Gängige Regelwerke und Empfehlungsschriften für die Installation und den Betrieb von Heizungsanlagen, wie die VDI 2035, die SWKI 97-1 oder die ÖNORM H5195, legen auf die Zusammensetzung des Wassers ein besonderes Augenmerk – und das nicht ohne Grund. Ist es doch gerade die Beschaffenheit des Wassers, welche für Korrosionen mit die größte Verantwortung trägt. Durch die umfassende Aufbereitung des Wassers kann Schäden effektiv vorgebeugt, sowie die Sanierung älterer Anlagen erfolgreich durchgeführt werden. Die Korrosivität des Wassers wird durch das Zusammenspiel einiger Faktoren beeinflusst. Im Wesentlichen sind es die gelösten Gasen, der pH-Wert, die elektrische Leitfähigkeit, die Härte und das oftmals übersehene Redoxpotential.

Die gelösten Gase
Die im Heizungswasser vorhandenen Gasbestandteile, wie Kohlensäure, Stickstoff, schwefelhaltige Gase und Sauerstoff haben unterschiedliche Einflüsse auf die Entstehung von Korrosion in Heizungsanlagen. Vom Standpunkt des Korrosionsschutzes ist der im Wasser gelöste Sauerstoff der größte Schadstoff, denn Sauerstoff ist das Nahrungsmittel für den Korrosionsprozess und für Verschlammung in Heizungen. Wie in der VDI 2035 und anderen Schriften entnommen werden kann, ist die Wahrscheinlichkeit für Korrosionsschäden in sauerstoffarmen Wässern gering. Vorbeugend sollte eine Heizungsanlage so konstruiert sein, dass ein ständiger Sauerstoffeintrag vermieden wird. Finden dennoch Korrosionsvorgänge in der Heizung statt ist davon auszugehen, dass Sauerstoff in das System über Unterdruckbildung bei Nachtabsenkung, bei Nachfüllvorgängen oder über Diffusion durch Kunststoffteile, wie Dichtungen oder Kunststoffrohre oder auf anderen Wegen erfolgt. Bei konstanten Sauerstoffeinträgen müssen Maßnahmen getroffen werden, welche für eine zuverlässige Sauerstoffbeseitigung sorgen und so möglichen Korrosionsschäden vorbeugen.

Der pH-Wert des Heizungswassers
Ob das Heizungswasser sauer oder alkalisch ist, wird über den pH-Wert angegeben. Er drückt auf einfache Art aus, ob ein Überschuss an saurem Wasserstoff- oder an alkalischen Hydroxydionen im Heizungswasser vorhanden ist. In sauren Wässern, gemessen mit einem pH-Wert <7, findet eine Säurekorrosion von metallischen Werkstoffen auch bei Abwesenheit von Sauerstoff in der Heizung statt. In alkalischen Wässern (pH >7) bedingt ein Korrosionsvorgang jedoch immer die Anwesenheit von Sauerstoff. Daher, und aufgrund der stabilen Korrosionsrate bzw. Deckschichtenbildung von Metallen bei höheren pH-Werten, wird in der Wasserbehandlung ein besonderes Augenmerk auf diesen Wert gelegt. Nach VDI 2035 sollte sich der pH-Wert des Heizungswasser im Bereich von 8,2 bis 10,0 bewegen und bei Anwesenheit von Aluminiumbauteilen einen Wert von 8,5 unter normalen Bedingungen möglichst nicht übersteigen.

Die elektrische Leitfähigkeit des Heizungswassers
Die Korrosion läuft als elektrochemischer Vorgang nur ab, wenn ein direkter Kontakt zu einem elektrisch leitfähigen Medium (Elektrolyt) besteht. Hierbei kann als Faustregel festgehalten werden, dass mit geringer Leitfähigkeit des Heizungswassers die Korrosionswahrscheinlichkeit abnimmt. Die Leitfähigkeit des Heizungswassers wird von einem großen Anteil durch die in ihm gelösten Salze bestimmt, die allerdings auch einen direkten Einfluss auf den pH-Wert des Wassers haben. Reines Wasser enthält keine Salze und ist theoretisch nicht leitfähig, allerdings bewegt sich der pH-Wert in einem sauren Bereich, was wiederum zu Säurekorrosionen führen kann. Darüber hinaus können Wasserbehandlungsverfahren mit dem Ziel der Sauerstoffbindung zu einer Erhöhung der Leitfähigkeit führen – das Korrosionsrisiko nimmt aber dennoch ab. Überlegungen zur elektrischen Leitfähigkeit des Heizungswassers können somit niemals einseitig in Betracht gezogen werden, sondern müssen immer in der Summe aller notwendigen Korrosionsschutzmaßnahmen gesehen werden.

Das Redoxpotential
Der Vorgang der elektrochemischen Korrosion ist eine Oxidations-Reduktions-Reaktion. Ein Element der Reaktion gibt Elektronen ab (Oxidation), der andere Partner nimmt Elektronen auf (Reduktion). Bei der Korrosion von Eisen gibt beispielsweise das Metall Elektronen ab, wobei Sauerstoff reduziert wird. Voraussetzung für den Korrosionsvorgang ist der Kontakt mit dem Metall zu einer Elektrolytlösung mit gelöstem Sauerstoff, wie zum Beispiel Wasser. Das Redoxpotential, gemessen in Eh oder mV (Millivolt), wird durch die im Elektrolyten vorhandenen Ionen beeinflusst und beschreibt die Tendenz desselben Elektronen aufzunehmen und dabei selbst reduziert zu werden. In Zusammenhang mit dem pH-Wert und der Temperatur lassen sich Aussagen darüber treffen, ob ein Metall in Kontakt mit einem Elektrolyten stabile Schutzschichten aufbaut, korrodiert oder chemisch stabil reagiert.

Die Wasserhärte
Die im Wasser gelösten Erdalkaliionen bestimmen neben Chloriden, Sulfaten und Nitraten die Härte des Wassers. Bei hohen Härtegraden können Kalkablagerungen, Rohrinkrustierungen und Kesselstein entstehen. Eine Enthärtung des Wassers durch Ionenaustausch ersetzt die Calcium- und Magnesiumionen durch Natriumionen, wodurch auf der einen Seite die Probleme wie Kesselstein vermindert werden, auf der anderen Seite die Leitfähigkeit des Wassers jedoch unverändert hoch bleibt. Die Korrosionswahrscheinlichkeit nimmt in der Regel mit sinkender Leitfähigkeit des Heizwassers ab (VDI 2035 Blatt 2 Punkt 6). Die Verminderung der Wasserhärte schützt ein System als Einzelmaßnahme nicht vor Korrosion und kann daher nur als begleitender Effekt unter Berücksichtigung aller Einflussfaktoren in ein Maßnahmenpaket mit einfließen.

Die Farbe des Heizungswassers
Braunes oder schwarzes Heizungswasser ist ein Zeichen für Korrosionen in der Heizung, denn das Korrosionsprodukt Eisenoxid färbt das Wasser. Die gelösten Eisenbestandteile oder sonstige gelöste Metallionen können zu Verschlammung, Schäden an beweglichen Bauteilen oder Fehlfunktion magnetisch arbeitender Geräte der Heizung führen. Gelöste Metalle können sich auch an anderen Metallen ansiedeln und dort zu galvanisch bedingten Korrosionen führen. Aus diesen Gründen ist das optimale Heizungswasser sauber und klar.