Heizungswasseraufbereitung: einfach, sicher und nachhaltig

Heizungswasseraufbereitung muss sein. Nur so funktioniert die Heizung einwandfrei. Das Wasser in der Heizung braucht aber nicht immer Zusatzstoffen. Nein, auch die Heizungswasseraufbereitung kann ökologisch sein. Lernen Sie in unserem Artikel mehr über die Heizungswasseraufbereitung ohne Zusatzstoffe und ihre Vorteile

"Klimaschädliche Emissionen" und "Heizung" waren noch vor wenigen Jahren unzertrennlich miteinander verbundene Begriffe. Inzwischen ermöglichen es moderne Technik und sinkende Kosten praktisch jedem Immobilienbesitzer, umweltfreundlich und nachhaltig zu heizen. Aber nicht allein die Kosten sollten zum Umdenken anregen, sondern auch der Gedanke an die Umwelt, die Arbeitssicherheit und die Hygiene. Am Beispiel der Heizungswasseraufbereitung wird im Folgenden aufgezeigt, dass das "Drei-Säulen-Modell der Nachhaltigkeit" - ökologisch, ökonomisch und sozial - mit natürlichem Heizungswasser ohne Zusatzstoffe allen Anforderungen der Normen und Unfallverhütungsvorschriften sowie dem Umweltschutz gerecht wird.

Bei allen firmenspezifischen Unterschieden zeichnen sich moderne Heizsysteme auch durch Gemeinsamkeiten aus: Sie verfügen über größere Wasservolumina (wegen der erforderlichen Pufferspeicher aufgrund von Hybrid- und Kaskadensystemen), wobei der Primär-Wärmeübertrager ein eher kleines Wasservolumen erhitzt. Hinzu kommen niedrige Rücklauftemperaturen (auch in Teilsträngen) und nicht zuletzt neue Werkstoffkombinationen. Die Kombination dieser Merkmale führt mit Blick auf das Heizwasser zu verstärkten Ablagerungen im System, zu Korrosionserscheinungen und auch zu veränderten mikrobiellen Wachstumsbedingungen.

Damit die Nachhaltigkeit der Energieeffizienz gegeben ist, wird für viele Heizsysteme eine Wasseraufbereitung eingesetzt. Das Verb "nachhalten" hat die Bedeutung "längere Zeit andauern oder bleiben" und begründet die Notwendigkeit der Heizungswasseraufbereitung. Denn wärmedurchgangshemmende Ablagerungen, Korrosionsvorgänge oder auch Korrosionsschlamm behindern eine exakt geregelte und aufeinander abgestimmte Heiztechnik und somit die gewünschte gleichbleibende Funktion.

Heizungswasser: Aufbereitung oder Behandlung?

Im Wesentlichen gibt es zwei Verfahren zur Konditionierung von Heizungswasser: das "Aufbereiten" und das "Behandeln". Die VDI 2035 Blatt 2 hat diese Begriffe unter Punkt 3 eindeutig definiert. Aufbereitetes Heizwasser ist ein enthärtetes oder entsalztes Wasser, dem keine Chemikalien zugesetzt werden. Behandeltes Wasser ist ein Wasser oder aufbereitetes Heizwasser, dem Chemikalien zugesetzt werden.

Da der Heizungsbauer mit der Heizanlage stets eine "Sondermaschine" errichtet, obliegt ihm die Auswahl des Verfahrens. Die VDI 2035 Blatt 2 gibt dem Fachhandwerk dabei einige beachtenswerte Entscheidungshilfen. Unter Punkt 8.4 wird beschrieben, dass eine Zugabe von Chemikalien auf Ausnahmen beschränkt sein soll, die Auswahl einer solchen Maßnahme Sachkunde erfordert und im Anlagenbuch zu begründen und zu dokumentieren ist.

Werden die klaren Aussagen des Punktes 8.3.2 ("Der Zusatz von Chemikalien ist als Korrosionsschutzmaßnahme in der Regel nur bei korrosionstechnisch offenen Warmwasser-Heizungsanlagen erforderlich") und des Punktes 8.4.3 zu Korrosionsinhibitoren beachtet ("Eine Inhibierung des Heizwassers ist nur bei ständigem, durch andere Maßnahmen nicht vermeidbaren Sauerstoffeintrag notwendig"), würden immer wieder veröffentlichte Aussagen in Frage gestellt, wonach eine Konditionierung - sprich: die Zugabe von Chemikalien - grundsätzlich durchzuführen sei.

Sicher gilt das für "offene" Heizsysteme - aber wer baut wirklich noch solche Anlagen? Nachhaltige Heizungssysteme werden korrosionstechnisch geschlossen geplant und gebaut.

Heizungswasser: Salzarm oder vollentsalzt?

Entscheidungskriterien für eine Heizwasseraufbereitung ergeben sich aus dem Gefährdungspotential durch Steinbildung und dem Salzgehalt ("Leitfähigkeit" ist eine Messgröße, um den Salzgehalt einfach zu erfassen). Für Salz gilt: Je geringer der Salzgehalt eines Wassers, desto geringer die Korrosionsgeschwindigkeit.

Praxiserfahrungen zeigen, dass eine Steinbildung nicht völlig verhindert werden muss, um Schäden zu vermeiden. Daher kann eine definierte Menge der Belag bildenden Wasserinhaltsstoffe in Abhängigkeit der Nennwärmeleistung und des Füll- und Ergänzungswasservolumens toleriert werden. Das gilt auch für den Salzgehalt.

Korrekt ist der Begriff "salzarme Fahrweise", was nicht mit einer "Vollentsalzung" des Systems zu verwechseln ist. Wie bei der Härte, wird auch beim Salzgehalt keine absolute kritische Grenze benötigt. Sicherlich kann für jeden Kessel oder für jede Komponente eine kritische Kalkmenge ermittelt werden, was aber i.d.R. von keinem Hersteller eindeutig benannt wird. Werden die zulässigen Werte aus der VDI 2035 herangezogen, kommt es im Extremfall dazu, dass für ein und denselben Kessel einmal max. 200 g Kalk und bei 1 l mehr Wasservolumen nur noch 2 g Kalk zulässig sind. Der Faktor 100 zeigt, dass hier noch viel Spielraum gegeben sein muss.

Die "salzarme Fahrweise" ist in der VDI 2035 als Richtwert mit kleiner 100 µS/cm im Heizungswasser und in der SWKI-BT102-01 (Schweizerischer Verein von Gebäudetechnik-Ingenieuren) mit kleiner 200 µS/cm festgelegt. Diskussionen, wonach eine Überschreitung um zehn Prozent des Richtwertes schlagartig eine Korrosion auslöst, sind entbehrlich, verläuft doch die Abhängigkeit der Korrosionsgeschwindigkeit vom Salzgehalt zwischen ca. 800 und 1.000 µS/cm nahezu linear.

Einen viel größeren Einfluss hat die Zusammensetzung des Wassers. Chlorid-Ionen können schon ab 30 mg/l für bestimmte Werkstoffe korrosionsfördernd sein. Sulfat- sowie Nitrat-Ionen aus dem Füllwasser können bei Temperaturen von unter 45 °C (auch in Rücklaufsträngen) durch anaerobe Bakterien in unerwünschte Substanzen umgewandelt werden. Wird das Füll- und Ergänzungswasser "demineralisiert" (entsalzt), werden auch diese Ionen sehr stark reduziert und somit entfallen diese Probleme.

Sauerstoff ist kritisch zu sehen

Ein wichtiges Ziel des Korrosionsschutzes in Warmwasser-Heizanlagen ist es, den Zutritt von Sauerstoff so gut wie technisch möglich zu unterbinden. Trotz richtiger Bau- und Betriebsweise ist der Zutritt kleinster Mengen von Luft nicht zu vermeiden, kann aber in aller Regel toleriert werden. In sachgemäß gebauten und betriebenen Anlagen (geschlossene Systeme) stellt sich nach der Inbetriebnahme und einer bei Betriebstemperatur durchgeführten Entlüftung sehr schnell ein Sauer-stoffgehalt kleiner 0,05 mg/l ein. Ein zu starker Luftzutritt würde sich vor allem durch verstärktes Auftreten von Gaspolstern bemerkbar machen, da die etwa 21 Prozent Sauerstoff der Luft durch Korrosion an schwarzem Stahl verbraucht werden, aber die etwa 79 Prozent Inertgase (Stickstoff) an den höchsten Punkten der Heizanlage ausgasen.

Praxis-Tipp: Bei automatischer Systementlüftung geht diese wichtige Information oft verloren. Dies ist ein wichtiger Grund, Systementlüfter absperrbar einzubauen. Nach einigen Wochen Betrieb sollten die Entlüfter abgesperrt werden. Denn: Bekommt ein Entlüfter nichts zu tun, was für geschlossene Systeme Normalzustand ist, kann es zu Verklebungen kommen und der Entlüfter wird für das System quasi zum "Belüfter". Übrigens: Ein "Luftproblem" kann nicht durch Einsatz eines Magnetitabscheiders gelöst werden.

Magnetit: Mythen & Fakten

Es ist unerlässlich, die Kontaminierung der Anlage mit Luft abzustellen (es kommt sonst zu Gaspolster- und Schlammproblemen). Die für Werbezwecke eingesetzten 2Schütteldemonstrationen" mit Schaugläsern - in einem mit Wasser gefüllten Gefäß wird Magnetitstaub durch kräftiges Schütteln im Wasser verteilt, ein eingeschobener Magnet entzieht es dem Wasser wieder - haben mit der Praxis des Problems und einer Problemlösung nicht viel zu tun. Die Fakten:

• Sauerstoff korrodiert mit Eisen über Vorstufen zu braunem Rost (Eisenoxidhydroxid) und Hämatit, das nicht magnetisch ist. Dieser braune Schlamm würde also mittels Magnet nicht entfernt.

• Magnetit (schwarz) hat ein sehr hohes spezifisches Gewicht (5,2 g/cm³) und setzt sich daher sehr schnell an allen möglichen Tiefpunkten ab (z. B. im Heizkörper).

• Ein Schlammabscheider würde alle Ablagerungen abscheiden - auch die nicht magnetischen Teile.

Wird das "Vorführglas" einfach abgestellt, ohne den Magneten einzuschieben, klärt sich das Wasser auch ohne Zutun.

Auch Teststicks auf Magnetbasis zur Kontrolle, um schnell festzustellen, ob Magnetit in einer Heizanlage vorhanden ist, sind nicht wirklich seriös. In jedem Heizsystem werden beim Öffnen einer Leitung schwarze Partikel ausgetragen. Das ist i.d.R. ein gutes Zeichen, wenn danach klares Wasser kommt.

Wie schwer es ist, Magnetit aus einem System zu entfernen, zeigen die Bedienungsvorgaben, um ein System zu reinigen (Abb. 2). Beachtenswert sind auf Bohrmaschinen aufgesetzte Rüttelvorsätze, die jeden Heizkörper rütteln, um den Magnetitschlamm in Bewegung und zum Ausspülen zu bringen - ein gefährliches Unterfangen!

Kommt es zu einer starken Magnetitbildung, ist eine ganzheitliche Ursachenforschung mit der Maßgabe, den Sauerstoffeintrag abzustellen, unumgänglich. Wird ein neuer Kessel in ein vorhandenes System eingebracht, sollte grundsätzlich ein Schlammabscheider vorgesehen werden (Abb. 3).

Das Reinigen von Heizsystemen ist - wie auch das Spülen solcher Systeme - nicht einfach. Die DIN EN 14336 ("Heizungsanlagen in Gebäuden - Installation und Abnahme der Warmwasser-Heizungsanlagen") gibt in ihrem Anhang C eine Anleitung für das Spülen und Reinigen (s. Tabelle). Zu beachten ist, dass eingebrachte Reinigungslösungen auch wieder vollständig aus dem System auszuspülen sind (am sichersten nachzuweisen über eine aussagefähige Messung).

Wie vergleichsweise einfach, sicher und nachhaltig eine Heizungswasseraufbereitung über die salzarme Fahrweise in der Praxis realisierbar ist, zeigt sich, wenn bei Durchsicht der Tabelle bei der Spalte "Heizwasserbehandlung" alles klein Geschriebene bedacht wird.

Es ist ersichtlich, dass eine "Wasserbehandlung" wesentlich mehr Arbeitsaufwand mit sich bringt. Deshalb schreibt die VDI 2035, dass dies nur die "Ausnahme" sein soll - also für spezielle Probleme. Wer als Handwerker ohne diese sachkundige Prüfung mit Chemikalien arbeitet, kann später für aufgetretene Probleme in die Verantwortung gezogen werden.

Die neue Betriebssicherheitsverordnung

Gemäß der seit dem 1. Juni 2015 gültigen, überarbeiteten Betriebssicherheitsverordnung muss der Arbeitgeber gewährleisten, dass Arbeitsmittel sicher verwendet werden. Hierbei hat er grundlegende Schutzmaßnahmen zu beachten (gestellte Schutzausrüstung, Betriebsanweisungen und notwendige Einweisungen). Er muss dafür Sorge tragen, dass Beschäftigte die zur sicheren Verwendung notwendigen Sicherheitsinformationen sowie Kennzeichnungen und Gefahrenhinweise erhalten und beachten. Auch der Arbeitnehmer ist gemäß der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (DGUV) für seine eigene Sicherheit verantwortlich.

Als Informationsquelle für Gefahrenstoffe werden die EG-Sicherheitsdatenblätter genannt, die der Hersteller oder Vertreiber von Chemikalien zur Verfügung zu stellen hat (Abb. 4). Bei fehlenden Unterlagen müssen diese angefordert werden. Der Inverkehrbringer muss dem Anwender die Informationen liefern, die für eine Gefährdungsbeurteilung benötigt werden.

Gefahrenstoffe sind am einfachsten über die sogenannten R-Sätze (Hinweise auf die besonderen Gefahren) und die S-Sätze (Sicherheitsratschläge) erkennbar. (Hinweis: Seit Juni 2015 gelten nach der Verordnung EG Nr. 1272/2008 die sogenannten H- und P-Sätze [Gefährdungs- und Sicherheitshinweise], die im Rahmen des global harmonisierten Systems zur Einstufung und Kennzeichnung von Chemikalien [GHS] verwendet werden müssen.) Eine Gefahrstoffermittlung muss nach den gängigen Unfallverhütungsvorschriften durchgeführt, organisiert und dokumentiert werden.

Die entsprechenden Angaben werden unter den Punkten (3) mögliche Gefahren, (4) Erste-Hilfe-Maßnahmen, (8) Expositionsbegrenzung und persönliche Schutzausrüstung, (15) Vorschriften und (16) sonstige Angaben gefunden.

Dass bei Anwendung von marktgängigen "Vollschutzmitteln" die Vorgaben des Arbeitsschutzgesetzes und der Gefahrenstoffverordnung sowie selbstverständlich der Betriebssicherheitsverordnung beachtet werden müssen, erkennt der Handwerker wirklich erst nach Auswertung des Sicherheitsdatenblattes (Abb. 4). Er darf Chemikalien nur nach dieser Auswertung und Beachtung der Vorgaben einsetzen. Das ist seine Pflicht.

Grundsätzlich ist der Betreiber einer Anlage für den ordnungsgemäßen Zustand seines Heizungswassers verantwortlich. Der Heizungsbauer hat also die Pflicht, eine Bedienungsanleitung für das "Produkt" sowie das Sicherheitsdatenblatt an den Betreiber zu übergeben.

Ein weiterer wichtiger Punkt: Wird das Heizungswasser zum Erwärmen von Trinkwasser eingesetzt, obliegt es dem Heizungsbauer, zu entscheiden, welche Fluidkategorie eine Chemikalie hat, die als Produkt selbst bzw. schon deren leerer Behälter als gefährlicher Abfall zu entsorgen sind. Für Fluidkategorie 4 schreibt die Norm einen doppelwandigen Wärmeübertrager vor. Der Umgang mit Chemikalien braucht Sachkunde - das wird auch in der VDI 2035 Blatt 2 gefordert (Abb. 5).

Wer eine nachhaltige Technik, also ein nachhaltiges Heizungssystem errichten möchte, wird den Einsatz solcher Produkte auf die in der Norm vorgesehenen Ausnahmen beschränken. Das wäre ein Punkt des Modells der Nachhaltigkeit, das die ökologische und die soziale Komponente (Arbeitsschutz, Endverbraucherschutz) umfasst.

Problemfall Benzotriazol

Generell ökologisch bedenklich ist der Einsatz von Produkten, die mit der Einstufung R 52/53 schädlich für Wasserorganismen in Gewässern sind und langfristig schädliche Auswirkungen haben. Der in großen Mengen eingesetzte Kupferinhibitor Benzotriazol (2,5 bis 10% laut Sicherheitsdatenblätter) gilt als relativ gut wasserlöslich und schwer abbaubar. Er wird daher in Kläranlagen nur zu einem kleinen Anteil eliminiert und gelangt so in großen Mengen in Flüsse und Seen. Der mittlerweile weltweit diskutierte Stoff ist in allen Flüssen nachweisbar und wird in so hohen Konzentrationen als Heizungsschutz eingesetzt, dass es dafür keine Nachhaltigkeitssiegel geben wird. Wer im Internet nach "VSR Benzotriazol" sucht, sieht unmittelbar, wie bekannt und umstritten diese Substanz ist. In einer Fernsehsendung gab ein Sprecher des Bundesumweltamtes ein klares Statement ab: "Kleinste Mengen sind schon zu viel. Der Stoff sollte gar nicht mehr drin sein." Es ging dabei nicht um den Heizungsschutz, sondern um Spül-Tabs. In manchen Inhibitor- oder Reinigungsmitteln für Heizungen entspricht die Zugabe für 1 m³ Heizungswasser der Menge, die in 50.000 Spül-Tabs enthalten sind.

Sicher ist: Wenn wir den Einfluss solcher Substanzen feststellen und Grenzwerte nicht mehr diskutiert werden, sondern festgelegt sind, kann das Rad nicht mehr zurückgedreht werden. Daher ist es ein Gebot der Nachhaltigkeit, wo immer es geht auf die Verwendung solcher Stoffe zu verzichten (Abb. 6).

Der neue ökologische Standard bedeutet: frei von Nitrat, Nitrit, Borat, Molybdat, Phosphat, sekundären Aminen, 2-Ethylhexansäure, Härtestabilisatoren, Dispergatoren, Konservierungsstoffen, Farbindikatoren und dem wassergefährdenden Benzotriazol.

Selbst das anstelle von Borverbindungen eingesetzte "Nitrat" unterliegt nach der Technischen Regel für Gefahrstoffe (TRGS 615) einer Verwendungsbeschränkung, um die Entstehung von N-Nitrosaminen (krebserregend) zu vermeiden. Korrosionschemisch entsteht in vielen Fällen bei niedrigen Temperaturen über die Stufen des giftigen Nitrits letztendlich Ammonium, das für Kupfer und Kupferlegierungen spannungsriss-korrosionsfördernd ist.

Mündige und kritische Verbraucher bzw. Betreiber von Heizungsanlagen, die solche Stoffe enthalten, haben nach dem Produktsicherheitsgesetz vom Dezember 2011 folgende Rechte: Produkte dürfen nur auf dem Markt bereitgestellt werden, wenn sie sicher und gesundheitlich unbedenklich sind, wenn die erforderlichen Unterlagen beigefügt sind und die formalen Anforderungen erfüllt werden, wie zum Beispiel die vorgeschriebene Kennzeichnung. Also ist es zwingend erforderlich, das Sicherheitsdatenblatt des eingesetzten Mittels zu übergeben und im Kesselbereich eine Kennzeichnung entsprechend den Vorgaben vorzunehmen.

Jeder Heizungsbauer muss alle diese Fakten bei seiner Entscheidung, als Wärmeträgermedium aufbereitetes oder behandeltes Heizungswasser einzusetzen, unbedingt berücksichtigen.

Die einfachste, sicherste und nachhaltigste Variante ist der Einsatz von "aufbereitetem Heizungswasser". Treten dann in Ausnahmefällen noch Schwierigkeiten auf (diese werden bei der nach Norm geforderten Überprüfung erkannt), kann nach einer erfolgten Ursachenforschung noch immer auf die Variante "aufbereitetes Heizungswasser + Zusatz von Chemikalien = behandeltes Heizungswasser" mit einer dann zur Verfügung stehenden Begründung zurückgegriffen werden.

Aussagen, wonach die Norm grundsätzlich den Einsatz von Inhibitoren fordert, sind zu überprüfen. Generell müssen dann für alle diese Stoffe Sicherheitsdatenblätter sachkundig ausgewertet und beachtet werden. Heizungsbauer, die den Einsatz von Inhibitoren und Zusätzen genau nehmen, werden erkennen, dass die grundsätzliche, effektive Reinigung des Systems für die Wirkung unbedingt erforderlich ist. Das bedeutet einen größeren Arbeitsaufwand. Viele Hersteller übernehmen keine Haftung, wird das eingesetzte Reinigungsmedium nicht vollständig wieder ausgespült.

Letztendlich ist die Entscheidung für eine Aufbereitung nach Norm - ohne Zusatzstoffe - ein einfacheres, sicheres und nachhaltigeres Konzept für die Umwelt, den Ausführenden und den Endverbraucher. So können Heizungsbauer der "Blue Responsibility" einer nachhaltigen Lösung gerecht werden (Abb. 7).