Dass hartes Wasser Kalkablagerungen in Rohrleitungen und Heizsystemen zur Folge hat und weiches Wasser Korrosion begünstigt, ist hinlänglich bekannt. Um die Hausinstallation zu schützen, sollte das Wasser entsprechend behandelt werden. Hier stehen einerseits chemische und andererseits physikalische Verfahren ohne chemische Zusätze zur Auswahl. Doch auch wenn die Wirksamkeit der chemiefreien Wasserbehandlung längst nachgewiesen ist, tauchen bei den Herstellern immer wieder Fragen zur alternativen Wasserbehandlung auf.
Welche Härtebereiche werden bei Trinkwasser unterschieden?
Das von den Wasserversorgungsunternehmen in Deutschland gelieferte Trinkwasser unterliegt strengsten regelmäßigen Kontrollen und ist sowohl chemisch als auch hygienisch in einem einwandfreien Zustand. Dennoch gibt es innerhalb der Richtwerte der deutschen Trinkwasserverordnung ein breites Spektrum unterschiedlicher Wasserqualitäten. Sie lassen sich unter anderem durch die Wasserhärte, die in „Grad deutscher Härte“ (°d) gemessen wird, genauer beschreiben. Im Zuge der internationalen Harmonisierung setzt sich jedoch immer mehr die Bezeichnung „Summe Erdalkalien in mol/m³“ durch. Nach dem Wasch- und Reinigungsmittelgesetz werden in Deutschland drei Härtebereiche unterschieden: von weichem Wasser bis 8,4 °d (bzw. 1,5 mmol/l), über den mittleren Härtebereich zwischen 8,4 °d und 14 °d (bzw. 2,5 mmol/l), bis hin zu hartem Wasser ab 14 °d (bzw. 2,5 mmol/l). Letzteres fließt nach wie vor aus den meisten Zapfstellen Deutschlands. Zusammenfassend lässt sich also festhalten, dass die Härte des Wassers sich aus der Summe der im Wasser vorhandenen Erdalkaliionen Calcium und Magnesium ergibt.
Was bewirkt Kalk im Wasser?
Hartes Wasser mit einer höheren Magnesium- und Calciumkonzentration ist für den menschlichen Körper eher förderlich, in technischer Hinsicht hat der im Wasser gelöste Kalk aber Nebenwirkungen. Denn was dem Körper gut tut, kann Wasserleitungen und Haushaltsgeräten schwer zusetzen. Kalkflecken auf Armaturen und Fliesen sowie erhöhte Energiekosten durch Kalkablagerungen auf Heizelementen sind hier in erster Linie zu nennen. Selbst eine dünne Kalkschicht von nur rund drei Millimetern auf einem Wärmetauscher verursacht bereits einen Energieübertragungsverlust von mehr als 20 %. Ganz zu schweigen von den Kosten eines Rohrverschlusses durch Verkalkung. Kalkablagerungen entstehen in erster Linie bei der Erwärmung von kalkhaltigem Wasser. Mit steigender Temperatur nimmt die Konzentration an Kohlensäure ab, das sogenannte Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht verschiebt sich und es kommt zu einer Übersättigung des Wassers mit Calciumkarbonat. Befinden sich jetzt freie Oberflächen, z.B. eines Wärmetauschers oder des Trinkwasserrohrs in der Nähe, so wirken diese als Kristallkeimbildungszentren und es findet vor allem an diesen Stellen eine Kalkabscheidung statt.
Gibt es bei allen Leitungsmaterialien Kalkablagerungen?
Es ist bekannt, dass es in Gebieten mit hartem Wasser bei verzinkten Stahlrohren bzw. Kupferrohren zu Querschnittsverringerungen im Rohr durch Belagsbildung kommen kann. Weniger bekannt ist jedoch, dass gelegentlich auch in Kunststoff- oder Edelstahlrohren unerwünschte Ablagerungen entstehen können. Vor allem die glatte organische Oberfläche von Kunststoff erschwert die Belagsbildung deutlich. Kommt es dann aber doch zu Kalkablagerungen, besteht leicht die Gefahr eines „Rohrinfarkts“. Aufgestaute, abgeplatzte Kalkablagerungen verkleben an schwach durchströmten Abschnitten und können somit im Extremfall das Trinkwasserrohr komplett verstopfen. Dieses Schadensbild tritt am ehesten an Übergängen in senkrechte Leitungsführungen auf, in denen sich diese Halbschalen ansammeln und durch weitere Kalkausscheidungen miteinander „verkleben“.
Wie funktioniert Kalkschutz ohne chemische Zusätze?
Charakteristisch für eine Wasserbehandlung ohne chemische Zusätze ist, dass die natürliche Wasserqualität einschließlich der Mineralstoffe Calcium und Magnesium erhalten bleibt. Dem Trinkwasser werden also weder Inhaltsstoffe entzogen noch hinzugefügt. Die vom DVGW nach dem Arbeitsblatt W 510 erfolgreich getesteten Geräte arbeiten nach dem Prinzip der Kristallkeimbildung und greifen lokal in das Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht ein. Kalk haftet dann – vereinfacht ausgedrückt – nicht mehr auf den metallischen Rohrwandungen oder den Wärmetauschern, sondern auf den im Wasser suspendierten winzigen Impfkristallen. Die Kunst besteht also darin, möglichst viele „Nanokristalle“ pro Zeiteinheit zu produzieren. Übersteigt die Oberfläche aller Impfkristalle die Oberfläche der Heizelemente bzw. der Rohrinnenwand um ein Vielfaches, so ist die Wahrscheinlichkeit, dass sich das Kalziumkarbonat am Heizelement ablagert, verschwindend gering. Der im Wasser gelöste Kalk setzt sich demzufolge nicht in den Rohrleitungen oder im Warmwasser-Speicher bzw. in den Armaturen ab, sondern wird einfach mit dem Wasserfluss ausgespült.
Was genau ist Kalkschutz mit DVGW-Zertfizierung?
Eingangsvoraussetzung für den Erhalt eines DVGW-Prüfzeichen ist zunächst der Wirksamkeitsnachweis nach Arbeitsblatt W 512. Anschließend ist eine Gebrauchstauglichkeitsprüfung nach Arbeitsblatt W 510 notwendig. Mit der W 510 werden erstmalig die Anforderungen an die Gebrauchstauglichkeit (Volumenströme 1–20 l/ min), Beschaffenheit, Betriebssicherheit und Hygiene von Kalkschutzgeräten festgelegt und die entsprechenden Prüfungen angegeben. Zudem werden nach Arbeitsblatt W 510 geprüft:
• Erhalt der Wasserqualität, d. h. keine nennenswerte Veränderung, insbesondere die theoretisch mögliche Gasentwicklung sowie Nitritbildung bei stromgebundenen Geräten.
• Festigkeit (inkl. Druckstoß), Dichtheit, Temperaturbeständigkeit, Druckverlust, Geräuschentwicklung, elektrische Sicherheit, Eigensicherheit.
• Einbau-, Betriebs- und Wartungsanleitung sowie die Kennzeichnung des Gerätes.
Welche Einsatzbereiche gibt es für Kalkschutzsysteme?
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. Auf Grund der schlechten Wärmeleitfähigkeit von Kalk wirkt dieser wie ein Isolator und beeinträchtigt die Energieübertragung von Wärmetauschern. 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 2 vor Verkalkung zu schützen und somit energieoptimal zu betreiben, sind Kalkschutzgeräte ohne chemische Zusätze bestens geeignet.
Gibt es Folgekosten bei chemiefreien Kalkschutzgeräten?
Die modernen Kalkschutzsysteme sind grundsätzlich wartungsfrei, besitzen aber eine elektronische Steuerung und benötigen hierfür Strom. Bei einem Einfamilienhaus kann man im Stand-by-Betrieb mit weniger als 5 W und bei Wasserentnahmen mit Werten von 25 bis zu 60 W, abhängig vom jeweiligen Gerätetyp und Hersteller, rechnen. Des Weiteren ist ein Austausch der Wirkeinheiten erforderlich. Die Austauschintervalle variieren bei einem Einfamilienhaus mit einem durchschnittlichen Wasserverbrauch von ca. 130 m³/Jahr je nach Hersteller und Gerätetyp zwischen drei und fünf Jahre.
Wo ist der Unterschied zur konventionellen Enthärtung?
Mit dem klassischen Ionenaustauscher gibt es ein in der Praxis bewährtes Verfahren, mit dem die Härtebildner Kalzium und Magnesium gegen Natriumionen ausgetauscht und somit weitestgehend aus dem Wasser entfernt werden. Weitestgehend deshalb, da die Trinkwasserverordnung zwar keinen Wert für die Resthärte mehr vorgibt, jedoch sollte das Trinkwasser nicht auf 0 °d enthärtet werden. Von Herstellerseite wird oftmals eine Komforteinstellung nach individuellen Bedürfnissen bzw. eine Resthärte von ca. 5 bis 8 °d empfohlen, wobei bei sehr hartem Wasser der Grenzwert für Natrium in der Trinkwasserverordnung restriktiv wirkt und das Thema Korrosionsschutz bei metallischen Leitungen beachtet werden sollte. Der Unterschied zur „chemiefreien“ Methode liegt also in der grundlegenden Vorgehensweise: Bei der Enthärtung wird aus hartem Wasser weiches gemacht und somit die chemische Zusammensetzung des Trinkwassers verändert. Die Folge sind deutlich weniger Kalkablagerungen und somit auch reduzierte Energiekosten bei kontinuierlichen Betriebskosten für Strom und Salz.
Kann man Kalkschutzsysteme zur Rohrsanierung einsetzen?
Eine Rohrsanierung ist mit diesen Verfahren nur bedingt möglich. Kalkschutzsysteme können unter Umständen zu einem Abtrag von Inkrustationen beitragen, aber grundsätzlich ist eine Spülung der Installation sinnvoll und empfehlenswert. Anschließend können die Trinkwasserleitungen mit einem Kalkschutzsystem vor erneuter Verkalkung geschützt werden.
Wie funktioniert chemiefreier Korrosionsschutz?
Trotz des Einsatzes moderner Installationswerkstoffe stellt der Bereich Korrosionsschutz immer noch eine große Herausforderung für das Sanitär-Fachhandwerk dar, mit mehr als 1,1 Millionen Leitungswasserschäden pro Jahr – allein in Deutschland. Man unterscheidet hier drei klassische physikalische Wasserbehandlungsmethoden: das permanentmagnetische, das elektromagnetische sowie das galvanische Verfahren, wobei das Letztere nicht mehr als rein physikalisch zu bezeichnen ist. Beim permanentmagnetischen Verfahren durchströmt das zu behandelnde Wasser Magnetfelder mit alternierender Polarität, die von Permanentmagneten erzeugt werden. Durch eine Veränderung der Wasserstruktur wird die Bildung einer homogenen Deckschicht – der sogenannten Korrosionsschutzschicht – auf einem Metallrohr begünstigt. Elektromagnetische Verfahren, volkstümlich auch unter dem Namen „Wickler“ bekannt, generieren Magnetfelder mit Hilfe elektrischer Spulen. Ein Grenzfall stellt das galvanische Funktionsprinzip dar. Hier wird eine Potenzialdifferenz zwischen einer Opferanode aus Zink und der Kathode in Form eines edleren Metalls aufgebaut. Somit löst sich die Zinkanode auf und begünstigt die Ausbildung einer Schutzschicht.
Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass sich die Wasserbehandlungssysteme ohne chemische Zusätze als ein fester Bestandteil im Marktsegment Wasserbehandlung etabliert haben. Die führenden Hersteller im deutschen Markt bieten Produktlösungen unter dem Begriff „Alternative Wasserbehandlung“ bzw. „Alternativer Kalkschutz“ an. Sie stellen durchaus eine Alternative zur klassischen Wasseraufbereitung dar, da beide Methoden ein großes Marktpotenzial aufweisen.
Weitere Informationen
Unser Autor Dipl.-oec. Markus Kurz ist Marketingleiter bei Permatrade Wassertechnik GmbH, 71229 Leonberg, Telefon (0 71 52) 93 91 90, Telefax (0 71 52) 9 39 19 35, https://www.perma-trade.de/
