Wasser führende haustechnische Anlagen sollten vor Kalk geschützt werden, um Wartungsintervalle gering zu halten und Schäden zu vermeiden. Hierfür gibt es neben den chemischen Möglichkeiten zur Wasserbehandlung – Ionenaustauschverfahren und chemische Härtestabilisierung (Dosiertechnik) – auch Wasserbehandlungsmethoden, die ohne chemische Zusätze auskommen. Hier sind vor allem zwei vergleichsweise junge Verfahren zu nennen: die Elektrolyse und die Biomineralisation.
Einsatzbereiche
Der Haupteinsatzbereich liegt im Schutz der Trinkwasserinstallation vor Kalkablagerungen in Gebäuden aller Art und Größe. Aber gerade in der heutigen Zeit, in der ein verantwortungsvoller Umgang mit der Ressource Energie zu einer Notwendigkeit geworden ist, wird Kalkschutz auch aus Gründen der Energieeffizienz immer wichtiger. Denn rund die Hälfte des in Deutschland genutzten Trinkwassers gilt als hart und Kalk setzt sich überwiegend auf Heizelementen ab. Aufgrund der schlechten Wärmeleitfähigkeit von Kalk wirkt dieser wie ein Isolator und beeinträchtigt die Energieübertragung von Wärmetauschern. Selbst eine dünne Kalkschicht von nur rund drei Millimetern auf einem Wärmetauscher verursacht bereits einen Energieübertragungsverlust von mehr als 20 %. Die Folge sind neben den erhöhten Energiekosten zusätzliche Aufwendungen für Wartung und Entkalkung. Und bei Solaranlagen – bei denen hohe Temperaturen im Speicher durchaus üblich und auch gewünscht sind – ist noch ein weiteres Phänomen zu beachten: Schon eine Verdopplung der Temperatur von 40 °C auf 80 °C bedeutet eine sechsfache Menge an isolierend wirkendem Kalziumkarbonat in der vergleichbaren Zeit. Um Solarspeicher ab dem Härtebereich zwei vor Verkalkung zu schützen und somit energieoptimal zu betreiben, sind alternative Kalkschutzgeräte geeignet.
Verringerung von Kalksteinbildung
Die nachweisliche Verringerung von Kalksteinbildung in Rohrleitungen und Boilern spricht für den Einsatz DVGW-zertifizierter Wasserbehandlungsgeräte. Natürlich vorkommendes Wasser enthält immer gelöste Salze. Probleme in den Rohrleitungen entstehen besonders bei der Erwärmung des Wassers: Mit steigenden Temperaturen nimmt die Konzentration an Kohlensäure ab, das Gleichgewicht von Kalk- und Kohlensäure verschiebt sich vom löslichen Kalk (Kalziumhydrogenkarbonat) zum schwer löslichen Kalk (Kalziumkarbonat). Kalziumkarbonatgesättigtes, „hartes“ Wasser bildet hartnäckige Beläge an Wärmeübertragungsflächen sowie an Rohr- und Boilerwänden. Je nach Werkstoff und Oberflächenstruktur verläuft die Belagbildung in unterschiedlicher Geschwindigkeit. Eine glatte, organische Oberfläche eines Kunststoffrohrs beispielsweise hemmt die Kalkablagerung stärker, als die raue, anorganische Metalloberfläche eines Stahlrohrs. Aber auch Kunststoffrohre werden mit einer Kalkschicht überzogen, die jedoch schlecht anhaftet, halbschalenförmig abplatzt und zu infarktartigen Verstopfungen im Installationsnetz führen kann. Neben den klassischen Methoden der chemischen Wasserbehandlung bieten sich heute auch Geräte an, die mithilfe von Elektrodentechnik oder der Biomineralisation Nanokristallisationszentren in großer Zahl erzeugen. Solche Geräte sind in der Lage, das beim Erhitzen stark ansteigende Potenzial der Kalkausfällung abzubauen. Bei der Biomineralisation erfolgt die Härte-Stabilisierung durch heterogene Kristallkeimbildung auf einer sehr großen, modifizierten Kunstharzoberfläche. Die Wasserzusammensetzung bleibt dabei unverändert. Geräte mit Elektrodentechnik werden derzeit von BWT, Grünbeck, Judo, Permatrade und Syr produziert und vertrieben. Die Härte-Stabilisierung beruht auf der elektrolytischen Erzeugung von Kristallisationskeimen aus gelöstem Kalk an großen Elektrodenoberflächen. Kalk lagert sich an den temporär negativ geladenen Teilchen an und wird durch eine rhythmische Umpolung in Form von winzigen Nanokristallen wieder abgelöst. Doch anstatt sich in Rohrleitungen, Armaturen oder Boilern abzulagern, wird der an den Nanokristallen haftende Kalk mit dem Wasser ausgespült. Wie bei der Biomineralisation bleibt auch bei der Elektrodentechnik die Wasserzusammensetzung unverändert. Allerdings entstehen hier wie auch bei der Biomineralisation Folgekosten: Während dort das Katalysatormaterial nach gegebener Zeit ausgetauscht werden muss, sollte bei Geräten mit Elektrodentechnik die Elektrolyse-Zelle nach 400 bis 600 m³ Wasserdurchlauf ersetzt werden.
Alternativer Kalkschutz mithilfe von Elektrolyse oder Biomineralisation stellt eine Alternative zur klassischen Wasseraufbereitung dar. Diese alternativen Verfahren werden von führenden Herstellern im deutschen Markt angeboten und weisen ein großes Markpotenzial auf.
Checkliste
5-Punkte-Plan für die Auswahl von Wasserbehandlungsgeräten
1. Bei Kalkschutzgeräten mit DVGW-Zeichen ist grundsätzlich eine Wirksamkeit von> 80 % im Boilertest nachgewiesen.
2. Für gute Ergebnisse im Bereich Plattenwärmetauscher und thermische Solaranlagen sollten diese Geräte großzügig dimensioniert werden.
3. Bei technisch notwendiger Härtereduzierung sind Enthärtungsanlagen vorzuziehen, da die alternativen Geräte den Härtegrad im Wasser nicht reduzieren.
4. Wenn das Wasser mit einer Enthärtungsanlage aufbereitet wird und die Hauswasserinstallation aus verzinktem Stahl besteht, so wird eine Nachdosierung von Korrosionsschutzmitteln erforderlich.
5. Andere, nicht zertifizierte physikalische oder auch energetische Verfahren wie permanent-/elektromagnetische Verfahren, Impulstechnik, Opferanodentechnik und bioenergetische Verfahren zeigen einen geringeren Kalkschutzeffekt. Der Vorteil dieser Verfahren ist die Behandlung sehr großer Volumenströme.
Autor
Dipl.-Ing. Tamara Ruoff ist tätig in der Abteilung Forschung und Entwicklung bei der Permatrade Wassertechnik GmbH in 71213 Leonberg.
Telefon (0 71 52) 9 39 19-51,
E-Mail: ruoff@perma-trade.de,
