Heizwasseranalyse zur Schadensprävention korrekt durchführen

Zur "Vermeidung von Schäden in Warmwasser-Heizungsanlagen" legt die Neufassung der VDI-Richtlinie 2035 ein besonderes Augenmerk auf das Heizwasser.

Dabei misst sie der Kontrolle der Parameter "elektrische Leitfähigkeit", "pH-Wert" und "Wasserhärte" große Bedeutung zu – und das aus gutem Grund. Liegen diese Werte im optimalen Bereich, wird die Lebensdauer der Heizungsanlage deutlich verlängert. Die regelmäßige Wasseranalyse lohnt sich daher allemal, zumal sie einfach durchzuführen ist. Der folgende Beitrag gibt einen Überblick.

Die Richtlinie gibt detaillierte Empfehlungen zur sachgerechten Planung, Installation und Instandhaltung von Heizungsanlagen. Seit März 2019 liegt dazu ein Neuentwurf vor, dessen Weißdruck für 2020 erwartet wird [1]. Konkret werden Maßnahmen zur Verhinderung von Steinbildung und Korrosion bei Warmwasser-Heizungsanlagen innerhalb eines Gebäudes empfohlen, "wenn die Vorlauftemperatur bestimmungsgemäß 100 °C nicht überschreitet" [2]. Unter anderem erklärt die VDI 2035 detailliert das Vorgehen zur Heizwasseranalyse. Damit reagieren die Autoren auch auf die deutliche Zunahme von Korrosionsschäden in den vergangenen Jahren. Bei modernen Anlagen werden nämlich heute häufiger Materialien verwendet, die empfindlich auf die Größe "Leitfähigkeit" reagieren und daher bei bestimmter Beschaffenheit des Wassers in der Heizungsanlage schneller rosten. Das gilt zum Beispiel für Aluminium.

Gefährdet sind im Allgemeinen Anlagen mit großem Wasserinhalt bei relativ kleinem Wärmeerzeuger sowie Anlagen, bei denen das Heizwasser eine zu hohe Wasserhärte, zu hohe Leitfähigkeit und/oder ungeeignete pH-Werte aufweist. Aus diesem Grund macht die neue VDI 2035 konkrete Angaben, wann, wie oft, wie und mit welcher Art von Messgerät die Messungen zur Heizwasseranalyse vorzunehmen sind.

Daneben fordert die Richtlinie, "zur Dokumentation aller Maßnahmen, Planungs- und Messwerte […] ein Anlagen-buch zu führen" [3]. Das übergibt der Installateur dem Anlagenbetreiber nach Inbetriebnahme und anschließend ist der Betreiber für die Fortführung verantwortlich. Dabei liegt es durchaus auch im Interesse des Installateurs, nach einer Wartung oder Anlagenveränderung die Messdaten zur Beschaffenheit des Heizwassers vollständig im Anlagenbuch zu dokumentieren. Die VDI 2035 nennt hier konkret: "Aussehen (visuell), pH-Wert (gemessen), elektrische Leitfähigkeit (gemessen) und Summe Erdalkalien (gemessen)" [4]. Kommt es später zu einem Schadensfall, kann diese Aufzeichnung gegenüber der Versicherung und gegebenenfalls dem Hersteller defekter Bauteile nachweisen, dass der Schaden nicht auf eine fehlerhafte Wasseraufbereitung zurückzuführen ist und somit nicht in den Verantwortungsbereich des Installateurs fällt.

Durchführung der Messungen

Die Durchführung der Messungen zur Heizwasseranalyse ist in Anhang I der VDI 2035 ausführlich beschrieben. Sie sind einfach und zügig umsetzbar, setzen aber, wie andere Messungen auch, eine gewisse Planung voraus. So sollte sich der Installateur in jedem Fall über eine geeignete Stelle zur Probeentnahme und den Zeitpunkt der Messungen Gedanken machen.

Nach der Erstbefüllung der Anlage mit Wasser misst der Installateur zunächst die Härte und die Leitfähigkeit. Zu diesem Zeitpunkt wäre es sinnlos, den pH-Wert zu überprüfen, weil der sich in der Regel nach dem Befüllen noch ändert, wenn am Anfang noch Ionen aus der Beschichtung in das Wasser übergehen. Daher sollte die erste pH-Wert-Messung frühestens nach zehn Wochen oder im Rahmen der jährlichen Wartung erfolgen. Bei allen späteren Wartungsmessungen sind grundsätzlich Leitfähigkeit, pH-Wert und Härte zu prüfen.

Vor der Messung ist eine geeignete Zapfstelle für die Messprobe mit möglichst wenig Stagnationswasser zu suchen. Dazu gibt die VDI-Richtlinie sehr konkrete Tipps ("gut durchströmte Stelle im Heizungssystem […] nicht in der Nähe von Dosiermittelzugabe" [5]). Schon bei der Probeentnahme ist ein sorgfältiges Vorgehen Voraussetzung. So muss zunächst das Stagnationswasser abgelassen und dann die Probe vorsichtig in einen sauberen transparenten Behälter gezapft werden, so dass keine Luft in die Probe gelangt. Die Luftbläschen könnten sich zum Beispiel auf der Grenzfläche zwischen der Glasmembrane der pH-Sonde und dem Wasser absetzen und das Messergebnis verfälschen. Einen ersten Hinweis auf die Qualität des Heizwassers gibt anschließend eine Sichtprüfung der Probe. Eine Eintrübung oder "Krümel" deuten bereits auf Korrosionsprozesse im Leitungsnetz hin. Daher muss das Wasser klar und frei von sedimentierenden Bestandteilen sein.

Messgröße: Elektrische Leitfähigkeit

Anhand dieser Messprobe werden dann zunächst die elektrische Leitfähigkeit und der pH-Wert kontrolliert, denn diese beiden Parameter haben Einfluss auf die Korrosionsgeschwindigkeit aller Wasser berührenden Teile, zum Beispiel Wärmeerzeuger, Armaturen, Verteilsystem und Heizflächen. Dabei ist die Reihenfolge der Messungen un-bedingt einzuhalten. Da die pH-Sonde in einer Kaliumchlorid-Lösung gelagert wird, könnten nämlich selbst nach sorgfältigem Spülen Spuren der Lagerlösung in die Probe gelangen und die Leitfähigkeit beeinflussen.

Die Leitfähigkeit ist die Fähigkeit eines Materials, elektrischen Strom zu leiten. Sie wird in µS/cm oder in mS/cm angegeben. Je mehr Salze im Heizwasser gelöst sind, desto höher ist die Leitfähigkeit und damit die Wahrscheinlichkeit für eine Korrosion. Dabei spielt natürlich auch der für die Komponenten verwendete Werkstoff eine Rolle. Aus diesem Grund geben die Hersteller häufig in ihren Gewährleistungsbedingungen einen bestimmten Salzgehalt des Heizwassers vor. Zum Beispiel wird bei einem Wärmeübertrager aus Aluminium (unedler Werkstoff) in der Regel ein salzarmer Heizwasser-Betrieb unter 100 µS/cm empfohlen. Umso wichtiger ist es, die Messergebnisse dann auch sorgfältig im Anlagenbuch festzuhalten. So dokumentiert der Installateur langfristig, dass er diesen Vor-gaben entsprochen hat.

Da die Leitfähigkeit temperaturabhängig ist (je höher die Temperatur, desto höher die Leitfähigkeit), müssen die Messergebnisse auf eine Referenztemperatur bezogen werden, um sie vergleichbar zu machen. Die liegt normalerweise bei 25 °C. Aus diesem Grund empfiehlt die Richtlinie mit "elektronischen Messgeräten mit Temperaturkompensation" [6] zu arbeiten, die entsprechende Berechnungen automatisch durchführen. Die Leitfähigkeitssonde besteht in der Regel aus einem Elektrodenpaar, mit dem der elektrische Stromfluss gemessen wird. Zur Messung werden die Elektroden und der Temperatursensor in die Messprobe gehalten und der Messwert kann dann im Display abgelesen werden.

Messgröße: pH-Wert

Im Anschluss misst der Installateur den pH-Wert derselben Messprobe. Der pH-Wert ist das Maß für die Konzentration an Wasserstoffionen in einem Medium. Diese Konzentration hängt direkt mit dessen saurem, neutralem oder basischem Charakter zusammen. Besonders gut eignet sich eine Membranglaselektrode für diese Messung. Die Glaskugel gibt eine elektrische Spannung ab, die proportional zum pH-Wert ist.

Da auch der pH-Wert temperaturabhängig ist, muss ebenso die pH-Sonde über einen Temperatursensor verfügen, damit das Messgerät ein temperaturkompensiertes Ergebnis anzeigen kann. Eine einfache Teststreifen-Messung kann für die Heizwasseranalyse kein belastbares Messergebnis liefern. Da marktübliche pH-Sonden einer begrenzten Haltbarkeit unterliegen, zahlt sich hier ein modularer Aufbau des Messgerätes aus. Dann können ausgetrocknete und nicht mehr kalibrierbare Sonden durch einfaches Aufstecken gewechselt werden. Der einfache Sondenwechsel spart bereits bei der Wasseranalyse Zeit und rechnet sich beim Ersatz einzelner Komponenten.

Auch der gemessene pH-Wert muss mit den Sollvorgaben der VDI 2035 und gegebenenfalls mit denen der Hersteller abgeglichen werden, um auf dieser Grundlage zu entscheiden, ob Maßnahmen zur Wasseraufbereitung ergriffen werden sollten. Die VDI-Richtlinie empfiehlt unterschiedliche Werte je nach Material der Komponenten. In den empfohlenen Bereichen können sich an der Metall-Oberfläche Schutzschichten aus Metalloxiden bilden, die vor Korrosion schützen. Heizwasser mit einem zu niedrigen pH-Wert löst diese Schutzschichten auf. "Für die Beständigkeit der Werkstoffe »Stahl« und »Kupfer« in Heizungsanlagen ist ein pH-Wert im alkalischen Bereich günstig." [7] In diesem Bereich können sich Eisenverbindungen weniger schnell durch Korrosionsvorgänge auflösen. Für Aluminiumlegierungen empfiehlt die Richtlinie einen niedrigeren pH-Wert von 7,5 bis 9,0. [8]

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Messgröße: Härte

Als dritten, regelmäßig zu messenden Wert nennt die VDI 2035 die Härte des Heizwassers. Ist das Heizwasser "zu hart", können die im Wasser gelösten Salze, speziell Kalzium und Magnesium, Ablagerungen an den heißen Stellen des Wärmeverteilsystems bilden. "Als Folge der Steinbildung wird in Wärmeerzeugern von Warmwasser-Heizungsanlagen durch den Steinbelag der Wärmedurchgang vermindert. Insbesondere auf unmittelbar beheizten Wärmeübertragungsflächen kann es zu örtlicher Überhitzung und dadurch bedingter Rissbildung sowie zu Siedegeräuschen kommen. Die Steinbeläge führen außerdem zu einer Querschnittsverminderung und zu einer Strömungswiderstandserhöhung. Die Wärmeleistung verringert sich infolge dieser Effekte." [9]

Die VDI schlägt daher eine einfache Beurteilung anhand der Parameter "Summe Erdalkalien" und "Gesamthärte" vor. Dazu eignet sich eine Messung mit einem Titrierset. Die Vorgehensweise ist denkbar einfach und erinnert ein wenig an den Chemieunterricht: Eine Flüssigkeit wird in die Wasserprobe eingetropft, bis ab einer gewissen Tropfenmenge ein Farbwechsel eintritt. Die Anzahl der Tropfen entspricht dann dem Grad deutscher Härte (°dH). Auch zur Interpretation dieses Messwertes und gegebenenfalls zu notwendigen Wasseraufbereitungsmaßnahmen gibt die VDI-Richtlinie Auskunft.

Fazit

Die Neufassung der VDI 2035 erklärt wichtige Messungen und Maßnahmen zur Vermeidung von Schäden in Warmwasser-Heizungsanlagen verständlich und praxisnah. Dazu wird der Zentralverband Sanitär Heizung Klima (ZVSHK) mit Erscheinen des Weißdrucks auch Schulungen anbieten. Auch wenn SHK-Betriebe im Moment gut ausgelastet sind, lohnt es sich, hier Zeit zu investieren, um sich mit dem Thema zu beschäftigen. Wenn jetzt keine Qualitätsarbeit geleistet wird, rächt sich das später. Eine fachgerechte Umsetzung der Empfehlungen verlängert die Lebensdauer der Heizungsanlage und eine sorgfältige Dokumentation hilft, unberechtigte Gewährleistungsansprüche abzuwehren.

[1] Entwurf VDI 2035 Blatt 1 (Ausgabe 2019-03): "Vermeidung von Schäden in Warmwasser-Heizungsanlagen – Steinbildung und wasserseitige Korrosion", im Folgenden VDI 2035.

[2] VDI 2035, Kapitel 1

[3] VDI 2035, Kapitel 9

[4] VDI 2035, Kapitel 9

[5] VDI 2035, Anhang I

[6] VDI 2035, Anhang I

[7] VDI 2035, Kapitel 6.3.3

[8] VDI 2035, Kapitel 6.4.4

[9] VDI 2035, Kapitel 5.3