Die fünf „Ws“ der Heizungswasseraufbereitung
Die Heizungswasseraufbereitung sollte eigentlich inzwischen Standard sein im Heizungsbau, jedoch wird diese immer noch teilweise fehlerhaft oder einfach kaum in Projekten realisiert. Dieser kompakte Leitfaden gibt Antworten auf die fünf „W“-Fragen der Heizungswasseraufbereitung.
Das Wasser in Heizungsanlagen spielt die Hauptrolle für den reibungslosen Betrieb und die Lebensdauer des Systems. Die VDI 2035 Blatt 1:2021-03 („Vermeidung von Schäden in Warmwasser-Heizungsanlagen – Steinbildung und wasserseitige Korrosion“) ist in diesem Zusammenhang die Arbeitsgrundlage bei Installation, Befüllung und Wartung. Auf seinem Weg durch das Heizsystem kommt das Wasser mit fast allen Teilen in Kontakt und kann dabei massive Schäden verursachen. Dies beginnt mit Sauerstoff in der Anlage, geht über Ablagerungen von Schlamm und Kalk bis hin zu Korrosion. Und damit sind wir beim „Warum?“:
Steinbildung, Korrosion und Magnetit sind häufige Schadensursachen bei Problemen an der Heizungsanlage. Die VDI 2035 gibt aus diesen Gründen Richtwerte für das Heizungswasser vor. Diese stellen die Grundlage vieler Garantiebedingungen dar, welche Planer, Installateure und Betreiber stets im Auge haben sollten. Werden die vorgegebenen Richtlinien nicht eingehalten, drohen Verweigerung der Inbetriebnahme seitens des Herstellers, Verweigerung des Garantieanspruchs im Schadensfall sowie Leistungs- und Effizienzverluste.
Die korrekte Heizungswasseraufbereitung ermöglicht die Einhaltung der vorgegebenen Werte der VDI 2035. Diese unterscheidet zwischen Wasseraufbereitung und Wasserbehandlung. Aufbereitetes Heizungswasser ist enthärtet und/oder entsalzt und zusätzlich von Feststoffen und Magnetit befreit. Wasserbehandlung bedeutet dagegen, dass chemische Mittel, sogenannte Inhibitoren, zugesetzt werden. Die VDI-Richtlinie sieht dies allerdings nur in Ausnahmefällen vor.
Für Steinbildung und Korrosion sind vier Größen im Heizungswasserkreislauf maßgeblich verantwortlich: Wasserhärte, gelöste Gase, pH-Wert und Leitfähigkeit.
Wasserhärte: Die Wasserhärte (Kalkgehalt) in Verbindung mit der Füll- und Ergänzungswassermenge sowie der Wandtemperatur des Wärmeerzeugers sind maßgeblich für die Steinbildung in der Heizungsanlage verantwortlich. Die Härte wird durch gelöste Chloride, Sulfate, Erdalkali-Ionen und Nitrate bestimmt. Dadurch entstehen Ablagerungen, Inkrustierungen und Kesselstein. Dabei gilt: Je höher die Temperatur, desto höher die Steinbildungsgefahr.
Gelöste Gase: Bei den gelösten Gasen hat Sauerstoff den mit Abstand größten Einfluss auf die Korrosivität. Tritt zu viel Sauerstoff in die Heizungsanlage ein, führt dies unweigerlich zu Rost. Hierbei ist jedoch nicht der Sauerstoff gemeint, welcher bei der Erstbefüllung über das Wasser eintritt und sich in der Regel am vorhandenen Metall verbraucht, sondern der Sauerstoff, welcher darüber hinaus immer wieder eintritt. Häufigste Ursache für unkontrollierten Sauerstoffeintrag ist ein falsch eingestelltes, zu klein dimensioniertes oder defektes Ausdehnungsgefäß (MAG) und Druckhaltungssystem.
pH-Wert: Der pH-Wert gibt an, ob das Wasser sauer, neutral oder alkalisch ist und wird auf einer Skala zwischen 0 und 14 dargestellt. Wichtig zu wissen ist hierbei, dass der pH-Wert das Ergebnis einer Umrechnungsformel ist, die einen Zehnerlogarithmus enthält. Das bedeutet, dass ein pH-Sprung (Änderung des pH-Wertes um 1) den Faktor 10 in der Säurekonzentration ausmacht. Wasser mit einem pH-Wert von 7 enthält also 10-mal mehr Säure als bei einem pH-Wert von 8 und sogar 100-mal mehr als ein Wasser mit einem pH-Wert von 9. Auch wichtig zu wissen ist, dass ohne Sauerstoff die Zersetzung im sauren Bereich stattfindet und abhängig vom Material ist.
Leitfähigkeit: Je höher die Leitfähigkeit im Wasser, desto mehr steigt die Korrosionswahrscheinlichkeit. Dabei bestimmen die im Wasser gelösten Salze größtenteils die Leitfähigkeit. Ein hoher Salzgehalt verursacht eine hohe Leitfähigkeit. Auch Sauerstoffbindemittel und Korrosionsinhibitoren erhöhen die Leitfähigkeit. Eine elektrochemische Korrosion findet nur statt, wenn die verbauten Materialien mit einem elektrisch leitfähigen Medium in Kontakt kommen. Im Umkehrschluss bedeutet das: Eine geringe Leitfähigkeit des Heizungswassers verringert oder bremst Korrosion im Heizsystem.
Als Maßnahmen zur Heizungswasseraufbereitung schlägt die VDI 2035 Enthärtung oder Entsalzung vor.
Enthärtung: Bei der Enthärtung wird das Wasser über einen Ionentauscher geführt. Dies entfernt die Härtebildner Calcium sowie Magnesium, ersetzt diese durch Natrium und verhindert dadurch die Steinbildung. Die Leitfähigkeit des Heizungswassers sinkt nicht. Die negativ geladenen Ionen wie zum Beispiel Chlorid werden nicht entfernt. Durch die Gegenwart von Natrium-Ionen steigt die Leitfähigkeit sogar um bis zu 20 Prozent.
Entsalzung: Die Entsalzung entfernt aus dem Wasser mehrere Salze (Kationen und Anionen), welche korrosive und zersetzende Reaktionen in der Heizungsanlage auslösen. Dadurch verhindert die Entsalzung wiederum Steinbildung, da Calcium und Magnesium entfernt werden. Bei der Entsalzung sinkt die elektrische Leitfähigkeit enorm, da ein Großteil der leitfähigen Salze entfernt wird.
Die Vorteile einer geringen Leitfähigkeit des Heizungswassers und somit der Entsalzung lauten:
Weitere Maßnahmen wie Magnetitabscheidung, Entgasung und Filtrierung werden im folgenden Abschnitt beschrieben.
Vollentsalztes Wasser mit Mischbettharz: Um die in der VDI 2035 empfohlenen Werte (Härte von 0,3 °dH, elektrische Leitfähigkeit ≤ 100 μS/cm sowie ein pH-Wert von 8,2 bis 10,0 in Edelstahlanlagen bzw. 8,2 bis 9,0 bei Aluminiumbauteilen) erfüllen zu können, gibt es spezielle Mischbettharze (Ionentauscher). Das UWS-„Vadion pH-Control“ liefert neben einer Entsalzung des Heizungswassers auf < 100 µS/cm auch einen pH-Wert des Füllwassers im geforderten Bereich. Der Einsatzbereich liegt in einer Temperaturspanne von 3 bis 80 °C. Somit ist auch die Entfernung vorhandener Resthärte und gelöster Salze im Heizungswasser einer Heizungsanlage im laufenden Betrieb (Bypass-Verfahren) möglich.
Aufbereitungsgeräte für die Heizungswasseraufbereitung: Aufbereitungsgeräte stehen für jede Anlagengröße zur Verfügung – von der kleinen Etagenheizung mit 50 Liter Inhalt bis zum Nahwärmenetz mit mehreren 100 m³ Wasserinhalt. Die Heizungshersteller machen strenge Vorgaben für die Wasserwerte, da ansonsten die Garantie erlischt. Ebenso nutzen Versicherungen im Schadensfall diese Werte. Ein SHK-Fachbetrieb sollte aber neben den Vorgaben der Hersteller immer die Anlage als Ganzes sehen und sich besser nach der VDI 2035 richten, damit das aufbereitete Wasser für alle Materialien in der Gesamtanlage geeignet ist.
Dies ist insbesondere bei den häufig anzutreffenden Mischinstallationen von Vorteil. Es gibt Geräte, welche bivalent aufbereiten und im Bypass-Verfahren arbeiten, also gleichzeitig enthärten, entsalzen und zusätzlich filtrieren. Somit werden in einem Arbeitsgang die relevanten Richtlinien VDI 2035, ÖNORM H 5195-1 und SWKI BT 102-1 eingehalten.
Aufbereitetes Ergänzungswasser mit vormontierter Nachspeiseeinheit: Heute gilt, dass sowohl das Füll- als auch das Ergänzungswasser aufbereitet werden müssen. Sinnvoll ist hierbei der Einbau einer fest installierten Nachspeisung, die das Ergänzungswasser automatisch absichert und entsprechend den Richtlinien aufbereitet.
Die EN 1717 schreibt zum Schutz des Trinkwassers den Einbau von Systemtrennern vor. Ist dieser nicht vorhanden, gibt es komplett vormontierte Nachspeiseeinheiten wie die UWS-„Heaty Complete Home“, bei der sowohl Systemtrenner, Wasserzähler als auch Absperrungen integriert sind.
Entgasung: Wasser enthält Gase, welche sich je nach Druck und Wassertemperatur lösen oder als „Luftblasen“ ausgasen. Die mobile Entgasung bietet dem SHK-Fachhandwerk eine kostengünstige Möglichkeit, zeitaufwendige Entlüftungsarbeiten beim Kesseltausch mit mehrfachen An- und Abfahrten auf ein Minimum zu verkürzen. Auch bei wiederkehrenden „Luftproblemen“ in Heizsystemen kann beispielsweise das UWS-„Heaty VAC“-Gerät zur mobilen Entgasung flexibel und kurzzeitig eingesetzt werden.
Filtrierung: Auch wenn mit Aufbereitung meist nur die Enthärtung oder Entsalzung gemeint ist, gehört auch die Filterung des Heizungswassers dazu. Diese befreit das Wasser von Schmutz, Feststoffen und anderen Ablagerungen bis zu einer Größe von 1 µm. Dadurch wird das Zusetzen von Umwälzpumpen oder Wärmeübertragern verhindert und eine gute Wärmeübertragung gefördert. Zusätzlich werden der Materialverschleiß sowie das Risiko der Keimbildung verringert. Durch die Filtration etwa mit „Heaty Profiline“ können Heizungsanlagen mit schmutzigem Systemwasser aber passenden pH- und Leitfähigkeitswerten ohne abgelassen zu werden im Bypass einfach filtriert werden.
Magnetflussfilter: Eine spezielle Filtrierung des Heizungswassers realisieren Magnetflussfilter. Da Magnetit magnetisch ist, kommt es in modernen Umwälzpumpen zu Schäden, da sich hier elektromagnetische Felder aufbauen, die das Magnetit (Eisenoxid) anziehen. Magnetit ist die Hauptursache für Ausfälle von Heizsystemen. Mit Magnetflussfiltern, beispielsweise aus der „MagnaClean“-Serie, können nahezu 100 Prozent des in allen Zentralheizungsanlagen als Schwebstoff vorhandenen schwarzen Eisenoxidschlamms entfernt werden.
Messtechnik zur Analyse des Heizungswassers: Messgeräte sind heute ein ständiger Begleiter für den Heizungsfachmann. Für die geforderte Dokumentation über Erstbefüllung, Nachspeisung und Wartung der Anlagen sind sie unverzichtbar. Damit analysiert der Installateur Daten wie beispielsweise pH-Wert und elektrische Leitfähigkeit bis hin zu Chlorid und Eisen und dokumentiert diese im Anlagenbuch.
Auch der Systemtrenner zum Schutz des Trinkwassers muss einmal jährlich geprüft werden. Zu prüfende Funktionen sind Dichtheit, Öffnungsbeginn und Dichtheit des Entlastungsventils, Entlüftung der Mitteldruckzone auf Atmosphärendruck und die Dichtheit des ausgangsseitigen Rückflussverhinderers.
UWS-Aufbereitungsgeräte können in drei verschiedenen Betriebsarten verwendet werden:
Im Bypass-Verfahren wird ein Teilvolumenstrom des Wassers einer Heizungs- oder Kühlanlage über das Gerät geleitet. Bei der Aufbereitung wird empfohlen, die Systempumpen einzuschalten, um eine schnellstmögliche Vermischung und Filtration zu erreichen.
Bei der Heizungswasseraufbereitung im Bypass-Verfahren dürfen die Anschlüsse (Ein-/Ausgang) nicht falsch angeordnet werden. Die Fließrichtung ist unbedingt zu beachten, da sonst nur eine kurze Strecke aufbereitet wird. Der Anschluss erfolgt immer Rücklauf-Rücklauf, Rücklauf-Vorlauf oder oben und unten am Pufferspeicher.
Während des Betriebs von Aufbereitungsgeräten ist die Füllwasserkapazität wichtig und gegebenenfalls das Mischbettharz zu wechseln. Die Kapazität ist abhängig vom °dH. Ein praktisches Berechnungstool dazu finden Sie hier: www.uws-technologie.de/services/berechnungstool
Bei einer reinen Befüllung (Inbetriebnahme) tritt als Fehler häufig auf, dass die Leitungen vorher nicht richtig gespült wurden und dadurch Verschmutzungen im Heizungswasser enthalten sind.
Weiterführende Informationen: https://www.uws-technologie.de/
Mittwoch, 26.04.2023