostenanteil aus. Eine vielversprechende Möglichkeit die Kosten zu senken ist die Verwendung von zeitweise fließfähigen Verfüllmaterialien (ZFV). Ziel des Vorhabens ist es, die technischen und nicht - technischen Barrieren für die Verwendung von ZFV abzubauen und die breite Anwendung möglich zu machen. Für den vorliegenden Projektantrag wurden folgende einzelne Arbeitsschritte erarbeitet, um das erforderliche Grundlagenwissen an fließfähigen Verfüllmaterialien für eine sichere Verwendung im Fernwärmeleitungsbau zu erlangen. Hierzu steht die Gewährleistung der langfristigen Reibeigenschaften im Vordergrund. Arbeitsschritte: 1. Abschichtungsverfahren, 2. Versuchsreihen, 3. Vorgaben für die Ausführungstechnik, 4. Definition der Qualitätsanforderungen, 5. Feldversuche mit Messreihen, 6. Qualitätssicherung und Qualitätskontrolle, 7.Empfehlungen für Regelwerk und Berechnungsverfahren, 8.Verbreitung des Wissens und des Einsatzes, 9. Bewertung der Auswirkungen

Ökologisch-ökonomische Bewertung und Verfahrensoptimierung von Fügeverfahren am Beispiel von Kunststoffrohrsystemen

Das Projekt "Ökologisch-ökonomische Bewertung und Verfahrensoptimierung von Fügeverfahren am Beispiel von Kunststoffrohrsystemen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SKZ - KFE gGmbH durchgeführt. Die Bedeutung einer ökologischen und ökonomischen Bewertung von Produkten und Prozessen wird seit einigen Jahren stetig größer. Auf dem Gebiet der Kunststoffe liegen zu den verschiedenen Werkstoffen selbst schon viele Erkenntnisse vor, während es noch gravierende Wissenslücken zur Methodik bei den Verarbeitungsverfahren gibt. Der Einsatz von Rohrsystemen in den Bereichen Wasser und Gasversorgung, Abwasserentsorgung sowie Industrieleitungen ist untrennbar mit zuverlässigen Fügeverbindungen verknüpft. Den Techniken wie Schweißen oder Kleben kommt daher entsprechend hohe Bedeutung zu. Viele Vertreter der Kunststoffrohrbranche forderten vor diesem Hintergrund, Forschungsarbeiten zur ökonomisch-ökologischen Bewertung der verschiedenen Fügeverfahren aufzunehmen. Durch die Wahl der geeigneten Fügeverfahren sollen Umweltbelastungen und negative Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit vermieden sowie Kosten reduziert werden. Das Ziel des vorliegenden Vorhabens ist daher die Bewertung und Optimierung verschiedener Kunststofffügeverfahren, sowohl in ökologischer wie auch in ökonomischer Hinsicht. Es sollen für die Kunststoffrohrleitungs- und Installationsunternehmen bei den untersuchten Verfahren Schwachpunkte identifiziert und Optimierungspotentiale aufgezeigt werden, um Zeit und Kosten zu sparen sowie Umwelt und gesundheitliche Belastungen zu vermeiden. Bei der ökologischen Betrachtung wird der Fokus auf den Energieverbrauch und die im Fügeprozess entstehenden Emissionen gelegt. Anhand der ermittelten Daten konnten Optimierungsvorschläge generiert werden, die für die jeweiligen Fügeverfahren ökologische und ökonomische Verbesserungen aufzeigen. Somit können z.B. beim Heizelementstumpfschweißen Kosten reduziert werden, wenn zwei Schweißmaschinen parallel betrieben und so die Wartezeiten verkürzt sowie die Personalauslastung gesteigert werden. Durch konstruktive Maßnahmen am Heizelement können Energieverbrauch und damit Umweltlasten reduziert werden. Ein weiterführendes Projekt hierzu befindet sich bereits in der Planung. Beim Heizwendelschweißen wird das größte Potential für eine Verbesserung der ökologischen und ökonomischen Bilanzen in einer Optimierung der Heizwendelmuffe hinsichtlich Materialverbrauch und Gewicht gesehen. Hierzu ist ebenfalls ein weiterführendes Projekt geplant.

EnOB: polygon - Energieeffiziente Wohnraumbelüftung mit Wärmerückgewinnung. Dezentrales Lüftungsgerät mit Gegenstrom-Wärmetauscher aus Kunststoff

Das Projekt "EnOB: polygon - Energieeffiziente Wohnraumbelüftung mit Wärmerückgewinnung. Dezentrales Lüftungsgerät mit Gegenstrom-Wärmetauscher aus Kunststoff" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Roos GmbH durchgeführt. Die Entwicklung des Gegenstromventilators Pat. DE10 2008 058 817 B4, der in Kürze durch ebm pabst auf den Markt kommt, macht eine neue Generation von dezentralen Lüftungsgeräten mit Wärmerückgewinnung möglich. Auf den Grundlagen des Patents DE102013 111 290 B3 der Fa. Roos wird ein Gerät entwickelt, das preiswert, ressourcensparend und energieeffizient ist. Der dabei zur Verwendung kommende Gegenstrom-Wärmetauscher wird aus dünnen Kunststoffröhrchen (Wandstärke 0,1mm) bestehen, die an den 2 Stirnseiten zu Hexagonen aufgeweitet und dann zu einer Wabenstruktur verschweißt werden. Die Entwicklung des WT erfordert umfassende Untersuchungen: - Luftführung im Gerät, um laminare Strömung in turbulente Strömung umzuwandeln; - Dimensionierung der Röhrchen und Zwischenräume, Wandstärken und Materialien. Ziel ist, ein dezentrales Lüftungsgerät mit einer Wärmerückzahl 85% zu entwickeln, das im untersten Preissegment liegt. Arbeitsplan: - Entwicklung Rechenprogramm zum Festlegen der vorläufigen Dimensionen; - Materialrecherchen, Prototypkonstruktion. - Aufbau der Test- und Messstation, Prototypbau, - kleinen Schweißspiegel konstruieren und fertigen lassen, hierfür Regelung Heizungsregelung- und Kühlung vorbereiten, Schweißversuche. Erste Prototypen testen evtl. bereits mit Alternativantrieb. - Dimensionierung u. Materialauswahl für Innen- und Außenrohr sowie Konstruktion des Isoliermantels. - Herstellung geeigneter Röhrchen auf der Labor-Extruder Anlage, weiterlaufende Messungen, ggf. Überprüfung der eigenen Messungen durch thermodynamischer Untersuchungen in einem zertifizierten Institut. - Konstruktion des Lüftungsgerätes: - aerodynamische Überprüfung und ggf. Überarbeitung; - Optimierung Schallschutzmaßnahmen. Abgleich mit den bestehenden Material- und Sicherheitsnormen.

Permeations- und Degradationsverhalten, Wechselbeanspruchung, Alterungsgradient, Muffenbewertung, Versagensverhalten - Teilprojekt 1: Fernwärmetechnik

Das Projekt "Permeations- und Degradationsverhalten, Wechselbeanspruchung, Alterungsgradient, Muffenbewertung, Versagensverhalten - Teilprojekt 1: Fernwärmetechnik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ingenieurgesellschaft für Energietechnik und Fernwärme Chemnitz durchgeführt. In Deutschland sind ca. 13.000 km Kunststoffmantelrohre im Fernwärme-Bereich verlegt. Die Haltbarkeit dieses Systems ist von entscheidender Bedeutung für die Wirtschaftlichkeit der Fernwärme-Versorgung. Das Teilprojekt 1 verfolgt aus der Sicht der Fernwärmetechnik die Vorhabensziele des Verbundprojekts. Insbesondere sind dies (1) die Entwicklung eines Alterungsgradienten der axialen Scherfestigkeit für die Lebensdauerabschätzung der Heiznetze, (2) der Einfluss der Wechselbeanspruchung auf die Alterung, (3) das Alterungsverhalten von KMR-Muffen und (4) das Versagensverhalten von KMR-Rohrleitungen in einem Feldversuch. Zum Teilprojekt 1 gehören auch die Projektleitung und Projektkoordination. Die Integration der Drittmittelgeber erfolgt in den Meilensteinberatungen. Die Ergebnisverwertung besitzt durch zwei Vorgängerprojekte eine hervorragende Plattform. Die Ergebnisse werden von der Branche erwartet. Die Nutzung soll durch Veröffentlichungen allen Anwendern zugängig gemacht werden.

Kunststofftechnische Aspekte bei der Alterung von Kunststoffmantelrohren

Das Projekt "Kunststofftechnische Aspekte bei der Alterung von Kunststoffmantelrohren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V. durchgeführt. In Deutschland sind ca. 13.000 km Kunststoffmantelrohre im Fernwärme-Bereich verlegt. Die Haltbarkeit dieses Systems ist von entscheidender Bedeutung für die Wirtschaftlichkeit der Fernwärme-Versorgung. Ziel dieses Teilprojektes ist es, grundlegende kunststofftechnische Erkenntnisse über die chemischen und chemisch-physikalischen Prozesse bzw. Mechanismen zu gewinnen, die der Permeation sowie Degradation und damit der Alterung von Polyurethanhartschaum-Segmenten (PUR, Basis Methylendiphenyldisocyanat + Polyol) in Kunststoffmantelrohren (KMR) zugrunde liegen. Dabei werden die Zeit- und Temperaturabhängigkeit sowohl homogener Vorgänge innerhalb der PUR-Schicht als auch heterogener Wechselwirkungen der PUR-Matrix mit dem inneren metallischen (Kernrohr, Stahl) und äußeren Polyethylen-Grenzschicht (Mantelrohr) im Mittelpunkt der Arbeiten stehen. Untersuchungsobjekte sind dabei Modellsysteme, laborgealterte Proben von KMR-Elementen, Versuchsrohre, praxisgealterte KMR und spezifische Bauteile (Muffen). Die Charakterisierung der Materialien erfolgt mittels chemisch-analytischer und werkstoffphysikalischer Methoden. Auf der Basis der Ergebnisse sollen letztendlich signifikante chemisch und/oder chemisch-physikalisch basierte Kenngrößen abgeleitet werden, mit deren Hilfe der aktuelle Alterungszustand von praxisgealterten KMR besser bewertet werden kann.

Einsatz fließfähiger Verfüllbaustoffe zur KMR-Verlegung - Arbeitspaket: Bodenmechanik

Das Projekt "Einsatz fließfähiger Verfüllbaustoffe zur KMR-Verlegung - Arbeitspaket: Bodenmechanik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ostbayerische Technische Hochschule Regensburg, Fakultät Bauingenieurwesen, Labor für Geotechnik durchgeführt. Auf Basis einer Mitgliederbefragung des AGFW werden Flüssigbodenverfahren ausgewählt, deren prinzipielle Eignung als Bettungsmaterial für Fernwärmerohre in Vorversuchsreihen zunächst untersucht wird. Von den ausgewählten Flüssigbodenverfahren wird dann mittels kleinmaßstäblicher Laborversuche das für Fernwärmeleitung entscheidende aber bisher nicht bekannte Abscherverhalten Flüssigboden/Kunststoffmantelrohr untersucht. Die v. g. Versuche zur Erfassung der Grenzflächeneffekte werden begleitend durch die sorgfältige Ermittlung der bodenmechanischen Eigenschaften der Flüssigböden und des wärmeabhängigen Verhaltens des PE-Mantels abgesichert. Die gewonnenen Erkenntnisse werden in maßstäblichen Großversuchen (M 1:1) umgesetzt und belegt. Im Ergebnis können erste Berechnungsansätze und praxisgerechte Kontrollversuche abgeleitet werden. Phase 1 - Grundlagenermittlung und Vorversuchsreihen, Phase 2 - Bodenmechanische Eigenschaften der Flüssigböden, Phase 3 - Kleinmaßstäbliche Abscherversuche Flüssigboden/PE-Mantel, Phase 4 - Großmaßstäbliche Durchschiebeversuche vom KMR in Flüssigboden, Phase 5 - Entwicklung von Berechnungsansätzen und Praxisgerechte Kontrollversuche. Die Phasen überlappen sich zeitlich.

CATEFF: Hohe Ressourcen-, Öko- und Energie-Effizienz durch Hochleistungskatalysator- und Reaktorblendtechnologie für schadenstolerante und korrosionsbeständige Polyethylenrohre mit Selbstverstärkung durch in-situ UHMWPE-Fasern und in-situ UHMWPE-Multilagen

Das Projekt "CATEFF: Hohe Ressourcen-, Öko- und Energie-Effizienz durch Hochleistungskatalysator- und Reaktorblendtechnologie für schadenstolerante und korrosionsbeständige Polyethylenrohre mit Selbstverstärkung durch in-situ UHMWPE-Fasern und in-situ UHMWPE-Multilagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SIMONA AG durchgeführt. CATEFF-Ziel ist auf die Entwicklung einer neuen Generation von schadenstoleranten, hoch abrieb- und korrosionsfesten, sich selbst verstärkenden und selbst reparierenden Polyethylen (PE)-Rohre mit hoher Ressourcen-, Öko- und Energie-Effizienz ausgerichtet. Im Unterschied zu konventionellen Reaktorkaskaden erzeugen Hochleistungskatalysatoren in nur einem Reaktor extrudierbare PE-Reaktorblends mit hohem Anteil von UHMWPE, das während der Rohrextrusion gerichtet kristallisiert, in-situ hochfeste UHMWPE-Fasern und UHMWPE-Multilagen ausbildet und sich selbst verstärkt. Diese molekular verstärkten PE-Rohre sind hochfest, sortenrein und vollständig wiederverwertbar. Dünne Metalloxideinkristall- und Kohlenstoff-Plättchen werden durch 'Polymerisation Filling' in PE-Rohre eingebracht und bei der Rohrextrusion ausgerichtet. Inspiriert durch das Vorbild der Natur entstehen perlmuttartige PE-Mehrlagenkomposite. Diese weisen hohe Sperrwirkung und Beständigkeit gegen Abrieb, Korrosion, Oxidation und Chemikalien sowie hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit und geringe Reibung auf und können sich selbst reparieren. CATEFF-Rohre substituieren schwere Edelmetalle, Beton und Teflon mit ungünstigen Ökobilanzen. Durch ihr geringes Gewicht bringen CATEFF-Rohre bei Transport, Installation, Auswechseln und Instandhaltung weitere Energie- und Kohlendioxidemissionseinsparung. Selbstverstärkende korrosionsfeste CATEFF-Rohre eignen sich für maritime Rohranwendungen und eröffnen durch ihre hohe Abrieb- und Korrosionsbeständigkeit neue Anwendungen für PE-Rohre beim hydraulischen (z.B. Landgewinnung, Schlämme- &Abraumtrans-port) sowie beim pneumatischen Feststofftransport (z.B. Getreide- /Granulatförderung). 1. Entwicklung von neuen Katalysatorsystemen 2. Sortenreine selbstverstärkende PE-Komposite 3. Neue perlmuttartige, selbstverstärkende und selbstreparierende PE-Mehrlagencomposite für die PERohrextrusion. 4. Anwendungstechnische Evaluierung und Optimierung von PE-Rohren.

Entwicklung und Erprobung neuer, innovativer Verbundrohre (Kunststoff-Textilbeton-Verbundsystem) einschließlich ihrer Herstellungstechnologie

Das Projekt "Entwicklung und Erprobung neuer, innovativer Verbundrohre (Kunststoff-Textilbeton-Verbundsystem) einschließlich ihrer Herstellungstechnologie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Textil- und Bekleidungstechnik durchgeführt. Einen völlig neuartigen Rohraufbau stellt die Verbindung eines Kunststoffrohres mit einer hochfesten, textilbewehrten Feinbetonumhüllung dar. Das auf dieser Grundlage an der TU Dresden entwickelte Kunststoff-Textilbeton-Verbundrohr kombiniert die positiven Eigenschaften beider Materialien. Das innen liegende, hydraulisch günstige Kunststoffrohr dient ausschließlich dem Medientransport. Sämtliche Belastungen infolge Innendruck und äußerer Beanspruchung nimmt die kostengünstige Ummantelung aus textilbewehrten Beton auf. Diese Neuentwicklung ermöglicht einerseits höhere Innendrücke bei verringerten Wandstärken der Kunststoffrohre und andererseits - im Gegensatz zu herkömmlichen Betonrohren - die Verwendung von dünnwandigen Betonrohren auch bei hohen Belastungsdrücken. Gegenüber gebräuchlichen Verstärkungslösungen für Kunststoffrohre lassen sich durch den verringerten Kunststoffeinsatz und eine einfachere Herstellung Kostenvorteile bei gleichzeitig verbesserten Gebrauchseigenschaften erzielen. Mit der erarbeiteten Wickeltechnologie, die das Aufbringen des Betons, das Eintragen der textilen Bewehrung, die Wandkalibrierung und die Glättung der Verbundrohre einschließt, kann eine konstante und reproduzierbare Qualität der Rohrherstellung gewährleistet werden. Die Innendruckbelastbarkeit sowie die Scheiteldrucktragfähigkeit der hergestellten Verbundrohre werden im Experiment nachgewiesen. Die Anwendung des Verbundrohres soll im Druckbetrieb und drucklosen Betrieb der Ver- und Entsorgung erfolgen, wobei prinzipiell auch Anwendungsbereiche abgedeckt werden können, die bisher ausschließlich den kostenintensiven Stahl- und Gussleitungen vorbehalten sind. Für die Übertragung der Forschungsergebnisse auf eine entsprechende Beispielanwendung im Siedlungs- und Industriewasserbau wurde auch eine Verbindungslösung für zwei aneinander stoßende Verbundrohre umgesetzt. In einem nächsten Schritt sollen Rohrformteile mit den zugehörigen praxisrelevanten Verbindungslösungen entwickelt werden. Sie ermöglichen eine Verteilung bzw. Zusammenführung und eine Richtungsänderung von Rohrleitungen.

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