Heizungswasseraufbereitung

Kalkstein in Rohren, Kesseln, Wärmetauschern und anderen Bauteilen der Heizung tritt immer dann auf, wenn 'hartes' Wasser als Füllwasser verwendet wird. Die Heizungswasseraufbereitung gemäß VDI 2035, SWKI 97-1 oder ÖNORM H 5195-1 nimmt sich diesem Problem an.

Hartes Wasser ist mit den Karbonaten und Bikarbonaten von Kalzium und Magnesium angereichert. Sobald dieses Wasser erhitzt oder schnell dessen Druck verändert wird ensteht Kalkstein - es lagern sich die Mineralien als Feststoff (Kalkstein) an den Innenflächen der Heizungsanlage ab, was durch eine Heizungswasseraufbereitung effektiv verhindert werden kann.

Kalkstein führt zu hohen Verlusten bei der Wärmeübertragung. Eine 1 mm starke Kalksteinschicht führt bereits zu einer Erhöhung des Energiebedarfs um ca. 7,5 %. Doch Kalkstein kann auch zum Zuwachsen von Rohrleitungen, Verteilern oder Wärmetauschern und zu lauten Kesselgeräuschen führen. Mit Hilfe der Heizungswasseraufbereitung kann solchen Komfortverlusten vorgebeugt werden.

Neben der Gefahr durch Steinschäden geht mit hartem Wasser auch ein erhöhtes Korrosionsrisiko in Heizungsanlagen einher. Hartes Wasser ist durch eine hohe Leitfähigkeit gekennzeichnet. Je höher die Leitfähigkeit des Heizungswassers ist, umso ungehemmter können Korrosionen ablaufen. Um für die Begriffe - Wasseraufbereitung Heizung - eine sinnvolle Lösung zu finden, sollte eine vorbeugende Heizungswasseraufbereitung niemals Härte und Leitfähigkeit des Heizungswassers getrennt voneinander betrachten.

Die Leitfähigkeit des Heizungswassers ergibt sich aus der Gesamtheit der in ihm gelösten Stoffe. Dies können neben Kalzium und Magnesium auch Metalle oder die Neutralsalze Chlorid und Sulfat sein. Beide Neutralsalze begünstigen Korrosion in Form von Lochfraß, sogar an rostfreiem Edelstahl - auch dies muss bei der Thematik 'Wasseraufbereitung Heizung' berücksichtigt werden.

Wird Heizungswasser mit chemischen Rostschutz- oder Frostschutzmitteln behandelt, wird die Leitfähigkeit deutlich erhöht.

Ein optimales Füllwasser für Heizungsanlagen ist durch einen geringen Anteil an Karbonaten und Bikarbonaten von Kalzium und Magnesium, sowie durch eine geringe Leitfähigkeit gekennzeichnet. Dies bedeutet, dass die Gesamtheit der im Wasser gelösten Stoffe möglichst niedrig sein sollte, was durch das Verfahren der Vollentsalzung (auch Demineralisierung genannt) zur Heizungswasseraufbereitung erreicht werden kann.

Richtlinien, wie die VDI 2035, die SWKI 97-1 sowie die ÖNORM H 5195-1, geben Empfehlungen auf die optimale Füllwasserbeschaffenheit für Heizungsanlagen und mögliche Verfahren der Heizungswasseraufbereitung. Führende Kessel- und Komponentenhersteller beziehen sich in ihren Garantiebedingungen auf diese Richtlinien.

Die VDI 2035 unterscheidet bei Heizungsanlagen zwischen einer salzarmen und salzhaltigen Fahrweise der Heizung, macht dies aber vom Sauerstoffgehalt in der Heizung abhängig. Demnach soll das Füllwasser bei einer salzarmen Fahrweise der Heizung eine Leitfähigkeit von kleiner 100 µS/cm aufweisen, wobei der Sauerstoffgehalt kleiner als 0,1 mg/l sein soll. Bei der salzhaltigen Fahrweise muss der Sauerstoffgehalt geringer als 0,02 mg/l sein. Hierbei darf die Leitfähigkeit nach VDI 2035 bis auf 1.500 µS/cm ansteigen.

Die ÖNORM H 5195-1 geht zwar nicht auf die Leitfähigkeit des Heizungswassers ein, weist aber Grenzwerte für die Wasserhärte aus. Da über die Formel "1°dH (Wasserhärte) ≈ 33 µS/cm (Leitfähigkeit)" umgerechnet werden kann, könnte man annehmen, dass die rechnerische Leitfähigkeit des Füllwassers bei einer Heizungsanlage mit einem Wasserinhalt bis 1000 l nach ÖNORM ungefähr 561 µS/cm betragen sollte - was natürlich eine reine Gedankenspielerei ist.. Fakt ist: Die ÖNORM H 5195-1 gibt derzeit keine Vorgaben im Hinblick auf die Leitfähigkeit des Heizungswassers.

Da die Formel "1°dH ≈ 33 µS/cm" jedoch nur für Wässer gilt, die einem Standard entsprechen, kann man sie nicht für Wässer verwenden die durch eine Heizungswasseraufbereitung, wie der Enthärtung, verändert wurden. Durch enthärtetes Wasser sinkt zwar die Härte, die Leitfähigkeit bleibt jedoch hoch - die genannte Formel hat keine Gültigkeit mehr. Daher sind die vorhergegangenen Absätze nur als Gedankenspielerei zur Heizungswasseraufbereitung anzusehen. Mischt man jedoch Standard-Wasser mit entsalztem Wasser zu bestimmten Prozentteilen, kann diese Formel weiterhin angewendet werden.

Die Gefahr der Korrosion durch eine hohe Leitfähigkeit des Wassers und die Gefahr der Steinbildung durch eine hohe Wasserhärte stehen in einem engen Zusammenhang. Beide Faktoren sollten bei dem Thema 'Wasseraufbereitung Heizung' nie getrennt betrachtet werden. Es gilt, wie bereits erwähnt, die Gesamtheit der im Wasser gelösten Stoffe möglichst niedrig zu halten.

Ein Weg um die Gesamtheit der im Heizungsfüllwasser gelösten Stoffe zu senken, ist die Demineralisierung oder Vollentsalzung des Wassers über einen Ionenaustausch mit Hilfe eines Mischbettharzes. Das Leitungswasser wird über einen Filter geleitet, wodurch ein entsalztes Heizungswasser entsteht. Bei dem Verfahren der Entsalzung des Heizungsfüllwassers wird durch die Reduktion des Kalzium- und Magnesiumgehaltes die Gefahr der Steinbildung minimiert. Darüber hinaus werden Korrosionsrisiken verringert, da Chloride und Sulfate ebenfalls entfernt werden und die Leitfähigkeit des Heizungswassers sinkt.

Der pH-Wert spielt unter dem Aspekt Korrosionsschutz in Heizungsanlagen eine besondere Rolle. Korrekt erzeugtes vollentsalztes Wasser hat einen pH-Wert im neutralen Bereich. Er stellt sich in der Heizung erfahrungsgemäß bei ca. 8 ein und liegt damit knapp unter dem empfohlenen Bereich. Da vollentsalztes Wasser als Reinstwasser jedoch keine Pufferwirkung bei chemischen Reaktionen in der Heizung auf den pH-Wert hat, ist entweder der Einbau eines elector-Korrosionsschutzgerätes, oder eine Resthärte des Füllwassers empfehlenswert. Nach VDI 2035 kann mindestens eine Härte von 0,11 °dH, nach ÖNORM von 0,5 °dH beibehalten werden.

Bei der Heizungswasseraufbereitung durch Vollentsalzung wird ein Wasser mit ~0°dH erreicht. Verschneidet man dieses Wasser prozentual mit Leitungswasser, kann dadurch ein Wasser mit einer bestimmten Leitfähigkeit und Resthärte erzeugt werden. Das Verschneiden von Leitungswasser mit entsalztem Wasser erfolgt bei der Heizungswasseraufbereitung über eine geeignete Verschneidearmatur mit Meßvorrichtung.

Unabhängig von VDI 2035 und ÖNORM gibt der TÜV-Süd den praktischen Hinweis, die Anlage mit Leitungswasser zu befüllen und dieses dann zu 80-90% mit entsalztem Wasser (Leitfähigkeit <20 µS/cm) zu verdrängen. Dadurch ergibt sich nach TÜV-Süd ein ideales "salzarmes" Gemisch für den Betrieb von Warmwasser-Heizungsanlagen. (Link zu den Erläuterungen des TÜV-Süd zur VDI-Richtlinie 2035)

Die Erfahrung zeigt, dass bei Einbau eines elector-Korrosionsschutzgerätes die optimale Leitfähigkeit des Heizungswassers bei < 200 µS/cm liegt, was einer Wasserhärte von ~6°dH entspricht. Bei Einbau eines elector's kann eine Heizung auch mit vollständig entsalztem Wasser befüllt werden - insofern es korrekt erzeugt wurde und eine Leitfähigkeit < 10 µS/cm aufweist. Das elector-Korrosionsschutzgerät sorgt in diesem Falle für eine Stabilisierung des pH-Wertes.