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Heizungswasseraufbereitung

Bereits in den 1950er-Jahren erschien die erste Auflage der Richtlinie zur „Vermeidung von Schäden in Warmwasserheizung“ VDI 2035. Leider sind die Vorgaben der Richtlinie bis heute nicht voll umfänglich im Markt angekommen. Doch ohne die richtige Behandlung des Heizungswassers drohen erhebliche Schäden. Wie man solche Schäden verhindert, erklärt Burkhard Maier, Bereichsleiter Marketing von August Brötje.

Steinbildung in Rohren führt zu erhöhtem Energiebedarf

Wird das Heizungswasser falsch behandelt, leiden beispielsweise Hocheffizienzpumpen gravierend unter anfallendem Magnetit (siehe Bild 1) im System. Ebenfalls führen Ablagerungen, wie beispielsweise Kesselstein, in Engstellen des Systems, unter anderem in Wärmeübertragern und Thermostatventilen, zu einem erhöhten Energiebedarf von 10-15 Prozent oder sogar zu Ausfällen der Heizungsanlage. Die Hauptbestandteile des sogenannten Kesselsteins sind im Regelfall eine Mischung aus Kalk (Calciumcarbonat CaCO3), Calciumsilikat (CaSiO3), Calciumphosphat (Ca3(PO4)2) und Calciumsulfat (Gips CaSO4) sowie Magnesiumsalzen. Dieses Gemisch sorgt in der gesamten Anlagentechnik für eine erhebliche Reduzierung der Effizienz. So bewirkt ein harter Belag von 1 mm Stärke einen Mehraufwand an Primär- und Hilfsenergie von 10-15 Prozent.

Heizrohrquerschnitt Steinbildung

Bild 1: Heizrohrquerschnitt – Das Schadensbild zeigt eine Steinbildung an der Rohrinnenseite. (Quelle: Andy Nowack/Fotolia.com)

Hinzu kommen zusätzliche Probleme im hydraulischen System:

  • Reduzierung der Dehnungsfähigkeit der Metalle
  • Spannungsrisse (bevorzugt an Edelstahl Wärmetauschern)
  • Veränderung der Durchflussmengen durch verengte Rohrdurchmesser sowie verstopfte Thermostatventile

Doch nicht nur harte Ablagerungen machen dem Heizsystem zu schaffen. „Weiche Ausfällungen“ wie z.B. Calciumphosphat legen sich in Form von Schlamm in den unteren Bereichen von Heizkörpern und Pufferspeichern oder Fußbodenheizungsrohren ab und führen zu Effizienzverlusten, hydraulischen Problemen – oder bei Stahlbauteilen sogar zu Korrosion.

Korrosionsschäden verhindern

Eine weitere Problemstellung der Installationen bilden die verwendeten Materialien bzw. deren Korrosionsverhalten. Heute sind praktisch alle Werkstoffe in einem System zu finden: Kupfer, verschiedenste Arten von Stahl, Rotguss und Kunststoff. Hier gilt es einen goldenen Mittelweg zu finden, der allen Materialien gerecht wird und Korrosionsschäden (siehe Bild 2) verhindert, da diese für die Leitfähigkeit des Heizungswassers eine entscheidende Rolle tragen. Studien haben ergeben, dass das Korrosionsrisiko unterhalb von ca. 200 µS/cm signifikant sinkt. Für Chloride stellt sich hingegen eine Grenze bei ca. 15 mg/l ein.

Heizungswasseraufbereitung Korrosion

Bild 2: Schadensbild einer Korrosion. (Quelle: August Brötje GmbH, Rastede)

Problemstellung Ergänzungswasser

Die VDI 2035 geht von einer zweifachen Ergänzungswassermenge zuzüglich der Erstbefüllung innerhalb eines Lebenszeitraums von heute angenommenen 15 Jahren aus. Dies entspricht jedoch nicht der Realität. Durch Entlüftungsmaßnahmen, nicht komplett diffusionsdichte Membranausgleichsgefäße, nicht diffusionsdichte Kunststoffleitungen diffusionsgefährdete Dichtungen, Pressfittinge, Gewindebereiche, Mischinstallationen und das unterschiedliche Alter der Installationen, wird nicht selten das vier bis sechsfache an Heizungswasservolumen ergänzt.

Die Hürden in der Praxis

Für die Berechnung der benötigten Verbrauchsmittel, werden zum Beispiel folgende Informationen benötigt:

  • Wasserqualität
  • Heizleistung und Systemtemperatur
  • Anlagenvolumen
  • Und weitere

Aus diesen Erkenntnissen ist es dem Sanitär-, Heizungs- und Klima-Fachhandwerker möglich, ein auf die jeweilige Anlage zugeschnittenes Konzept zu entwickeln, das eine langfristig problemlose Funktion der Heizungsanlage sicherstellt und frühzeitig Reparaturkosten vermeidet.

Lösung der Wasseraufbereitung und Wasserbehandlung

Die Systemhersteller bieten heute professionelle Systeme zur Wasseraufbereitung an. Brötje stellte im Herbst 2014 sein Heizungswassermodul AguaSave (siehe Bild 3) vor. Das Modul dient zur qualitätsgesteuerten, normgerechten Herstellung eines teilentsalzten Füllwassers in Heizungs- und Kältekreisläufen (gemäß VDI 2035 Blatt 1 und 2) – einschließlich einer Dosiereinrichtung zur mengenproportionalen Zugabe des Vollschutzproduktes AguaSave H Plus (für Korrosionsschutz, Härtestabilisierung und Dispergierung). Mit Agua Save verfolgt Brötje das Ziel, sowohl die Gewährleistungsbedingungen der Kesselhersteller und Komponentenlieferanten als auch einen energieeffizienten Betrieb der gesamten Heizungsanlage zu ermöglichen. Besonders bei Bestandsanlagen wird darüber hinaus eine sanfte Reinigung im laufenden Betrieb gestartet, sodass problembehaftete Systeme auf einen VDI-konformen und effizienten Stand gebracht werden.

Heizungswasseraufbereitung AguaSave Brötje

Bild 3: Schnittdarstellung des AguaSave-Aufbereitungsmodul von Brötje. (Quelle: August Brötje GmbH, Rastede)

Aufbereitungsmodule AguaSave und AguaClean

Das Aufbereitungsmodul AguaSave realisiert eine Vollentsalzung mit qualitätsgesteuerter Verschneidung auf eine frei wählbare Leitfähigkeit < 200µS/cm. Es verfügt darüber hinaus über eine automatische Ein- und Abschaltung über Druck, Menge, Wasserqualität und/oder Zeit. Die mengenproportionale Dosierung des Vollschutzproduktes, die Leckage-Erkennung sowie die automatische, Abschaltung der Nachspeisung und Weiterleitung der Störmeldungen an die GLT (Gebäudeleittechnik) sind ebenfalls im Modul enthalten. Auf Wunsch können Systeminformationen über ein UMTS-Modul an einen Datenserver weitergeleitet und ausgewertet werden. Alle relevanten Daten werden über das UMTS-Netz auf einen zentralen Server übermittelt und dort passwortgeschützt überwacht und dokumentiert. Das Monitoring ermöglicht jederzeit die projektbezogene Erstellung eines übersichtlichen Füllprotokolls als geschütztes PDF-Dokument und als Nachweis der ausgeführten Wartungsaktionen. Über das gleiche Gateway können betreiberrelevante Parameter durch internetfähige Endgeräte (Laptop, Tablet oder Smartphone) verändert oder angepasst, werden, ohne vor Ort sein zu müssen.

Das Modul AguaClean (siehe Bild 4) wurde insbesondere für Heizungskreisläufe in Bestandsanlagen entwickelt, doch kann es auch für alle anderen geschlossenen Systeme (BHKW, Fernwärme und -kältenetze, Kältekreisläufe, Solarkreisläufe, Erdwärmesysteme etc.) eingesetzt werden.

Heizungswasseraufbereitung AguaClean Brötje

Bild 4: Schnittdarstellung des AguaClean-Moduls von Brötje zur Reinhaltung des Heizungswassers. (Quelle: August Brötje GmbH, Rastede)

Qualitätsgesteuertes Filtersystem mit Magnetitentfernung

Der Einsatz eines Schlammabscheiders sorgt für ein Plus an Sicherheit im Heizsystem – doch wird die Ursache des Problems nicht behoben. Darüber hinaus erfolgt keine Funktionsüberwachung. Das Ziel muss sein, die schädlichen Bestandteile des Wassers erst gar nicht entstehen zu lassen. Im Gegensatz zu einem Neubau muss bei einer Sanierung grundsätzlich neben der Speisewasser- auch die bestehende Kreislaufwasserqualität auf problembehaftetes bzw. VDI 2035 konformes Systemwasser untersucht werden. Diese kann mithilfe der vergleichenden Analyse über eine Laboruntersuchung mit erläuterndem Wasseruntersuchungsbericht realisiert werden. Zeigt das Analysenergebnis ein problembehaftetes Kreislaufwasser ist die Ergänzungsbefüllung der neu installierten Komponenten auf keinen Fall ausreichend.

Zeigt die Analyse bestehende Probleme mit Ausfällungen, Ablagerungen oder Korrosion und bestätigt, dass die vorliegende Wasserqualität nicht der VDI oder den Vorgaben der Kesselhersteller entspricht, ist eine vollständige Entleerung und Neubefüllung oder besser noch: ein kontrollierter Wasseraustausch im laufenden Betrieb anzuraten. Bei einem kontrollierten Wasseraustausch ist auf der Basis des vorliegenden Systeminhalts mit der 1,5-fachen an Wassermenge zu kalkulieren. Nur mit dem kontrollierten Wasseraustausch wird die richtige Wasserqualität, bei gleichzeitigem Herausspülen der bereits in Lösung befindlichen Rückstände im System, sichergestellt.

AguaClean ist für Anlagen konzipiert, in denen es bereits Ablagerungen und Verunreinigungen gibt, und wird dort zusammen mit einem AguaSave-Modul eingesetzt. So ist eine schonende Reinigung des Systems im laufenden Betrieb möglich und alle im System befindlichen Verunreinigungen wie Schmutz, Schlamm, Rost und Korrosionsrückstände werden zuverlässig entfernt. Dies gilt insbesondere auch für die sehr feinen Magnetitrückstände (<1 µm), die über die patentierte Magnaflow-Einheit des Moduls wirkungsvoll abgeschieden werden.

AguaClean wird über eine integrierte Hocheffizienzpumpe (geschützt vor Magnetitablagerungen) im Teilstrom aus dem Heizungskreislauf (vorzugsweise Rücklauf) versorgt und beeinflusst nicht die Hydraulik des Heizungs-/Kältekreislaufs, sodass auch bei einer starken Verschmutzung und Anstieg des Differenzdrucks eine einwandfreie Versorgung und Filtration erfolgt. Das Modul und seine Gesamtfunktionen werden über die Durchflussmessung sowie die dafür entwickelte Steuereinheit geregelt und vollautomatisch überwacht. Darüber hinaus sind über die Steuereinheit die Einstellung frei wählbarer Zeiten zur Aktivierung und Deaktivierung des Moduls, der Warn- und Stoppwerte und der Meldung über den bevorstehenden Filterwechsel möglich. Die Weiterleitung einer Alarmmeldung an eine Gebäudeleittechnik, einen Fachbetrieb oder einen Hausmeister wird über einen potentialfreien Kontakt oder eine optionale Datenfernübertragung per UMTS-Karte realisiert.

Fazit

Dem Heizungswasser wird nach wie vor zu wenig Aufmerksamkeit geschenkt. Denn dieses hält, vergleichbar mit dem menschlichen Blut, alle Prozesse in einem Heizkreislauf am Leben und verteilt die Energie dorthin, wo sie benötigt wird. Um bei dem Bild zu bleiben, steht das Kreislaufwasser nicht nur mit dem Herzen (dem Heizkessel und der Pumpe) in Kontakt, sondern mit jedem Organ des Körpers (des Heizungssystems). Erster Ansprechpartner sollte daher der SHK-Fachinstallateur sein.

Autor

Burkhard Maier, Bereichsleiter Marketing, August Brötje GmbH, Rastede

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