9. Juli 2024

Wasseraufbereitung im System verspricht effizienteren und störungsfreien Betrieb von Heizungsanlagen

Anlagenwasser soll laut VDI 2035 eine definierte Qualität aufweisen – so weit die Theorie. In der Praxis zeigt sich, dass hier immer noch Nachholbedarf besteht. Daher engagiert sich der Heizungshersteller Remeha bei der Aufklärung über die Zusammenhänge auf diesem Feld. Ziel ist es, Heizungsanlagen mit optimal aufbereitetem Kreislaufwasser zu betreiben.

Eine ganze Reihe von Faktoren wirkt auf das Anlagenwasser ein und beeinflusst es – in der Regel negativ. Wie stark sich das Wasser nach dem Einfüllen verändert und welche Folgen dies nach sich zieht, lässt sich am Aufkommen von Störungen, mangelnder Wärmeübertragung, Steinbildung (Kalkablagerungen), Magnetit, Korrosionsschäden usw. ablesen. Bei größeren Anlagen im Wohnungsbau, im Gewerbe oder der Industrie kann jede Störung oder gar ein Ausfall teuer werden.

Ein Blick in die VDI 2035

Die wesentlichen technischen Regeln in Sachen Anlagenwasser für Heizsysteme finden sich in der VDI 2035 Blatt 1 vom März 2021. Hier sind die normativen Festlegungen enthalten sowie Maßnahmen und Empfehlungen, angefangen von der Planung über die Inbetriebnahme bis zum Umgang mit Heizungen im Bestand. Das Ziel ist klar definiert: Schäden durch Steinbildung und Korrosion in Warmwasser-Heizungsanlagen sind zu vermeiden. Die Anwendung der Norm ist verbindlich, zumal die Einhaltung vonseiten der Kesselhersteller häufig zu den Grundlagen der Garantiebedingungen gehört. Im Wesentlichen muss Heizungswasser bestimmte Eigenschaft en bezüglich Klarheit, Härte, pH-Wert und elektrischer Leitfähigkeit aufweisen.

Des Weiteren hält die aktuelle VDI 2035 fest, dass verschiedene wasserseitige Korrosionsarten auft reten können. Diese entstehen jeweils unter bestimmten Voraussetzungen und Bedingungen sowie in unterschiedlicher Intensität. Inzwischen wird auch darauf hingewiesen, dass Schwefel eine der Hauptursachen für mikrobiell korrespondierende Korrosion darstellt. Verlässliche Aussagen über den Status lassen sich nur mithilfe von Proben treffen, wobei sowohl Rohwasser als auch Füll- und Heizwasser zu analysieren sind. Die Auswirkungen von Mikroorganismen – zu erkennen als sogenannte Biofilme – thematisiert die Richtlinie ebenfalls. Je nach ihrer Dicke mindern sie die Wärmeübertragung, verändern die Wasserbeschaffenheit und führen zu Korrosion. Als gefährdet werden Anlagenteile eingestuft, die mit dauerhaft en Temperaturen unter 40 °C betrieben werden. Bekämpfen kann man Biofilme vor allem durch die Verringerung des Nährstoffangebots.

Je nach verbauten Werkstoffen in der Anlage ist insbesondere der pH-Wert zu beachten: Bei Aluminiumlegierungen liegt er bei 7,5 bis 9,0. Ohne diese reicht die Spannweite von 8,2 bis 10,0. Allerdings muss in diesem Zusammenhang die Eigenalkalisierung beachtet werden: Durch die Karbonathärte des Füllwassers steigt der pH-Wert nach dem Befüllen fast immer an. Je mehr Härtebildner sich im Wasser befinden, desto höher ist der Anstieg. Die Geschwindigkeit, in der dieser Prozess abläuft, hängt von der Systemtemperatur ab. Ohne Maßnahmen wie Korrosionsschutz durch ein Behandlungsprodukt sind die Folgen vorprogrammiert, insbesondere bei einem pH-Wert über 9,0 und Aluminium-Silicium-Wärmetauschern (ALSI). Der pH-Wert sagt aus, ob ein Wasser sauer oder alkalisch ist. Jeder Werkstoff ist nur in einem bestimmten pH-Bereich stabil gegenüber Korrosion. Bei ALSI-Legierungen liegt dieser Bereich bei 7.5 bis 9.0. Werden diese Werte über- oder unterschritten, könnte es zu Schäden am Material (Kessel/Rohrleitungen, etc.) kommen. Doch auch die Vielzahl von anderen Werkstoffen macht die Beurteilung schwierig, etwa hinsichtlich des Gehalts an Eisen und Sauerstoff. Gerade Letzterer wirkt sich negativ aus, denn ca. 10 g Sauerstoff können rund 36 g Magnetit bilden. Der Sauerstoffgehalt im Heizungssystem ist abhängig vom Anlagenvolumen und den Systemtemperaturen. Grundsätzlich gilt, dass kaltes Wasser mehr Sauerstoff aufnehmen kann a ls warmes. Das Anlagenvolumen variiert je nach technischer Ausstattung. Generell lässt sich sagen, dass durch den Einsatz von Pufferspeichern in Hybridheizungen oder Wärmepumpenanlagen die Anlagenvolumina eher größer werden. Der Sauerstoffgehalt von Füllwasser mit einer Temperatur von 10 °C beträgt ca. 10 mg/l, bei einem Anlagenvolumen von 1 m³ entspricht der Sauerstoffeintrag durch das Füllwasser damit ungerechnet 10 g. Der Sauerstoffeintrag durch Werkstoffe und Dichtverbindungen ist ebenfalls möglich.

Heizungswasser-Handbuch

Gedacht ist es als „Ratgeber für Planer, Anlagenbauer und Installateure“. Auf rund 80 Seiten werden zunächst die Grundlagen in Bezug auf die VDI 2035 vermittelt und anschließend Lösungen aufgezeigt. Ein Praxis-Leitfaden rundet das Handbuch ab. Interessenten wenden sich an: solutions@remeha.de

Wasserbehandlung und Anlagenbuch

Die aktuell gültige VDI 2035 beinhaltet auch die Wasserbehandlung mit chemischen Substanzen im Bedarfsfall. Dabei ist zu beachten: Wenn es eine mögliche Verbindung zum Trinkwassernetz gibt, ist unbedingt eine Sicherheitseinrichtung zu installieren, denn ein Rück drücken oder Rückfließen von gesundheitsgefährdenden Stoffen muss verhindert werden. Dazu lässt sich die „Tabelle zur Bestimmung der Flüssigkeitskategorie für den erforderlichen Schutz“ heranziehen. In der Wassergefährdungsklasse 1 sind i. d. R. keine gesteigerten Anforderungen zu erfüllen.

Die Dokumentation der umgesetzten Maßnahmen sowie aller Vorgänge rund um die Heizungsanlage ist im Anlagenbuch zu vermerken. Hier sind Mindeststandards einzuhalten, um die ordnungsgemäße Handhabung nachzuvollziehen. Diese reichen von der Trinkwasserbeschaffenheit über die vorgesehene Betriebsweise und Inbetriebnahme bis zur Instandhaltung und dem Nachspeisen von Ergänzungswasser.

Nachgefragt

IKZ: Es gibt in Deutschland durchaus Regionen mit weichem Wasser. In diesen Fällen ist eine Enthärtung zumindest bei Anlagen ‹ 50 kW Leistung oftmals nicht erforderlich. Bei welchen Parametern kann es dennoch notwendig oder sinnvoll sein, eine Wasserbehandlung durchzuführen?

Sebastian Stricker: Auch in Regionen mit weichem Wasser ist eine Wasserbehandlung sinnvoll, wenn bestimmte Parameter auftreten. Dazu gehören beispielsweise hohe Konzentrationen von Chloriden, Phosphaten oder Nitrat, die sich negativ auf das Heizungswasser auswirken können. Trotz geringer Härte kann eine hohe Salzfracht vorliegen. Dies erhöht die Korrosionswahrscheinlichkeit in der Anlage. In solchen Fällen kann eine Wasserbehandlung dazu beitragen, die Anlage zu schützen und ihre Lebensdauer zu verlängern.

IKZ: In Anlagenteilen, die mit dauerhaften Temperaturen unter 40 °C betrieben werden, können Biofilme entstehen. Da fallen dem Fachmann spontan Wärmepumpenanlagen ein. Wie häufig gibt es in diesen Heizungsanlagen tatsächlich einen wie auch immer gearteten Korrosionsschaden durch Biofilme?

Sebastian Stricker: Biofilme können in Heizungsanlagen mit niedrigen Betriebstemperaturen tatsächlich ein Problem darstellen, insbesondere in Wärmepumpenanlagen mit Flächenheizungen oder Kühlsystemen. Korrosionsschäden durch Biofilme sind eher selten, einen größeren Einfluss hat der Biofilm jedoch auf die Wärmeleitfähigkeit. Er mindert somit die Effizienz der Heizungsanlage. Der Rohrwerkstoff spielt eine wichtige Rolle, da bestimmte Materialien wie Edelstahl oder Kupfer weniger anfällig für Korrosion sind als andere. Der in Kunststoffrohren eingesetzte Weichmacher dient gewissen bakteriellen Belastungen als Nahrungsquelle und kann das Bakterienwachstum beschleunigen. In der Praxis wurde diesem Thema in der Vergangenheit weniger Aufmerksamkeit geschenkt, doch mit der VDI 2035 (03-2021) bzw. der VDI/BTGA 6044 wird die Thematik erstmals auch im Regelwerk behandelt.

IKZ: Der Unterschied zwischen salzarmer und salzhaltiger Betriebsweise ist vielen Fachleuten nicht ersichtlich. Ist es nur die elektrische Leitfähigkeit oder was genau steckt dahinter und wann empfiehlt sich welche Betriebsweise?

Sebastian Stricker: Der Unterschied zwischen salzarmer und salzhaltiger Betriebsweise in Heizungsanlagen liegt in der Gesamtsalzfracht des Heizungswassers. Die elektrische Leitfähigkeit gibt diese Salzfracht an. Bei einem teilentsalzten Wasser (salzarme Fahrweise) wird immer eine definierte Salzfracht eingestellt. Dadurch ist die Behandlung mit einem Vollschutzprodukt erst möglich.

Bei einer salzhaltigen Fahrweise ist die Salzfracht nicht definiert und unterliegt in der Regel hohen Schwankungen, sodass eine gezielte Aufbereitung kaum möglich ist. Mit der Remeha „IONA“ stellen wir ausschließlich eine salzarme Fahrweise sicher. Dies geschieht durch die vollautomatische Verschneidung von vollentsalztem Wasser mit Rohwasser. 

Kritischer Blick auf die Richtlinie

Die geringe Anzahl der zu erhebenden Parameter – Leitfähigkeit, Härte und pH-Wert – wird von Fachleuten, die sich intensiv mit der Wasseranalyse beschäftigen, als unzureichend eingestuft. Mit diesen Daten lässt sich nicht zuverlässig feststellen, ob Probleme vorliegen und ob Korrosion stattfindet. Zudem liefert nur ein Vergleich zwischen Füllwasser und Kreislaufwasser über einen längeren Zeitraum eine Beurteilungsgrundlage. Neben den genannten Parametern sollte eine fundierte Analyse weitere Werte berücksichtigen. Dazu zählen u.a. Karbonathärte, Calcium, Magnesium, Sulfat, Chlorid und Eisen. In Summe gibt es 15 Parameter, die sinnvollerweise zu erfassen sind. Remeha geht darüber hinaus und prüft mehr als 21 Parameter über ein unabhängiges akkreditiertes Labor. Dieses erstellt anschließend einen Bericht mit Erläuterungen und einem Fazit zu den Proben.

Umsetzung in der Praxis

Aus der VDI 2035 geht klar hervor, dass Planer und Installateure in Sachen Anlagenwasser die regelkonforme Umsetzung im Blick haben müssen. Und hier kommt das Remeha-Konzept ins Spiel. Es stellt eine genau definierte Füllwasserqualität zur Verfügung, die für alle Heizungs- und Kältesysteme sowie für sämtliche verbauten Materialien geeignet ist. Das gelingt durch die Komponente „IONA“ für die Aufbereitung und Nachspeisung. Ergänzt wird sie durch „FILMA“ für die Abscheidung von Schwebstoffen, auch Magnetit. Die Wasseraufbereitungsmodule bietet Remeha in drei Leistungsbereichen an, mit denen sich Anlagen vom Einfamilienhaus bis zu Industriebauten ausstatten lassen. Durch professionell aufbereitetes Heizungswasser lässt sich die Effizienz um bis zu 10 % steigern. Außerdem werden wasserbedingte Schäden an den Anlagenkomponenten vermieden. So können sich die Investitionskosten in der Regel schnell amortisieren. Die Grundprinzipien gelten für alle Ausführungen. Durch den Einsatz dieser Geräte wird die gewünschte bzw. geforderte Energieeffizienz sichergestellt und gleichzeitig die Lebensdauer des Systems erhöht. Die Kosten für die Integration machen sich demnach rasch positiv bemerkbar, das gilt für die Neuanlage ebenso wie für den Bestand.

Die Wasseraufbereitung

Füll- und Nachspeisewasser wird mit „IONA“ bereitgestellt – das Gerät liefert teilentsalztes und mit einem HDK-Vollschutzprodukt behandeltes Wasser. H steht für Härtebildner (Stabilisieren der Härtesalze und Verhindern von Ablagerungen), D für Dispergieren (In-der-Schwebe-Halten von nicht gelösten Partikeln) und K für Korrosionsschutz. Dabei arbeitet „IONA“ unabhängig von der Art der Wärmeübertragung. Bei der Wahl der Gerätegröße ist zwischen Neuanlage und Bestand zu unterscheiden, das zweite Kriterium ist die Nennleistung. Folgende Eckdaten zu „IONA“ sind relevant:

• Das Gerät erzeugt das optimale Füllwasser durch Vollentsalzung und anschließender Verschneidung auf einen definierten Restsalzgehalt von 50 bis 180 μS/cm. Bei Erreichen des festgelegten Grenzwertes wird automatisch abgeschaltet.
• Die Kapazität der Aufbereitungseinheit wird ständig überwacht, inklusive automatischer Abschaltung.
• Die Dosierung des Vollschutzprodukts erfolgt automatisch mengenproportional, mit Füllstandüberwachung des Behälters.
• Die Durchflussmenge wird für jeden Füllvorgang erfasst.
• Die vollautomatische Nachspeisung und Druckhaltung im System wird über frei wählbare Ein- und Ausschaltdrücke realisiert, mit gleichzeitiger Leckageüberwachung und Meldung an die GLT bzw. per LTE-Modul.
• Optionale Ausstattungen sind möglich, etwa zur Beschleunigung der Füllzeit oder der Erhöhung der Kapazität.
• Die Installation erfolgt in den Rücklauf, mit Absperrhähnen vor und hinter der Einheit sowie einem Probenahmehahn.

Die Filtration

Ergänzt wird die Wasseraufbereitung mit dem Wasserfiltrationsmodul „FILMA“. Es entfernt im laufenden Betrieb Schmutz partikel, die von ausgefallenen Wasserinhaltsstoffen, Verschlammung und Korrosion herrühren. Dabei filtert es auch feinste metallische Rückstände wie Magnetit aus dem Kreislaufwasser. Die größeren Geräte werden ohne Beeinflussung der Hydraulik des Heizungskreislaufs im Teilstrom in den Rücklauf installiert. Die Filterelemente sind mit 10, 5 und 1 Mikrometer Porengröße erhältlich. Ihr Einsatz sowie die Anzahl der Elemente hängt vor allem vom Verschmutzungsgrad ab. Die Gerätefunktion wird anhand des Durchflusses überwacht, wobei die anlagenspezifischen Eingabewerte zugrunde liegen. Zudem gibt es Messpunkte am Filter, um den Austauschzeitpunkt zu ermitteln. In der Regel lässt sich der Filter im Rahmen der üblichen Wartung wechseln.

Autor: Sebastian Stricker, Leitung Anlagen und Systeme, Remeha GmbH

Bilder: Remeha, Emsdetten

www.remeha.de

Anmerkung der Redaktion: Weitere Artikel zum Thema finden Sie in unserem IKZ-Sonderheft „Sanieren im Bestand 2024“, erhältlich als E-Paper im IKZ-select Kiosk oder als gedruckte Fachzeitschrift.