Heizungswasser-Aufbereitung aus praktisch einfacher Sicht

Wer sich beim Thema "Wasser für Heizungssysteme" an Normen und Vorschriften hält, kann viele potentielle Fehlerquellen geschickt umgehen. Es braucht jedoch kein tiefschürfendes Expertenwissen, um das in Heizungssystemen eingesetzte Wärmetransportmedium dauerhaft zu beherrschen. Der Beitrag bietet praxisgerechte Antworten auf die für den Heizungsbauer wesentlichen Fragen zur Heizungswasser-Aufbereitung.

Es ist wie so oft im Leben: Nur wer eine Sache vollkommen ­beherrscht und verstanden hat, kann einfache Erklärungen und Antworten geben. Dies gilt auch für das durchaus kontrovers ­diskutierte Thema "Wasser für Heizungssysteme". Der pragmatische Sachverstand unter Berücksichtigung dieser Fragen:

• Was hat sich geändert?
• Was will ich erzielen?
• Warum braucht man das?
• Welche Möglichkeiten gibt es?
• Ist das notwendig?
• Was muss ich beachten?

reicht aus, um unter den Aspekten System-, Arbeits- und Umweltschutz ganzheitlich alle Regeln für ein natürlich-perfektes Heizungswasser ohne Zusatzstoffe zu beachten. Dazu möchte die folgende Betrachtung aus technischer, hygienischer, toxikologischer und praktisch einfacher Sicht beitragen.

Was hat sich geändert?

Moderne Heizsysteme haben größere Wasserinhalte (z.B. Hybrid- und Kaskadensysteme), sie werden zum Teil aus anderen Werkstoffen als bislang gefertigt (z.B. Alu-Legierungen), der Primärwärmeübertrager, wie z.B. bei Umlaufwasserheizern, besitzt hingegen einen kleineren Wasserinhalt. Nicht zuletzt arbeiten moderne Heizsysteme aus Effizienzgründen mit niedrigeren Rücklauftemperaturen (in Teilsträngen bisweilen unter 40 °C), die im Ergebnis verstärkt zu Ablagerungen, Korrosionserscheinungen und auch veränderten mikrobiellen Wachstumsbedingungen führen können.

Trifft einer dieser Punkte zu, ist die Frage "Was hat sich geändert?" schon beantwortet. Jede dieser Änderungen hat Auswirkungen auf das Gesamtsystem.

Was will ich mit der Aufbereitung des Heizungswassers erzielen?

Wird berücksichtigt, welches Trinkwasser mit welchen Inhaltsstoffen am Ort der Einspeisung zur Verfügung steht und welche Vorgaben für das Füllwasser gelten, kann die Arbeit beginnen.

Alle Vorschriften (VDI 2035, AGFW FW 510, DIN EN 14868) haben diese Aufgaben und diese Ziele:

• Schutz vor Ablagerungen
• Schutz vor Korrosion
• Schutz des Trinkwassers (gilt für Anlagen, in denen das Heizungswasser zum Erwärmen des Trinkwassers verwendet wird).

Zusätzlich muss der Heizungsbauer diese Ziele unter den Gesichtspunkten

• Schutz der ausführenden Mitarbeiter und der Verbraucher sowie
• Schutz der Umwelt bewerten

ist er doch auch verantwortlich für das Einhalten der rechtlichen Vorgaben zum Arbeits-, Umwelt- und Gesundheitsschutz.

Letztendlich fordert die VDI 2035 Blatt 2 im Punkt 8.4.1 (Allgemeine Hinweise), dass die Auswahl oder auch Änderungen in der Wasserbehandlung "Sachkunde" erfordert.

Bei der Frage "Was will ich erzielen?" spielt schließlich auch die Produkthaftung eine wesentliche Rolle – der Heizungsbauer errichtet stets eine "Sondermaschine", bestehend aus mehreren Komponenten. Schreibt ein Komponentenhersteller eine spezielle Behandlung für seine Komponente vor, muss der Fachmann deren Auswirkung auf das ­Gesamtsystem überprüfen. Die Argumentation, sich aufgrund der speziellen Forderung eines Komponentenherstellers nicht an die allgemein anerkannten Regeln der Technik für das Gesamtsystem halten zu müssen, ist nicht zulässig.

Da alle Wasserbehandlungsmaßnahmen im Anlagenbuch zu begründen und zu dokumentieren sind (s. VDI 2035 Blatt 2, Pkt. 8.4.1), muss es das Ziel des Heizungsbauers sein, sich zu entlasten.

Nach Punkt 8.3.2 der VDI ist der Zusatz von Additiven (Chemi­kalien) zum Heizungswasser als Korrosionsschutzmaßnahme in der Regel nur bei korrosionstechnisch offenen Warmwasserheizungsanlagen erforderlich. Unter Punkt 8.4.3 (Korrosionsinhibitoren) ist zu lesen: "Eine Inhibierung des Heizwassers ist nur bei ständigem, durch andere Maßnahmen nicht vermeid­barem Sauerstoffeintrag notwendig."

Als Hauptziel muss sich der Fachmann auch juristisch absichern. Denn leider bewegen wir uns auch in Deutschland in Richtung einer Klagegesellschaft. Wenn alles nach Norm und Vorschrift eingehalten wurde, kann auch in dieser Hinsicht nicht viel passieren.

Warum braucht man das?

Dass bei größerem Wasserinhalt des ­Systems und kleinerem Volumen des Primärwärmeübertragers die Auswirkungen von Kalk im Füllwasser sich wesentlich verändern (teilweise um den Faktor 50!), ist vielfach beschrieben worden. Die Forderung nach möglichst wenig Kalk im Füllwasser ist also nachvollziehbar.

Wenn 1°dH (Grad deutscher Härte) in 1 m³ Wasser ca. 18 g Kalk bedeuten, muss die Frage erlaubt sein: Sind die Anforderungen aufs Komma genau zu nehmen?

Gemäß VDI 2035 Blatt 1, die lange im Diskurs stand, ergibt sich folgende Situation: Beim gleichen Umlaufwasserheizer für ein Einfamilienhaus darf bei einem Systeminhalt von

999 l ÷ 20 kW = < 50 l/kW --> 11,2 °dH = 200 g Kalk

1001 l ÷ 20 kW = > 50 l/kW --> 0,11 °dH = 2 g Kalk

mit dem Füllwasser in das System ­gebracht werden. In Österreich gilt die ÖNORM H 5195-1, dort dürfen bis 0,6 °dH = 10 g Kalk (bei ≥ 50 l/kW) mit dem Füllwasser eingebracht werden; auch in der Schweiz dürfen mit dem Füllwasser 10 g Kalk (0,6 °dH) eingebracht werden, im Umlaufwasser werden bis 50 g Kalk toleriert (SWKI-Richtlinie BT 102-01).

Auch der pH-Wert ist wichtig: Ein spezielles, physikalisch korrekt eingestelltes Ionenaustauscherharz erzeugt salzarmes Wasser, in dem sich nach dem Aufheizen nach acht bis zwölf Wochen der natürliche pH-Wert von etwa 8,5 alleine einstellt. Gleiche Effekte lassen sich bei richtiger Einstellung mit einer Teilent­salzungsanlage über Membranen (Umkehrosmose) erzeugen.

Merke: Nicht der pH-Wert bei der Füllung ist ausschlaggebend, sondern der letztendlich nach acht bis zwölf Wochen sich ergebende. Und genau dieser pH-Wert muss nach den Regeln der Technik dokumentiert und gemessen werden (s. VDI 2035 Blatt 2, Planungsdaten Pkt. 17, Anhang C Anlagenbuch).

Eine Alkalisierung von salzarmem Füllwasser muss wegen der durch Ausgasung von CO₂ bewirkten Eigen­alkalisierung des Kreislaufwassers, als Folge der Spaltung der Verbindung durch Reaktion mit Wasser (Backpulver-Reaktion) des Hydrogencarbonats, frühestens nach dreitägigem Heizbetrieb bewertet und geprüft werden.

Insofern ist es nur wichtig zu wissen, dass allein der nach acht bis zwölf Wochen Betrieb gemessene pH-Wert zählt. Eine Alkalisierung ist nach 8.4.2 (VDI 2035 Blatt 2) nur in Sonderfällen notwendig. Das Alkalisierungsmittel muss bekannt sein und sollte keine Nährstoffe (Phosphate, Ammoniak usw.) in das System eintragen, die zur Bildung von Biofilmen führen.

Wichtigste technische Maßnahme zur Vermeidung des Sauerstoffzutritts ist die Auswahl der Art der Druckhaltung und die Festlegung der Einbindung in die Heizungsanlage sowie die jährliche Funktionskontrolle. Werden dann noch bei eingesetzten Kunststoffen oder flexiblen Schlauchverbindungen die Sauerstoffdurchlässigkeit beachtet (es gilt: die Sauerstoffdiffusion nimmt mit steigender Temperatur überproportional zu; bis 40 °C sollten die Werkstoffe nach DIN 4726 und bis 80 °C nach AGFW 420 geprüft sein), die Entlüfter absperrbar eingebaut und die Nachspeisemengen kontrolliert und dokumentiert, sind die Korrosionsreaktionen in einer Warmwasser-Heizungsanlage gering. Kommt es dennoch zu Korrosionsbildung, müssen erst diese Maßnahmen geprüft werden, bevor die Entscheidung zum Einsatz eines Inhibitors gewählt wird. Der vermeidbare Sauerstoff­eintrag ist die in den Normen geforderte "Korrosionsschutzmaßnahme".

Kalk- und Korrosionsschutz werden für moderne Heizungssysteme gebraucht, sind aber ganz einfach durch Einhalten der Vorgaben der VDI 2035 und den Einsatz von aufbereitetem Heizungswasser zu erreichen (enthärtetes oder entsalztes Wasser, dem keine Chemikalien zugesetzt wurden – VDI 2035 Blatt 2, Punkt 3).

Welche Möglichkeiten gibt es?

Sämtliche Normen beschreiben die Möglichkeiten, wie die Ziele erreicht werden können.

In Abhängigkeit der eingesetzten Werkstoffe aller Komponenten ist wasserseitig ein enthärtetes oder entsalztes Wasser zum Füllen und Nachspeisen einzusetzen. Die "salzarme Fahrweise" – es ist kein salzfreies Wasser gefordert! – bietet generell folgende Zusatzvorteile:

• Die Korrosionswahrscheinlichkeit und die Korrosionsgeschwindigkeit nehmen in der Regel mit sinkender Leitfähigkeit ab.
• Im Kreislaufwasser ist die Gefahr einer Sauer­stoffkorrosion umso geringer, je niedriger die elektrische Leitfähigkeit ist.
• Die Gefahr eines mikrobiellen Befalls eines Heizungssystems ist gering, da den Mikroorganismen die Nahrungsgrundlage entzogen wird.
• Richtig eingestelltes (physikalisch) salzarmes Wasser ergibt ein natürlich gepuffertes Heizungswasser mit dem benötigten pH-Wert zum Schutz aller Werkstoffe.

Die Normenkonformität dieser Möglichkeit findet sich in den Vorgaben der VDI 2035 und den Ausführungen der DIN EN 14868, Punkt 10.3.1.

Ist das notwendig?

Diese Frage stellt sich bei Einsatz von Zusatzstoffen – wer sich dafür entscheidet, muss dies sachkundig begründen. Inhibitoren sind Stoffe, die dem Heizungswasser in geringen Mengen zu­gesetzt werden können, um dadurch einem Korrosionsangriff wirksam zu entkommen. In geschlossenen Systemen der Industrie bewähren sie sich seit langem. Sie müssen allerdings in genügend hoher Konzentration vorliegen und ihre Schutzwirkung ist auf bestimmte Werkstoffe beschränkt. Bei ­anderen Werkstoffen kann unter Umständen sogar ein verstärkter Angriff auftreten.

Gerade dann, wenn verstärkt Sauerstoff in ein System gelangt (nur für diesen Fall sieht die Norm den Einsatz vor!), haben sich einzelne Inhibitoren fallweise als schädlich erwiesen. Dies gilt insbesondere für die als Passivatoren (Chromate, Nitrit und Molybdate – sollten eigentlich auch aus toxikologischer und hygienischer Sicht nicht eingesetzt werden) bezeichneten anodischen Inhibitoren, die deshalb auch als "gefährliche Inhibitoren" bezeichnet werden.

Die Erklärung für dieses unerwartete Verhalten liegt in einer möglichen Unterdosierung und dem Problem, dass eine vorgeschriebene Reinigung und Spülung in der Praxis kaum durchführbar ist. Eine ungenügende Inhibitorkonzentration in Spalten sowie unter Schmutz- oder Rest­ablagerungen kann so unweigerlich zu Lochfraß führen. Da der eindringende Sauerstoff sich nicht in der Fläche abreagieren kann, reichert er sich im Heizungswasser an und sorgt so für einen lokalen Korrosionsangriff.

Dies wird beim Einsatz solcher Inhibitoren gerne dadurch geregelt, dass für neu installierte und Altanlagen eine Reinigung mit Chemikalien gefordert wird. Sehr oft steht in den Einsatzbedingungen: "Wenn nicht gereinigt wird, legen Sie die Grundlage für Korrosion und Störungen."

Die Normen fordern auch beim normalen Reinigen nicht zwingend den Einsatz von Zusatzstoffen ins Heizungswasser. Müssen einzelne Komponenten nach Herstellervorgaben einer chemischen Reinigung unterzogen werden, ist auf eine nicht korrosive Zusammensetzung des Reinigers zu achten. Das Mittel sollte den organischen Gehalt an Inhaltsstoffen nach zwei intensiven Spülvorgängen mit frischem Wasser nicht zusätzlich erhöhen und der Reinigungsprozess sollte in einem separaten Rezirkulationssystem erfolgen.

Die Vorgaben zur Einhaltung von Umweltschutzmaßnahmen sind zu beachten. Das gilt nicht nur für pH-Werte hinsichtlich des Abwassers.

Die moderne Chemie hat viele nützliche Substanzen entwickelt, deren ungewollte Effekte man aber erst nach und nach verstand. Ein solcher Fall sind die Benzotriazole – diese Substanzen durchlaufen offenbar relativ unbehelligt die Kläranlagen und gelangen in unsere Gewässer. Der VSR-Gewässerschutz e.V. fordert von Wässern, die in Flüsse ein­geleitet werden, einen Grenzwert von 100 ng/l. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass Trinkwasser ohne kostenintensive zusätzliche Reinigungsmaßnahmen gesundheitlich unbedenklich bleibt.

Benzotriazole sind als wassergefährdend, fischgiftig und langfristig schädlich für Wasserorganismen eingestuft. Dieser Mikroschadstoff wird in hohen Konzentrationen von 100 bis 300 g für 1 m³ Heizungswasser eingesetzt und steht heftig in der Diskussion.

Kurze Rechnung: Die Reinigung eines Systems mit 1 m³ Inhalt unter Einsatz solcher Reinigerzusätze kann bis zu 10 Millionen m³ Flusswasser auf den geforderten Grenzwert von 100 ng/l verunreinigen. Das entspricht dem Gehalt von 2.000 Paketen Geschirrspültabs à 25 Tabs.

Für den Einsatz solcher Stoffe muss der Anwender das Produktsicherheitsdatenblatt gemäß Verordnung (EG) Nr. 1907/ 2006 und 1272/2008 (CLP) gelesen haben. Um keine Verstöße gegen Arbeitsschutzbestimmungen oder zusätzliche Umweltbelastungen zu erzeugen, wäre zu klären – Punkt 6.2 Umweltschutzmaßnahmen: "Nicht in die Kanalisation oder Gewässer gelangen lassen. Bei Eindringen in Gewässer Polizei oder zuständige Behörde informieren." – ob 100 bis 300 g dieser Substanz als Konzentrat nicht abgegeben werden dürfen, aber als Verdünnung bedenkenlos in die Kanalisation geleitet werden können. Das Sicherheitsdatenblatt gibt keine Auskunft darüber.

Eine Auskunft darüber, was der Arbeitgeber gegenüber seinen Mitarbeitern bei Schutzausrüstung, Handhabung und Lagerung zu beachten hat, muss aber unter Punkt 7 und 8 immer entnommen werden.

Diese Überlegungen gelten nicht nur für Reiniger, sondern auch für die Inhibitoren. Wird z.B. ein Inhibitor eingesetzt, der das mittlerweile verbotene Bor durch Nitrate ersetzt, denkt keiner an die Einhaltung der Technischen Regeln für Gefahrstoffe (TRGS) 615 "Verwendungsbeschränkung für Korrosionsschutzmittel, bei deren Einsatz N-Nitrosamine auftreten können". Danach muss vom Arbeitgeber bei einer durchzuführenden "Informationsermittlung" hinsichtlich der Zusammensetzung des Korrosionsschutzmittels der Gehalt an nitrosierenden Agenzien und deren Vorstufen ermittelt werden. Nach Punkt 3.4 dieser Vorschrift muss die Bildung von Nitrit aus Nitrat infolge bakterieller Reduktion in wässrigen Systemen durch geeignete Maßnahmen soweit wie möglich vermieden werden.

Vergessen wird, dass Nitrit auch als Giftstoff in der Fluidkategorie nach DIN EN 1717 zu bewerten wäre und die VDI 2035 Blatt 2 hervorhebt, dass durch Reduktion von Nitrat andere Stickstoffverbindungen (z. B. Ammoniak, Ammonium) entstehen. In Verbindung mit Zugspannungen können derartige Produkte an Bauteilen aus Kupferlegierungen Spannungsrisskorrosion auslösen.

Diese mikrobiologischen Aktivitäten, die zu einer Veränderung der Heizungswasserbeschaffenheit führen können, treten vor allem in Systemen auf, die auch nur in kleinen Bereichen oder Teilsträngen (z. B. Rücklauf Frischwasserstation oder Bereiche des Pufferspeichers) einige Monate mit Temperaturen unter 45 °C betrieben werden.

Es gibt selbst bei Einsatz von Zusatzstoffen einen neuen ökologischen Standard: "Frei von Nitrat, Nitrit, Borat, Molybdat, Phosphat, sekundären Aminen, 2-Ethylhexansäure, … und das Wasser gefährdende Benzotriazol." Bei Solarflüssigkeiten wird das schon in den Markt eingeführt.

"Heizungswasser ohne Zusatzstoffe" benötigt all diese Überlegungen und all diesen Aufwand nicht. Viele Zusatzstoffe sind wirklich nicht mehr nötig. Warum muss ein salzarmes oder enthärtetes Wasser zusätzlich mit Härtestabilisatoren, Dispergatoren und Konservierungsstoffen versehen werden (Vollschutz), obwohl die Härte aus dem Füllwasser genommen wurde?

Warum müssen Aufbereitungspatronen mit toxischen Farbindikatoren („Dieser Artikel ist kein Gefahrstoff und enthält keine gefährlichen Bestandteile oberhalb ihrer gesetzlichen Nenngrenzen“) versehen werden, damit der Ausführende am Ende des Befüllvorganges einen Farbumschlag bewundern kann?

Anmerkung: Bei Schulkindern ist ein beobachteter Farbumschlag schon der Beweis für "wahre Chemiker". Seit dem 1. Juni 2009 dürfen viele Indikatoren nur noch eingesetzt werden, wenn die Konzentration unter einem Prozent liegt. Lehrkräfte diskutieren seitdem, wie eine solche Lösung hergestellt werden soll, denn schließlich ist z.B. Phenolphtalein pulverförmig und muss dann wohl unter "Vollschutz" angesetzt werden.

Da Bezeichnungen wie "giftig" oder "krebserregend" immer einen faden Beigeschmack haben, stellt sich für viele Menschen nicht wirklich die Frage, ob hier die Konzentration etwas unterhalb einer Nenngrenze liegt – sie ver­suchen eher, den Kontakt generell zu meiden.

Kurz: Der Einsatz von Zusatzstoffen ist nur in Ausnahmefällen notwendig. Beim Einsatz solcher Stoffe ist das Studium des Sicherheitsdatenblattes notwendig und die Vorgaben hinsichtlich Umwelt-, Arbeitsschutz und Hygiene (z. B. EN 1717) müssen eingehalten werden. Verändern sich Vorgaben, wie z.B. beim Bor vor drei Jahren, sind die Probleme nicht gelöst, wenn ab dann diese Substanzen nicht mehr eingesetzt werden. Das Produkt­sicherheitsrecht gilt bei offenkundigen Produktgefahren 30 Jahre lang.

Was muss ich beim Heizungswasser beachten?

Das eingesetzte Heizungswasser muss belegbar allen Anforderungen aller Normen entsprechen, d.h., es muss ein normenkonformer Schutz vor Ablagerungen, Korrosion und mikrobiellem Wachstum für alle durchflossenen Systemkom­ponenten im Heizkreis gegeben sein.

Die Einhaltung der Trinkwasserhygiene bei integrierter Trinkwassererwärmung (dokumentierte Fluidkategorie 2 bis 3 oder doppelwandige Wärmeübertrager), der Schutz der Mitarbeiter (Arbeitsschutz) und der Schutz des Verbrauchers und der Umwelt (bei unkontrollierter Freisetzung und Abgabe ins öffentliche Abwasser­system) müssen sachkundig beachtet werden.

Fazit und Zusammenfassung

Wer sich an die Vorgaben hält und ein­fache Lösungen sucht, entscheidet sich für natürlich perfektes Heizungswasser – ohne Zusatzstoffe.

Der pH-Wert, die Leitfähigkeit und der Sauerstoffgehalt (Dichtheit des geschlossenen Systems), sind nach acht bis zwölf Wochen und dann jährlich zu prüfen und zu dokumentieren. Diese Veränderungen der VDI 2035 bedeuten zwar, dass sich die Risiken hinsichtlich der Sorgfaltspflichten zu Ungunsten des Heizungsbauers verschoben haben. Sie sind allerdings auch eine große Chance für eine hohe Kundenbindung und demonstrieren nachhaltiges, umweltbewusstes Handeln des Handwerkers.

BWT liefert mit seinem Heizungsschutzkonzept, seinen auf physikalischer Basis eingestellten Befüll- und Reinigungswerkzeugen sowie dem Nachspeisesystem "AQA therm" die benötigte normenkonforme Wasseraufbereitung.

Eine Wasserbehandlung – also der Zusatz von Stoffen – ist somit nur in Ausnahmefällen notwendig. Für diese Ausnahmen stehen bundesweit ausgebildete Berater, ein kostenloser Analyseservice und entsprechende Produkte zur Verfügung, die im Trinkwasser­bereich durch den § 11 der TrinkwV zugelassen sind.