Energiesparer

Wasser ist nicht gleich Wasser – zumindest, was die Wasserhärte betrifft. 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 (1,5 bzw. 2,5 mmol/l), bis hin zu hartem Wasser ab 14 °d (bzw. 2,5 mmol/l). Rund die Hälfte des in Deutschland genutzten Trinkwassers gilt als hart. Hartes Wasser mit seiner höheren Magnesium- und Kalziumkonzentration ist für die Gesundheit des Menschen zwar eher förderlich, in technischer Hinsicht hat der im Wasser gelöste Kalk aber auch unerwünschte Nebenwirkungen. Denn während sich der Körper freut, verhindert Kalk eine optimale Energieübertragung. Kalkablagerungen entstehen in erster Linie bei der Erwärmung von hartem – also kalkhaltigem – Wasser. Mit steigender Temperatur nimmt die Konzentration an Kohlensäure ab, das sogenannte Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht verschiebt sich und es kommt zu einer zunehmenden Übersättigung des Wassers mit Kalziumkarbonat. Der ausfallende Kalk verteilt sich in der Praxis nicht gleichmäßig im System, sondern setzt sich tendenziell an den heißesten Stellen ab. Die schlechte Wärmeleitfähigkeit von Kalk hat zur Folge, dass eine vermeintlich dünne Kalkschicht von nur 2 mm die Wärmeübertragung bereits um etwa 15 % verringert.

Kalk im Heizungswasserkreislauf

Laut einer Studie der Deutschen Energie-Agentur (dena) entfällt mit durchschnittlich 72 % der größte Anteil am Gesamtenergieverbrauch im Haushalt auf die Heizung und diese bietet folglich auch ein hohes Potenzial für Lösungen zur Energieoptimierung. In diesem Zusammenhang nimmt auch das Thema Wärmedämmung einen wichtigen Stellenwert ein. Ebenso wie die Wahl der Heizungsanlage bzw. des Brennstoffes. Die Qualität des Heizungsfüllwassers spielt allerdings in der Praxis noch immer eine untergeordnete Rolle. Und das, obwohl Wasser der gebräuchliche Wärmeträger unserer Raumheizungen ist und dessen Qualität in Bezug auf Energieverluste und mögliche Schäden an der Anlage durchaus relevant ist. Dies spiegelt sich nicht zuletzt auch in den Inhalten der VDI-Richtlinie 2035 wider.

Kalkbeläge durch hohe Warmwassertemperaturen

Die mit einem Anteil von rund 13 % zweitgrößte Menge an Energie wird im Privathaushalt zur Warmwasserbereitung verwendet. Auch hier kann die Energie effizienter genutzt werden, da schon relativ dünne Beläge auf den Wärmetauscherelementen deutliche Verluste beim Wärmeübergang verursachen. Und da es sich im Trinkwasserbereich anders als im Heizungskreislauf nicht um ein geschlossenes System handelt, liefert das Wasser ständig neuen Nachschub am Belagsbildner Kalziumcarbonat. Die Wassertemperatur – oder präziser die Oberflächentemperatur – gilt, neben dem absoluten Gehalt an Härtebildnern, als Hauptfaktor für die Menge der gebildeten Beläge. Und die Temperaturen sind vor allem beim Einsatz von thermischen Solaranlagen systembedingt hoch. Dementsprechend steigt das Risiko von Kalkablagerungen am Wärmetauscher in Regionen mit hartem Wasser. Bereits eine Verdopplung der Temperatur von 40 auf 80 °C bewirkt eine sechsfach höhere Kalkbildung.

Dies ist aktuell auf Grund von verschärften Anforderungen der Trinkwasserverordnung besonders relevant. Die Temperaturen am Ausgang des Trinkwassererwärmers müssen zum Schutz vor Legionellen dauerhaft mindestens 60 °C betragen, was allerdings zu verstärkten Kalkablagerungen führt. Für die Praxis bedeuten Kalkablagerungen, neben zusätzlichen Stromkosten für eine erhöhte Pumpenlaufzeit der Solarpumpe, auch einen Mehrbedarf an fossilen Energieträgern für ein eventuelles Nachheizen. Die Entkalkung von verkalkten Wärmetauschern bzw. des Speichers ist ein zusätzlicher Kostenpunkt.

Kalkschutz ohne chemische ­Zusätze

Um Solaranlagen, Boiler oder auch wasserführende haustechnische Anlagen umfassend und dauerhaft vor Kalk zu schützen, empfiehlt sich der Einsatz eines umweltgerechten Wasserbehandlungssystems. Neben den klassischen Methoden der chemischen Wasserbehandlung bieten sich hier auch Geräte an, die mithilfe von Elektrotechnik, Biomineralisation oder elektrolytisch arbeitendem Kristallgenerator Nanokristallisationszentren in großer Zahl erzeugen. Solche Geräte sind in der ­Lage, das beim Erhitzen stark ansteigende Potenzial der Kalkausfällung abzubauen. 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 von der Deutschen Vereinigung des Gas- und Wasserfaches (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 beziehungsweise 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 beziehungsweise in den Armaturen ab, sondern wird mit dem Wasserfluss ausgespült. Der Unterschied zur „konventionellen“ Methode liegt also in der grundlegenden Vorgehensweise: Bei der Enthärtung wird aus hartem Wasser weiches gemacht und somit die chemische Zusammensetzung des Trinkwassers verändert.

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/