Die Technik der Wärmeerzeugung hat sich in den letzten Jahren deutlich verändert. Es wurden Wirkungsgrade gesteigert, eine kompaktere Bauweise realisiert und günstigere Verkaufspreise ermöglicht. Mit dieser Leistungssteigerung gingen aber auch höhere Anforderungen an die Wasserqualität für die Heizsysteme einher. Die Wärmetauscher wurden kompakter und empfindlicher gegen Kalkablagerungen. Denn der Kalk lagert sich an der wärmsten Stelle im Heizsystem, dem Wärmetauscher im Heizkessel ab. Der Belag wirkt isolierend, es kommt zu einem lokalen Wärmestau und die betroffenen Bereiche dehnen sich in der Folge mehr aus, als die weniger betroffenen. So entstehen mechanische Spannungen welche über Materialermüdung und Spannungsrisskorrosion zu dem Kesselschaden führen.
Enthärtung ist ungeeignet
Die zur Überarbeitung anstehende SWKI Richtlinie 97-1 empfiehlt bei Härtegraden von > 30°fH die Enthärtung des Füllwasser von Heizungsanlagen. Diese Aussage ist nicht mehr auf die heutigen Systeme angepasst, der Grenzwert ist viel zu hoch. Auch verhindert die Enthärtung zwar die Kesselsteinbildung, verursacht im Gegenzug aber Korrosionen. Denn durch den Ionenaustauscher werden die Härtebildner entnommen und durch Natrium aus Kochsalz ersetzt. Der Gehalt an gelösten Salzen (Mineralien) im Wasser bleibt dadurch unverändert und dauerhaft hoch. In der Folge werden Korrosionen ausgelöst und diese führen später zur Schädigung des Wärmetauschers und anderen metallischen Bauteilen.
Die neue VDI 2035
Die neue, bereits im Entwurf genehmigte und in Europa massgebende VDI Richtlinie 2035 unterscheidet zwischen einem salzarmen (demineralisierten) und salzhaltigen (z.B. enthärtetem Wasser) Systemwasser. Bei dem salzarmen Betrieb bis 100 μS/cm ist ein Sauerstoffgehalt im Systemwasser von 0,1 mg/l zulässig. Bei salzhaltiger Fahrweise bis 1500 μS/cm hingegen nur noch 0,02 mg Sauerstoff pro Liter, also nur noch ein Fünftel des bisherigen Grenzwertes. Ein solch tiefer Sauerstoffgehalt ist in kaum einer Heizungsanlage dauerhaft realisierbar. Da enthärtetes Heizwasser immer salzhaltig ist, kann es für Anlagen, welche schon geringste Mengen an Sauerstoffdiffusion zulassen, grundsätzlich nicht verwendet werden. Um dem Füllwasser für Heizungen die Härte zu entziehen ist einzig das Verfahren der Demineralisierung, bzw. Vollentsalzung geeignet um die geforderten Grenzwerte zu erfüllen.
Untersättigtes Wasser
Leider verbreitet, aber wissenschaftlich nicht haltbar, ist die Behauptung, demineralisiertes Wasser sei „untersättigt“ und würde in der Folge Metalle auflösen um so wieder „sein Gleichgewicht“ zu finden. Der Gegenbeweis gelingt ganz einfach: Wird unbehandeltes Rohwasser in die Heizung eingefüllt, so demineralisiert sich dieses durch Erwärmung und die damit verbundene Ablagerung der Mineralien ganz von selbst. Dies ist der Normalfall seit es Heizungen gibt. Eine Entsalzung des Füllwassers über eine Patrone nimmt diesen natürlichen Vorgang nur vorweg, damit im Heizsystem keine Ablagerungen anfallen.
Verfahren der Demineralisierung
Bei der Demineralisierung werden dem Wasser alle gelösten Feststoffe (Salze) wie Kalk, Chloride, Nitrate, Sulfate etc. entzogen. Das Verfahren basiert auf einem doppelten Ionenaustausch wobei die Mineralien durch Wasser ersetzt werden, so dass reinstes Wasser mit folgenden günstigen Eigenschaften entsteht:
- Demineralisiertes Wasser hat keine Inhaltsstoffe mehr, die ausfallen und sich im Kessel oder Wärmetauscher ablagern.
- Demineralisiertes Wasser bremst Korrosion, weil es elektrisch nicht leitet.
- Durch die Demineralisierung werden auch Neutralsalze wie Chloride, Sulfate, Nitrate entfernt, die dafür bekannt sind, in bestimmter Konzentration und Zusammensetzung auch üblicherweise nicht korrodierende Materialien anzugreifen.
Nach der neuen VDI-Richtlinie 2035 müssen Heizungsanlagen, die nicht vollständig sauerstoffdicht sind, künftig salzarm, also mit demineralisiertem Wasser betrieben werden. Enthärtetes Wasser ist für Anlagen mit möglicher Sauerstoffdiffusion nicht zulässig. Grundsätzlich gilt: je geringer der Salzgehalt, desto geringer die Sauerstoffkorrosion.
Definition der Begriffe
Enthärtung
Bei der Enthärtung werden die Kalzium- und Magnesium-Ionen im Wasser durch Natrium-Ionen aus Kochsalz ersetzt. Alle Ionen bleiben danach größtenteils in Lösung und leiten elektrisch.
Vollentsalzung
Bei der Vollentsalzung werden alle gelösten Feststoffe aus dem Wasser entfernt. Verfahren zur Vollentsalzung sind: Ionenaustausch, Umkehrosmose, Destillation. Vollentsalztes Wasser hat keine elektrische Leitfähigkeit.
Demineralisierung
Demineralisierung ist der praxisnahe Begriff für die Vollentsalzung von Wasser.
Zehn Tipps zur korrekten Befüllung einer Heizungsanlage
Um eine Heizungsanlage korrekt zu befüllen, müssen gewisse Grunddaten und Fakten berücksichtigt und gesammelt werden:
1.) Garantiebedingung des Kesselherstellers erfragen
2.) Trinkwasseranalyse bei den Stadtwerken besorgen (Leitfähigkeit, Härte und Salzgehalt)
3.) Wasseranalyse des Anlagenwassers erstellen (pH-Wert, Leitfähigkeit, Härte)
4.) Falls die Anlage mit chemischen Mitteln behandelt wurde, bzw. stark verschmutzt ist, muss diese gespült werden
5.) Ermitteln des Wasserinhaltes der Anlage in m³
6.) Anhand der Trinkwasserwerte wird die benötigte Menge des vollentsalzten Wassers errechnet (Salzgehalt)
7.) Mittels Wasserverdrängung nun die Anlage befüllen (80 % VE Wasser, Rest Stadtwasser)
8.) Aufheizen der Anlage damit die freie Kohlensäure entweicht
9.) Nach einer Betriebszeit von ca. 1 Monat die Leitfähigkeit messen.
10.) Je nach gewünschtem Wert ist eine Nachfüllung erforderlich.
Weitere Informationen
Unser Autor Manuel Rickenbach ist Geschäftsführer und Inhaber der Elysator Engineering AG, CH-8832 Wollerau, Tel. 0041 (44) 78 61212, Fax 0041 (44) 78 61242, E-Mail: rickenbach@elysator.ch
