Die meisten Probleme mit Frostschutzmitteln in Heizkreisläufen treten nicht bei deren gezieltem Einsatz auf.

Die weit größere Herausforderung stellt sich in diesem Bereich meist erst dann, wenn es um Verschleppungen geringer Mengen geht. Warum dies so ist und welche Lösungen es gibt, soll in diesem Fachbeitrag aufgezeigt werden.

Während die Ursache für zu hohe pH-Werte in einem Heizungswasser meistens schnell gefunden ist – hier wäre vor allem die Selbstalkalisierung stark enthärteter Füllwässer zu nennen, – gibt es für deutlich zu niedrige pH-Werte doch mehrere Möglichkeiten. In extremen Fällen werden hier Werte bis pH 4 gemessen. Derartige Wässer sehen – spätestens nach dem Abfüllen einer Probe und der Reaktion mit Luftsauerstoff – wie „Multivitaminsaft“ aus. Ursache für diese Färbung sind suspendierte, frische Eisenkorrosionsprodukte. Wie kommt es nun zu dieser Reaktion, insbesondere der Säurekorrosion?

Der Korrosionsprozess

Grundsätzlich hat Schwarzstahl die Tendenz, sich in wässriger Umgebung (gemäß Fe → Fe2+ + 2 e-) aufzulösen, wie in Bild 2 schematisch gezeigt. Die am Metall zurückbleibende Ladung (e-) wird in unmittelbarer Nähe zur Austrittstelle einem Oxidationsmittel – in der Regel im Wasser gelöstem Sauerstoff – angeboten, wobei sich Hydroxidionen gemäß ½ O2 + 2e- + H2O → 2 OH- bilden. Bei niedrigen pH-Werten im Anlagenwasser – ab pH < 5 – ersetzen die jetzt in nennenswerter Konzentration vorhandenen H+ Ionen der Säure das Oxidationsmittel Sauerstoff, es kommt zur Säurekorrosion, die ebenfalls in korrosionstechnisch geschlossenen Anlagen unter Bildung von Wasserstoff abläuft (2 H+ + 2e- → H2). Der „elektrische“ Ladungsausgleich geht dabei über das Wasser und wird durch dessen elektrische Leitfähigkeit zunehmend begünstigt.

pH-Wert des Heizungswassers

Der pH-Wert des Heizungswassers entscheidet darüber, ob sich auf den im Heizkreislauf verbauten Metallen eine Deckschicht ausbilden kann oder nicht. In Bild 3 sind die pH-Bereiche für die Werkstoffe Eisen, Kupfer und Aluminium dargestellt, bei denen sich eine sogenannte Passivschicht aus Korrosionsprodukten bildet, die zumindest die weitere Flächenkorrosion massiv eindämmt. Als bestmöglichen Kompromiss für die im Heizkreis verbauten Metalle fordern die einschlägigen Regelwerke, insbesondere die VDI-Richtlinie 2035, einen pH-Bereich von 8,2 - 9,0. Für Anlagen ohne Aluminiumkomponenten sollte der pH-Wert jedoch zwischen 9,3 und 10,0 liegen, da ein hoher pH-Wert grundsätzlich auch die Sauerstoffkorrosion bremst.

Interessant in diesem Zusammenhang sind Untersuchungsergebnisse von Siemens Building Technologies AT aus dem Zeitraum 1997-2007, wonach sämtliche Wasseranalysen von „Problemanlagen“ einen zu niedrigen pH-Wert zeigten. Betrachtet wurden vor allem Regelventile.

Auffallend niedrige pH-Werte im Heizungswasser

Für niedrige pH-Werte im Heizungswasser gibt es mehrere Ursachen:

• Organische Säuren, gebildet durch abgebaute Frostschutzmittelreste. Hier entstehen überraschend niedrige pH-Werte bis ca. 4. Das unbeabsichtigte Einbringen von Frostschutzmitteln ist die Hauptursache für sehr niedrige pH-Werte im Anlagenwasser.

• Reste von sauren Reinigungsmitteln, i.d.R. auf Fruchtsäurebasis, die zur Entschlammung oder vor dem Einsatz sogenannter Vollschutzmittel eingesetzt werden

• Füllwasser aus einer Umkehrosmose, das noch größere Mengen nicht ausgegaster Kohlensäure enthält

• Versauerung stark eisenhaltiger Anlagenwässer mit Sauerstoffzutritt infolge einer Bildung saurer Korrosionsprodukte

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