Heizungswasser aufbereiten - Heizung befüllen

Füllwasser für moderne Heizungsanlagen

Wer heute eine Heizung richtig befüllen möchte, wird mit einer Vielzahl an Methoden der Heizungswasseraufbereitung konfrontiert. Zum Befüllen einer Heizung sollte der Installateur und der Eigentümer die verschiedenen Methoden der Füllwasseraufbereitung für Heizungsanlagen kennen und sich darüber bewusst sein, warum heutzutage das Heizungswasser aufbereitet werden muss und welche Konsequenzen sich aus einer Veränderung der Wasserzusammensetzung durch eine Aufbereitung des Heizungsfüllwassers beim späteren Betrieb der Anlage ergeben können.

CLARIMAX 1200 HW
CLARIMAX 1200 HW - Wasserfilter zur Heizungsbefüllung mit Wasser gemäß gängigen Richtlinen

Warum Heizungswasser aufbereiten?

Moderne Heizsysteme arbeiten wesentlich effizienter, als ihre Vorgängermodelle. Sie verbrauchen weniger Energie, um den benötigten Wärmebedarf bereit zu stellen. Neben elektronischen Fühler- und Steuereinheiten sind heutzutage auch solche Bauteile wesentlich kompakter und effektiver, in denen die Wärme an das Wasser abgegeben wird. So sind in den sogenannten Wärmetauschern die Wandstärken und die Durchmesser der Fließkanäle so gering wie möglich, um eine annähernd verlustfreie Übertragung der Wärme zu gewährleisten.

Durch die heute vielfach eingesetzten Pufferspeicher ist zudem ein sehr großes Wasservolumen im Verhältnis zu der wärmeübertragenden Fläche im Wärmetauscher des Heizkessels vorhanden. Durch die große Menge Heizungswasser kann eine Vielzahl störender Inhaltsstoffe vorhanden sein, welche sich beispielsweise in Form von Kalk im Wärmetauscher absetzen und dort zu Störungen führen. Da der Wärmetauscher im Verhältnis zur Menge der störenden Wasserinhaltsstoffe meist nur eine kleine Fläche aufweist, nimmt dieser relativ schnell Schaden – wesentlich schneller, als dies bei alten Wärmeerzeugern der Fall war.

Wie bei allen modernen Bauteilen nimmt auch bei Heizungsanlagen mit zunehmender technischer Raffinesse die Störungsanfälligkeit zu. Moderne effiziente Produkte verlangen nach sachgemäßer Handhabung und idealen Betriebsbedingungen. So verhält es sich auch bei modernen Heizungsanlagen.

Das Wasser ist heute nicht nur Wärmeträger, es ist ein wichtiges Betriebsmittel der Heizung.

Welche Konsequenzen hat falsches Heizungswasser?

Heizung rostet
Heizungsumwälzpumpe, die durch Sauerstoffkorrosion und schlechte Heizungswasserqualität geschädigt wurde.

Wenn das Heizungswasser nicht aufbereitet wird und dadurch nicht den Qualitätsanforderungen entspricht, wird meist die Energieeffizienz stetig verschlechtert. Wie im Wasserkocher oder anderen Produkten, bei denen Wasser erhitzt wird, bilden sich Kalkablagerungen. Dieser Kalk legt sich auf die wärmeübertragenden Flächen im Heizkessel oder Wärmetauscher, schränken deren Funktion ein oder blockieren gar den kompletten Durchfluss. Einige Quellen sprechen bei einer Kalkschicht von 1 mm Stärke bereits von Energieeinbußen von bis zu 7,5%! Ein hoher Kalkgehalt, also eine hohe Gesamthärte des Heizungswassers, kann die Funktion der Heizung durch Kalksteinbildung stark einschränken.

Im gesamten Heizungssystem kann das falsche Heizungswasser auch Korrosion begünstigen. Neben dort auftretenden Schäden, wie defekte Pumpen oder verschlammte Heizkreise, können die Korrosionsprodukte (Rost) auch in den Heizkessel gelangen und dort Schäden verursachen. Im Hinblick auf den Korrosionsschutz in der Heizungsanlage sind die elektrische Leitfähigkeit und der pH-Wert des Heizungswassers wichtige Parameter, wobei auch stets der anzunehmende Sauerstoffgehalt in der Heizung nicht vernachlässigt werden darf – denn der Sauerstoff ist letztendlich das Nahrungsmittel der Korrosion.

Neben technischen Problemen erwartet den Betreiber der Heizung bei falscher Aufbereitung des Heizungsfüllwassers ein Garantieverlust für den Heizkessel oder andere kostspielige Bauteile. Alle Hersteller der Heizkessel schreiben in Ihren Garantiebedingungen die für den Erhalt der Garantie notwendige Wasserqualität vor und berufen sich hierbei in vielen Fällen auf Richtlinienempfehlungen.

Welche Richtlinien zur Heizungswasseraufbereitung gibt es?

Im deutschsprachigen Raum sind die Richtlinien VDI 2035 (Deutschland), die ÖNORM H 5195-1 : 2016-07 (Österreich), die SWKI (Schweiz) und die AGFW (Arbeitspapier Fernwärme) für die Aufbereitung des Heizungswassers maßgeblich. Die Mehrzahl der Kesselhersteller nutzt die VDI 2035 als Grundlage für ihre Garantiebedingungen.

Neben konstruktiven Vorgaben und Ratschlägen geben alle Richtlinien im Kern eine Wasserqualität vor, bei der Schäden durch Kalk und Korrosion nicht erwartet werden müssen.

Die VDI 2035 ist in zwei Blätter aufgeteilt. Blatt 1 beschäftigt sich mit dem Thema „Vermeiden von Schäden durch Kalkstein in Heizungsanlagen“, Blatt 2 dient der „Vermeidung von Schäden durch Korrosion“.

Bezüglich der Vermeidung von Schäden durch Kalkstein sind die Anforderungen der VDI 2035 recht umfangreich. Hier wird die tolerable Gesamthärte des Heizungswassers in Abhängigkeit zur Heizleistung und zum Wasserinhalt der Anlage gesetzt. So stellt die VDI 2035 die Anforderungen gemäß nachfolgender Tabelle:

 

VDI 2035 Blatt 1 - Vermeiden von Schäden durch Steinbildung
Gesamtheizleistung in kWGesamthärte in °dH
Anlagenvolumen <20 l/kW
Gesamthärte in °dH
Anlagenvolumen <50 l/kW
Gesamthärte in °dH
Anlagenvolumen >50 l/kW
<50Richtwert <16,8<11,2< 0,11
>50<200<11,2< 8,4< 0,11
>200<600< 8,4< 0,11< 0,11
>600< 0,11< 0,11< 0,11

Bei der Auslegung spielt zunächst die Gesamtheizleistung – also die Summe aller Wärmeerzeuger – die ausschlaggebende Rolle. Eine Besonderheit der VDI 2035 ist jedoch das sogenannte spezifische Anlagenvolumen. Hierbei wird die Heizleistung des kleinsten Wärmeerzeugers in Relation zum Wasserinhalt der Anlage gesetzt. Beträgt das Verhältnis >20 l/kW, so sind immer die nächsthöheren Anforderungen anzusetzen, als dies bei Auslegung über die Gesamtheizleistung der Fall wäre. Beträgt das Verhältnis gar >50 l/kW oder ist ein elektrisches Heizelement vorhanden, so gilt stets die schärfste Anforderung von <0,11°dH.

In Blatt 2 setzt sich die VDI 2035 mit dem Thema Schutz vor wasserseitiger Korrosion auseinander. In Summe stellt sie Anforderungen gemäß folgender Tabelle an das Heizungswasser.

 

VDI 2035 Blatt 2 - Vermeiden von Korrosionsschäden
SalzarmSalzhaltig
Elektrische Leitfähigkeit bei 25°CµS/cm<100100 - 1500
Aussehenfrei von sedimentierenden Stoffen
pH-Wert bei 25°C

8,2 - 10
8,2 - 8,5 bei Anwesenheit von Aluminiumlegierungen

Sauerstoffmg/l<0,1<0,02

Der pH-Wert des Heizungswassers wird auf einen Bereich von 8,2 bis 10, bei Anwesenheit von Aluminiumlegierungen auf einen Bereich von 8,2 bis 8,5 festgelegt. Der pH-Wert des Heizungswassers ist dafür verantwortlich, ob die metallischen Oberflächen in der Heizungsanlage ihre natürlichen Deckschichten aufbauen und aufrecht erhalten können. Insofern dieser Mechanismus nicht durch einen falschen pH-Wert, eine hohe elektrische Leitfähigkeit, einen hohe Sauerstoffkonzentration oder Erosion gestört wird, bieten die natürlichen Deckschichten einen effektiven natürlichen Schutz vor Korrosion.

Die tolerable elektrische Leitfähigkeit wird vom Sauerstoffgehalt in der Heizung abhängig gemacht. Sollten nur Spuren von Sauerstoff (<0,02 mg/l) im Heizungswasser vorhanden sein, so toleriert die VDI 2035 eine elektrische Leitfähigkeit des Wassers bis 1.500 µS/cm. Bei einer höheren Sauerstoffkonzentration soll die elektrische Leitfähigkeit <100 µS/cm sein.

Im Verhältnis von Gesamthärte und elektrischer Leitfähigkeit ist hilfreich zu wissen, dass die härtebildenden Salze (Karbonate und Bikarbonate von Calcium und Magnesium) rund 95% aller Salze im Wasser ausmachen. Daher kann man in unbehandelten Wässers zwischen Gesamthärte und elektrischer Leitfähigkeit umrechnen. Es gilt hierbei 1°dH = ~33 µS/cm. Diese Umrechnung funktioniert nicht mehr, sobald dem Wasser Chemikalien zugegeben oder das Wasser durch Enthärtung aufbereitet wurde. Im letzten Fall werden Calcium- und Magnesium- durch Natriumionen ausgetauscht. Im Resulat sinkt zwar die Gesamthärte, die elektrische Leitfähigkeit bleibt jedoch unverändert hoch. Hier steckt die Tücke im Detail der Wasseraufbereitung. Die Enthärtung senkt zwar die Gesamthärte, jedoch nicht die elektrische Leitfähigkeit und wäre somit für eine Heizungsanlage mit anzunehmender hoher Sauerstoffkonzentration die falsche Wahl der Wasseraufbereitung.

Bezüglich einer Wasserbehandlung mit Chemikalien gibt die VDI 2035 vor, dass chemische Zusätze zum Korrosionsschutz und anderen Zwecken der chemischen Wasserbehandlung nur in Grenzfällen eingesetzt werden sollen und hierzu die notwendige Fachkenntnis mitgebracht werden muss.

Die SWKI spiegelt im Prinzip die strengsten Anforderungen der VDI 2035 wieder, unterscheidet jedoch hinsichtlich Füll- und Umlaufwasser für Heizungsanlagen bis 110°C.

Demnach soll das Wasser folgenden Anforderungen entsprechen:

 

Heizungswasser gemäß SWKI-Richtlinie
FüllwasserUmlaufwasserEinheit
Gesamthärte<0,1<0,5mmol/l
Leitfähigkeit<100<200µS/cm
pH-Wert6,0 - 8,58,2 - 10
max. 8,5 bei Anwesenheit von Aluminiumlegierungen
Chloride--<30mg/l
Sulfate--<50mg/l
Sauerstoff--<0,1mg/l
Eisen--<0,5mg/l
TOC--<30mg/l

Die SWKI rät grundlegend von einem Chemikalieneinsatz zur Wasserbehandlung ab. Sollte mit einer hohen Sauerstoffkonzentration in der Heizungsanlage zu rechnen sein, empfiehlt die SWKI-Richtlinie den Einsatz von Opferanoden-Schutzverfahren, wie dies mit den elector-Korrosionsschutzgeräten der Fall ist.

Die ÖNORM H5195-1 gibt weniger scharfe Vorgaben hinsichtlich der geeigneten Füllwasseraufbereitung. Im Hinblick auf die elektrische Leitfähigkeit des Heizungswassers wird lediglich die Aussage getroffen, dass mit sinkender elektrischer Leitfähigkeit die Korrosionswahrscheinlichkeit abnimmt, Werte an denen sich der Installateur orientieren könnte werden jedoch nicht angegeben.

 

Allgemeine Vorgaben der ÖNORM H5195-1:2016-07
Leitfähigkeitabnehmendes Korrosionsrisiko mit geringer Leitfähigkeit
Schwebstoffe<25 µm im Füll- und Ergänzungswasser
Chloride<30 mg/l
pH-Wert8,2 - 10
8,0 - 8,5 bei Anwesenheit von Aluminiumlegierungen

Ähnlich wie die VDI 2035 stellt die ÖNORM die Gesamthärte in Abhängigkeit zur Heizleistung und dem Anlagenvolumen. Die ÖNORM H5195-1:2016-07 gibt Werte gemäß folgender Tabelle vor:

 

ÖNORM H5195-1:2016-07 - Vermeiden von Schäden durch Steinbildung
Gesamtheizleistung in kWGesamthärte in °dH
spezifisches Anlagenvolumen <50 l/kW
Gesamthärte in °dH
spezifisches Anlagenvolumen >50 l/kW
<50<5,6 (<1,0 mmol/l)<0,5 (<0,1 mmol/l)
>50<200<2,8 (<0,5 mmol/l)
>200<0,5 (<0,1 mmol/l)

Bezüglich eines Chemikalieneinsatzes zur Heizungswasserbehandlung wird in der ÖNORM H 5195-1 die Aussage getroffen, dass geeignete Schutzmittel zugegeben werden können, insofern bestimmte Grenzwerte nicht überschritten werden. Eine Aussage, dass Inhibitoren dem Heizungswasser zugegeben werden müssen, ist in der uns vorliegenden Ausgabe der ÖNORM nicht zu finden.

Als Resümee kann festgehalten werden, dass alle Richtlinien von folgenden Anforderungen ausgehen:

  • pH-Wert zwischen 8,2 und 10
  • pH-Wert zwischen 8,2 und 8,5 bei Anwesenheit von Aluminiumlegierungen
  • eine geringstmögliche Härte bzw. je größer das Wasservolumen im Verhältnis zum kleinsten Wärmeerzeuger und je höher die Gesamtheizleistung umso geringer sollte die Gesamthärte sein
  • ein geringstmöglicher Sauerstoffgehalt und geeignete Maßnahmen zur Sauerstoffeliminierung bei konstruktiv bedingtem Sauerstoffeintrag
  • eine geringstmögliche elektrische Leitfähigkeit zur Minimierung des Korrosionsrisikos, einhergehend mit einer niedrigen Konzentration an Chloriden und Sulfaten
  • klares und sauberes Wasser, frei von Schwebstoffen und organischen Verunreinigungen

Welche Methoden der Heizungswasseraufbereitung gibt es?

Neben klassischer Filtration des Heizungsfüllwassers zur Entfernung von Schwebstoffen sind die gebräuchlichsten Methoden der Heizungsfüllwasseraufbereitung

  • die Enthärtung des Heizungsfüllwassers durch Ionentausch,
  • die Vollentsalzung des Heizungsfüllwassers durch Ionentausch,
  • die Vollentsalzung des Heizungsfüllwassers durch Osmose (Umkehrosmose),
  • Vollentsalzung mit pH-Wert Anhebung (CLARIMAX).

Jede der genannten Methoden ist prinzipiell zur Heizungsfüllwasseraufbereitung geeignet, erzeugt jedoch Wasser mit unterschiedlichem Charakter. Dieser Charakter ist ausschlaggebend für die Eignung als Füllwasser für die Heizung.

Welches Wasser erzeugt die Enthärtung?

Durch die Enthärtung mit einem Ionentauscher wird die Gesamthärte des Heizungsfüllwassers reduziert.

Ein Ionentauscher ist ein Filtermedium, der aufgrund seiner Beschaffenheit ein wenig an Kaviar erinnert. Ein Ionentauscher besteht aus kleinen makroporösen Kügelchen, die mit Ladungsträgern bestückt dazu in der Lage sind, aus dem Wasser ionogen gelöste Salze zu entfernen bzw. gegen andere Salze auszutauschen.

Bei der Enthärtung wird ein sogenannter Kationentauscher verwendet. Diese Kationentauscherkügelchen sind mit Natriumsalzen beladen. Sobald normales Leitungswasser über den Kationentauscher fließt, bleiben die härtebildenden Salze (Calcium und Magnesium) an dem Kationentauscher haften und das nicht härtebildende Natriumsalz fließt mit dem Wasser weiter. Die verschiedenen Salze „tauschen“ ihre Position. Daher spricht man von Ionentausch.

Durch die Entfernung von Calcium und Magnesium aus dem Wasser sinkt die Gesamthärte, was grundsätzlich den Anforderungen von VDI 2035 Blatt 1 und auch den anderen Richtlinien entsprechen würde. Dadurch dass bei der Entfernung von Calcium und Magnesium mit Natrium ein anderes Salz in das Wasser eingebracht wird, bleibt die elektrische Leitfähigkeit des Wassers unverändert hoch. In den meisten Fällen steigt sie technisch bedingt sogar leicht an.

Dieser Faktor macht die Enthärtung zu einem ungeeigneten Füllwasser, wenn in der Heizungsanlage von einem erhöhten Sauerstoffgehalt ausgegangen werden muss und die elektrische Leitfähigkeit des Trinkwassers bereits >100 µS/cm beträgt. Gemäß SWKI ist die Enthärtung in den meisten Regionen generell nicht als Füllwasser geeignet, da stets eine Leitfähigkeit <100 µS/cm gefordert wird.

In Wässern mit Chloridwerte >30 mg/l , ist die Enthärtung sogar gemäß ÖNORM H5195-1 nicht als Füllwasser für Heizungsanlagen geeignet, da durch die Enthärtung Chloride nicht aus dem Wasser entfernt und oftmals sogar leicht erhöht werden.

In Anlagen die mit hohen Temperaturen gefahren werden, kann das enthärtete Wasser im Anlagenbetrieb zu Problemen mit dem pH-Wert führen. Das Natrium hat mit Calcium die Position getauscht und liegt im Wasser als Natriumhydrogencarbonat vor – es hat als Lösungspartner Kohlensäure. Wenn das Wasser nun >60°C aufgeheizt wird, ändert sich die Löslichkeit von Gasen in Wasser und die Kohlensäure tritt aus dem Wasser in die Gasform über. Wenn die Kohlensäure Calcium als Bindungspartner hätte, würde in diesem Augenblick Kalk frei, welches zu Ablagerungen führt. Das Natrium jedoch bleibt im Wasser meist in der Form als Natriumhydroxid zurück, was zu einer Anhebung des pH-Wertes >10 führen kann.

Durch diese technisch bedingten Einschränkungen deckt eine Füllwasseraufbereitung durch die Enthärtung nicht alle Einsatzbereiche ab.

Enthärtung Heizungswasser
Bei der Enthärtung des Heizungsfüllwassers werden Calcium- und Magnesiumionen gegen Natriumionen ausgetauscht. Die Gesamthärte sinkt, die elektrische Leitfähigkeit bleibt unverändert hoch.

Welches Wasser erzeugt die Vollentsalzung?

Die Vollentsalzung durch Ionentausch folgt dem gleichen technischen Prinzip wie die Enthärtung. Bei der Vollentsalzung werden jedoch sowohl die elektrische Leitfähigkeit, als auch die Gesamthärte abgesenkt.

Bei der Aufbereitung des Heizungsfüllwassers durch Vollentsalzung besteht der Ionentauscher aus zwei Komponenten – dem Kationentauscher und dem Anionentauscher.

Im Unterschied zu der Enthärtung ist der Kationentauscher nicht mit Natriumsalzen, sondern mit Wasserstoffionen beladen. Wenn Leitungswasser in Kontakt mit dem Kationentauscher zur Entsalzung kommt, tauschen alle im Wasser vorhandenen positiv geladenen Ionen (Kalium, Natrium, Magnesium, Calcium) ihre Position mit einem Wasserstoffion.

Der Anionentauscher zur Entsalzung ist mit Hydroniumionen beladen. Mit diesen tauschen alle negativ geladenen Ionen im Wasser (Kohlensäure, Kieselsäure, Chloride, Sulfate, Nitrate) die Position.

Das Wasser enthält somit statt der klassischen Salze H+ und OH- Ionen – aus diesen Ionen besteht jedes Wassermolekül. Die H+ und OH- Ionen verbinden sich zu H2O – zu reinem Wasser.

Die Vollentsalzung für die Heizungsbefüllung durch den Ionentausch erzeugt ein Wasser, welches durch eine geringe elektrische Leitfähigkeit von <10 µS/cm, eine Gesamthärte von ~0,11°dH und einen neutralen pH-Wert von ~7-8 gekennzeichnet ist. Jegliche Salze, so auch Chloride, Sulfate und Nitrate werden vollständig aus dem Wasser entfernt.

Das vollentsalzte Wasser deckt durch diese Eigenschaften die schärfsten Richtlinienvorgaben ab und eignet sich daher als Füllwasser für jede Anlagensituation.

Doch auch hier kann der pH-Wert Probleme bereiten. Bei unsachgemäßer Nutzung des Ionentauschers zur Vollentsalzung werden Kieselsäure und Kohlensäure nur unzureichend entfernt. Im Resultat sinkt der pH-Wert des Heizungsfüllwassers auf einen Bereich von 4-5. Auch bei sachgemäßer Nutzung der Vollentsalzung kann der pH-Wert auf einen niedrigen Bereich abfallen, wenn in der Heizungsanlage säurebildende Reaktionen stattfinden. Dadurch das vollentsalztes Heizungsfüllwasser keine Salze in sich gelöst hat, ist es sehr empfindlich und reagiert schnell auf äußere Einflüsse.

In normalen Heizungsanlagen ohne störende Rückstände und ohne bauliche Mängel stellt sich jedoch bei Verwendung von vollentsalztem Wasser als Heizungsfüllwasser in der Regel ein pH-Wert von ~8,2 nach 1-2 Wochen Betriebszeit ein. Dies setzt voraus, dass die Anlage auf >60°c aufgeheizt und entlüftet wird, sodass Rückstände von Kohlensäure aus der Anlage ausgasen können. Dies und einige sich im Wasser lösende Metallhydroxide führen zu dem leichten Anstieg des pH-Wertes.

Heizungswasser entsalzen
Bei der Vollentsalzung des Bei der Vollentsalzung des Heizungsfüllwassers werden alle im Wasser gelösten Salze gegen Wasserstoff und Hydroxidionen ausgetauscht, die sich zu Wasser kombinieren. Die Gesamthärte und die elektrische Leitfähigkeit sinkt gleichermaßen. Der pH-Wert ist neutral.

Welches Wasser erzeugt die Umkehrosmose?

Bei der Umkehrosmose wird Wasser mit sehr hohem Druck durch eine Vorrichtung mit zwei Kammern gepresst, in der sich eine Membran befindet, die nur H+ und OH- Ionen, sowie je nach Betriebsart und Membran in geringen Mengen auch Anionen (Kohlensäure, Chloride, Sulfate) durchlässt. Durch diese Membranfiltration entsteht in einer Kammer das Konzentrat und in der anderen Kammer das Permeat.

Das Konzentrat besteht aus Wasser und enthält alle Salzrückstände. Zur Heizungsbefüllung wird das Konzentrat nicht verwendet, es wird als Abwasser in die Kanalisation geleitet.

Das Permeat besteht aus reinem H2O und Rückständen von Kohlensäure, Chloriden und Sulfaten. Das Permeat weist eine geringe elektrische Leitfähigkeit <10 µS/cm auf, eine Gesamthärte von ~0,01°dH und einen pH-Wert im Bereich von 4-6.

Durch diese Qualitätsmerkmale wird Osmosewasser in vielen Fällen als Heizungsfüllwasser verwendet. Durch den von Beginn an niedrigen pH-Wert muss gerade bei der Verwendung von Osmosewasser als Heizungsfüllwasser ein besonderer Augenmerk auf diesen gelegt werden. In vielen Fällen kann sich auch hier nach einigen Wochen Betriebszeit der Heizungsanlage ein pH-Wert im Bereich von 8,2 einstellen.

Umkehrosmose Heizungswasser
Bei der Vollentsalzung des Heizungsfüllwassers durch Umkehrosmose wird das Wasser mit hohem Druck durch eine Membran geführt. Dadurch entsteht ein Konzentrat, welches die störenden Wasserinhaltsstoffe enthält und das Permeat, welches als Heizungsfüllwasser genutzt wird und eine geringe Gesamthärte und elektrische Leitfähigkeit aufweist. Der pH-Wert ist leicht sauer.

Welches Wasser erzeugt die Vollentsalzung mit pH-Anhebung?

Bei der Vollentsalzung mit Anhebung des pH-Wertes kann auf drei Techniken zurückgegriffen werden.

Bei der ersten Methode wird eine klassische Vollentsalzung durch Ionentausch durchgeführt. Hinter dieser Aufbereitung wird eine zweite Filterstufe geschaltet, die einen flüssigen pH-Stabilisator, z.B. in Form von Trinatriumphosphat enthält. Durch eine Stoßdosierung wird so die korrekte auf die Gesamtkapazität der Ionentauscherkartusche bemessene Menge an pH-Stabilisator in das Wasser gegeben, wodurch in der nachherigen Mischung in der Anlage ein salzarmes Wasser mit geringer Härte und einem pH-Wert im Bereich von 9,5 ensteht. Diese Methode setzt jedoch voraus, dass die gesamte Kartusche vollständig in das System gefüllt wird, damit die Mischungskonzentration korrekt ist. Anderenfalls kann sich ein zu hoher pH-Wert im Wasser einstellen.

Eine andere Methode ist die Verwendung spezieller Mischbettharzmischungen, die einen hohen Anteil an Anionentauschern aufweist. Durch diese Mischung wird die säurebildende Kohlensäure über eine lange Laufzeit des Mischbettharzes zuverlässig entfernt. Weiterhin wird ein sogenannter „Schlupf“ von Kationen gewollt in Kauf genommen. Durch diesen Schlupf fließen eine geringe Menge an Calcium-, Magnesium- und Natriumionen durch den Ionentauscher hindurch. Im Resultat ensteht hierdurch ein sehr salzarmes Wasser mit einem pH-Wert in einem Bereich von 8,2 – 9. Durch Verwendung dieser speziellen Mischbettharzmischungen kann Problemen mit dem pH-Wert in Heizungsanlagen bereits mit dem Füllwasser vorgebeugt werden, jedoch ist das tatsächliche Resultat stark von der Rohwasserbeschaffenheit abhängig.

Die dritte Methode ist eine Mischung aus den vorgenannten Verfahren, wobei hier der pH-Wert nicht über eine Stoßdosierung, sondern über eine konstante Zugabe geeigneter Salze angehoben wird. Zunächst wird das Wasser über ein spezielles Mischbettharz unabhängig von der Rohwasserqualität auf ein bestimmtes Niveau eingestellt. In einer zweiten Filterstufe erfolgt dann Durchflussabhängig die Zugabe bestimmter Salze, die einen Anstieg des pH-Wertes zur Folge haben. Durch dieses Verfahren wird ein Wasser mit einer elektrischen Leitfähigkeit zwischen 1-100 µS/cm, einer Gesamthärte von ~0,01°dH und einem pH-Wert von 8,5 erreicht. Unabhängig von der Rohwasserbeschaffenheit ensteht ein Wasser, welches bereits als Füllwasser vollständig den Richtlinienvorgaben entspricht. Ein Produkt, welches auf dieser Methode der Heizungsfüllwasseraufbereitung beruht, ist das CLARIMAX 1200 HW Wasserfiltersystem.

Clarimax Heizungswasseraufbereitung
Bei der Vollentsalzung mit pH-Anhebung des Heizungsfüllwassers werden alle im Wasser gelösten Salze gegen Wasserstoff und Hydroxidionen ausgetauscht, die sich zu Wasser kombinieren. Die Gesamthärte und die elektrische Leitfähigkeit sinkt gleichermaßen. Dem Wasser wird ein Stoff zugegeben, der den pH-Wert auf das gewünschte Niveau anhebt.

Warum kann die Anlagenwasserqualität vom Füllwasser abweichen?

rostiges Heizungsrohr
Wenn das neue Heizungsfüllwasser mit alten Ablagerungen in der Heizung in Kontakt kommt, lösen sich Rückstände im Wasser und verändern dessen Qualität.

Auch wenn die Füllwasseraufbereitung der Heizungsanlage noch so ausgefeilt gewesen ist, die eigentliche Anlagenwasserqualität ist stets sehr stark von den in der Heizung vorhandenden Rückständen abhängig. Insbesondere bei Altanlagen können Rückstände von Chemikalien, Härtesalzen, Rostschlamm, Reste alten Heizungswassers und sonstigen Stoffen eine sehr starke Abweichung zwischen Füllwasser und Anlagenwasser hervorrufen.

Bei Altbestandsanlagen sollte man sich stets folgende Punkte vor Augen halten:

  • Bei Anlagen mit Altbestand sollte vor Umbaumaßnahmen immer eine Analyse des alten Heizungswassers vorgenommen werden. Über diese Analyse können Rückschlüsse auf mögliche negative Einflüsse des alten Heizungswassers auf das neue Anlagenwasser gezogen werden.
  • Insbesondere bei der Verwendung von vollentsalztem Wasser oder Osmosewasser ist vielfach eine starke Abweichung zwischen Füll- und Anlagenwasser zu beobachten.
  • In neuen Anlagen kann eine Übereinstimmung zwischen Füllwasser und Anlagenwasser wesentlich einfacher hergestellt werden, da mit wesentlich weniger Rückständen zu rechnen ist.
  • Alte Rückstände in der Heizung können jedoch sowohl die elektrische Leitfähigkeit, als auch die Gesamthärte und den pH-Wert stark verändern.
  • Eine gründliche Reinigung der Anlage vor Neubefüllung kann ebenso notwendig sein, wie auch eine nochmalige Korrektur der Anlagenwasserqualität nach der Befüllung.
  • Das Bewusstsein um die Veränderlichkeit des Wassers ist zur Aufrechterhaltung von Gewährleistungsansprüchen und zum Vorbeugen von Schäden ein wichtiger Fakt, den man nicht aus den Augen verlieren sollte.

Dies ist neben anderen Faktoren der Grund, warum die Richtlinien eine Wasseranalyse ca. 4 Wochen nach Neubefüllung und Inbetriebnahme fordern. In dieser Zeit kann sich das Heizungswasser stark verändert haben, jedoch ist noch nicht von einer Schädigung der Anlage auszugehen. Nach vier Wochen Betriebszeit kann die Wasserqualität im laufenden Betrieb gemäß Richtlinienvorgaben eingestellt werden.

Neben Rückständen aus dem Altbestand kann auch die konstruktive Ausführung der Anlage und die Betriebsweise einen großen Einfluss auf die Wasserqualität nehmen. Sollte zum Beispiel von einem konstruktiv bedingten Sauerstoffeintrag in die Heizung ausgegangen werden können, wird das Wasser steten Veränderungen unterworfen sein.

Welche Rolle spielt der Gesamtgasgehalt und Sauerstoff in der Heizung?

Korrosion Mikroluftblasenabscheider
Mikroluftblasenabscheider dienen der Absenkung des Gesamtsauerstoffgehaltes in der Heizung. Bei korrosivem Wasser können jedoch auch Abscheider geschädigt werden und ihren Zweck nicht erfüllen.

Bezüglich des Sauerstoffgehaltes in Heizungsanlagen stellen alle Richtlinien (VDI 2035, SKWI und ÖNORM) die Anforderung, dass Heizungsanlagen geschlossen erbaut sein sollen und ein Sauerstoffeintrag durch korrekte Materialwahl und Betriebsweise bestmöglich minimiert bis ausgeschlossen ist. Sollte tatsächlich kein Sauerstoffeintrag in die Anlage stattfinden, kommt die Sauerstoffkorrosion schnell zum Erliegen, auch wenn die elektrische Leitfähigkeit des Wassers in einem ungünstig hohen Bereich ist.

Häufig sind ein fehlerhafte Druckhaltung, Kunststoffmaterialien, wie zum Beispiel bei nicht diffusionsdichten Fußbodenheizungsrohren oder Dichtungen, als mögliche Sauerstoffeintrittsquellen vorhanden. Dies ist insbesondere bei Heizungsanlagen mit Altbestand der Fall. Es ist in solchen Anlagen stets eine Frage der Zeit und der Menge an eindringendem Sauerstoff, welche tatsächliche Sauerstoffkonzentration in der Anlage vorzufinden ist. Da Sauerstoff das „Nahrungsmittel für Korrosion“ ist, muss in Heizungsanlagen mit konstanten Sauerstoffeintrag von einer erhöhten Korrosionsgefahr ausgegangen werden.

Mit geeigneten Maßnahmen zur Sauerstoffzehrung und einer idealen Wasserqualität kann der konstante Sauerstoffeintrag jedoch tolerabel gemacht werden, sodass auch in solchen Anlagen ein störungsfreier Betrieb möglich ist.

Bei einem konstanten Sauerstoffeintrag kann auch von dem Vorhandensein anderer Gase, wie Stickstoff und Kohlensäure ausgegangen werden. Beide können einen starken Einfluss auf die Anlage nehmen. Stickstoff kann beispielsweise zu störenden Luftpolstern, zu Erosionskorrosion und zu Fließgeräuschen führen, während Kohlensäure einen starken Einfluss auf den pH-Wert ausübt. Bei Vorhandensein von Kohlensäure in der Heizung kann der pH-Wert je nach Wassertemperatur immer wieder in einen leicht sauren Bereich absinken, was insbesondere in Kaltwasserzonen (Rücklauf) der Fall ist. Dieser durch Kohlensäure bedingte pH-Wert-Abfall kann insbesondere im Rücklauf einer Heizung Korrosion hervorrufen.

Welche Maßnahmen empfiehlt elector für eine ideale Füll- und Anlagenwasserqualität?

Die Qualität des Heizungsfüllwassers und des Anlagenwassers ist starken Änderungen unterworfen, die oftmals unüberschaubar sind. Eine Heizungswasserqualität gemäß gängigen Richtlinien, muss als vorbeugende Maßnahme gegen Schäden durch Kalkstein, gegen Schäden durch Korrosion und gegen Garantieverlust angesehen werde, was nach grundsätzlichen Überlegungen und bedachtem Vorgehen verlangt.

Wir verfügen über positive Erfahrungen mit der chemikalienfreien Fahrweise von Heizungsanlagen und empfehlen darauf basierend folgende Maßnahmen zur Befüllung von Heizungsanlagen und deren Betrieb mit Wasser gemäß gängigen Richtlinien.

Druckhaltung und Betriebsweise

Voraussetzung für einen möglichst unkomplizierten und störungsfreien Betrieb ist natürlich stets eine korrekt funktionierende Druckhaltung, ein geringstmöglicher Anlagendruck, nicht zu hohe Systemtemperaturen und moderate Strömungsgeschwindigkeiten.

Ausdehungsgefäß Heizung

Heizungswasseranalyse bereits im Vorfeld

Bei Systemumbauten und auch Neuanlagen sollte stets das Instrument der Heizungswasseranalyse zu Hilfe genommen werden. Über die Heizungswasseranalyse können bereits im Vorfeld Rückschlüsse gezogen werden, inwiefern eine bestehende Anlagenwasserqualität oder Trinkwasserqualität Wasseraufbereitungsmaßnahmen notwendig macht oder sogar ausschließt. Weiterhin kann eine Heizungswasseranalyse im Nachhinein auch den Erfolg einer Wasseraubereitungsmaßnahme dokumentieren.

Heizungswasseranalyse

Beseitigen von Rückständen in Altbestand

Bei Anlagen mit Altbestand wäre abzuklären, inwiefern Ablagerungen oder Reste des alten Wassers eine neue Systemwasserqualität beeinträchtigen können. In vielen Fällen empfehlen wir eine Reinigung des Altbestands durch eine Spülung der Heizung unter Zuhilfenahme des Dispergier- und Reinigungsmittels OXILIN-P20.

Heizung spülen, Heizung reinigen

Heizung mit vollentsalztem oder teilentsalzten Wasser füllen

Unter normalen Gegebenheiten empfehlen wir die Befüllung von Heizungsanlagen mit vollentsalztem Wasser unter Verwendung eines Wasserfiltersystems mit unserem Ionenaustauscher-Mischbettharz zur Entsalzung von Heizungsfüllwasser. Wenn die Anlagenkonfiguration eine Resthärte zulässt, empfehlen wir ein Mischwasser aus vollentsalztem Wasser und unbehandeltem Stadtwasser in die Anlage einzufüllen und so eine Resthärte in der Anlage zu belassen. Diese Resthärte dient als Puffer gegen Säurereaktionen und stabilisiert den pH-Wert. Gemäß Vorschlag des TÜV-Süd ist eine Mischung aus 80% vollentsalztem Wasser und 20% unbehandeltem Stadtwasser ein ideales salzarmes Gemisch.

Vollentsalztes Wasser Heizung, Vollentsalzung

Befüllung von Niedertemperaturanlagen mit CLARIMAX

Insbesondere in Niedertemperaturanlagen, wie zum Beispiel bei Wärmepumpen, kann der pH-Wert nicht durch Ausgasen der Kohlensäure ansteigen. Die hierfür notwendigen Temperaturen werden nicht erreicht. Bei solchen Anlagen ist der Einsatz des CLARIMAX-Wasserfiltersystems eine gute Wahl, da der pH-Wert bereits mit dem Füllwasser den Vorgaben entspricht. In neuen Anlagen reicht in den meisten Fällen die Befüllung mit CLARIMAX-Wasser oder den speziellen Ionentauscher-Mischbettharzen aus. Der pH-Wert wird sich innerhalb der ersten 4 Wochen Betriebszeit in einem Bereich zwischen 8,2 und 8,5 einpendeln.

Heizungsbefüllung CLARIMAX

In-Line Heizungswasseraufbereitung

In Anlagen mit Altbestand verändert sich die Wasserqualität selbst nach der Systemspülung und einer Neubefüllung rapide. Die In-Line Heizungswasseraufbereitung bietet hier die Möglichkeit, die Wasserqualität exakt nach Vorgaben einzustellen – dies während des regulären Heizbetriebes. In einem Nebenanschluss wird eine Filterstation aufgebaut, die stetig Teilmengen des Heizungswassers aufbereitet. Nach einem Verdünnungsprinzp wird die Heizungswasserqualität kontinuierlich verändert, was mit Messtechnik überwacht und gesteuert werden kann.

Heizungswassersanierung

Systemwasserkorrekturen / Chemische Wasserzusätze

In Anlagen mit Altbestand oder auch nach Erstbefüllung von Neuanlagen kann eine Systemwasserkorrektur notwendig sein. Hier bietet sich das Verfahren der In-Line Heizungswasseraufbereitung an. In Grenzfällen kann auch eine manuelle Anpassung des Wassers mit Zusätzen notwendig sein, z.B. bei organischer Verunreinigung. In jedem Fall sollte das Wasser vor und nach der Durchführung einer Systemwasserkorrektur einer genauen Analyse unterzogen werden. Eine generelle Zugabe von Chemikalien für den Korrosionsschutz ist nach den Richtlinien nicht vorgesehen.

Inhibitor Biozid Heizungswasser

Elektrochemische Wasserbehandlung bei Altanlagen

In Anlagen mit Altbestand und konstantem Sauerstoffeintrag setzen wir auf die elektrochemische Heizungswasserkonditionierung (Verfahren gemäß SWKI mit Opferanoden) mit den elector-Geräten. Das elektrochemische Verfahren ist ideal in Kombination mit salzarmen Wasser, zehrt konstant Sauerstoff und stabilisiert den pH-Wert in einem Bereich >8,3 – 10. Ein elector kann auch in Niedertemperaturanlagen, wie Wärmepumpen, zur vorbeugenden Stabilisierung des pH-Wertes eingesetzt werden.

Korrosionsschutz elector

Bei allen möglichen Maßnahmen der Heizungfüllwasseraufbereitung ist es in erster Linie der Erfahrung und der Kombination möglicher Verfahren geschuldet, ob eine Heizungswasseraufbereitung am Ende erfolgreich sein kann. Wir von elector stehen Ihnen nicht nur als Lösungsanbieter, sondern auch als beratender Partner gerne zur Seite.