Frei von Kalk und Rost

Mechanische Filtration, Dosierung, Enthärtung und Kalkschutz – diese Verfahren zählen in Hausinstallationen zu den wichtigsten Komponenten für die Trinkwasserbehandlung. Mit Ausnahme des grundsätzlich vorzusehenden Filters sind Maßnahmen zur Trinkwasserbehandlung dann erforderlich, wenn die Trinkwasserinstallation wirksam vor Kalk und Korrosion zu schützen ist (Bild 1). Maßgebend ist hierbei, unter welchen Bedingungen mit Steinbildung sowie mit möglichen Korrosionsgefahren zu rechnen ist.

Trinkwasserinstallationen dürfen keine Keimbrutstätten sein

Die Anforderungen an den Schutz der Trinkwasserinstallation haben sich indessen gewandelt: Während früher Bilder von Rohr­infarkt durch Kalk und Schäden durch Lochfraß die Notwendigkeit für die Trinkwasserbehandlung verdeutlichten, ist heute der Erhalt der Trinkwassergüte mit ein gewichtiger Aspekt. Hier gilt es vor allem, den Bakterien und Erregern die Grundlage zur Ansiedelung zu entziehen. Unabhängig davon ist nach wie vor der Schutz vor Kalkablagerungen eine notwendige Maßnahme, um die Langlebigkeit der Trinkwasserinstallation sicherzustellen und um unnötigen Energieverbrauch in der Warmwasserbereitung zu vermeiden. Für den Einsatz von Methoden zur Trinkwasserbehandlung sprechen im Wesentlichen die Aspekte Hygiene, Sicherheit und Komfort.

Hygiene

In der früheren Fassung der DIN 1988-7 war empfohlen worden, „das Verfahren der Trinkwassererwärmung auf die vorhandenen Wasserverhältnisse und die vorgeschlagene Betriebsweise abzustimmen“. Gemeint war damit, dass mit zunehmendem Härtegrad die Temperaturen in Speicher-Trinkwassererwärmern geringer gewählt werden sollten, um Steinbildung zu vermeiden. Dies ist nach heutigen Maßstäben und geltenden Richt­linien nicht mehr zulässig. Eine der Konsequenzen aus den Anforderungen an den Erhalt der Trinkwassergüte ist, dass Trinkwas­ser­erwärmungsanlagen stets im Temperaturbereich um 60 °C zu betreiben sind. Damit sollte bei der Planung einer zentralen Trinkwassererwärmungsanlage generell das Augenmerk auch auf die Vermeidung von Steinbildung gerichtet werden. Kalkablagerungen bieten zudem durch ihre unebene Oberfläche Möglichkeiten zur Ansiedelung von Bakterien und Keimen, so dass der Kalkschutz auch vor dem Hintergrund des Erhalts der Trinkwassergüte von Bedeutung ist.

Sicherheit

Die wichtigste Maßnahme ist zunächst, die Trinkwasserinstallation vor dem Eintrag von Partikeln zu schützen. Diese können zu Funktionsstörungen führen, Auslöser für Loch- und Muldenkorrosion sein und darüber hinaus die Trinkwasserhygiene beeinträchtigen. Nach DIN EN 806-2 ist deshalb zum Schutz der Trinkwasserinstallation generell der Einbau eines mechanisch wirkenden Filters vorgeschrieben (Bild 2). Bei erstmaliger Befüllung der Anlage muss ein Filter vorhanden sein. Denn besonders bei der Neuinbetriebnahme ist die Gefahr groß, dass Partikel und Korro­sionsprodukte in großer Zahl in die neu installierte Leitungsanlage eingespült werden. In größeren Anlagen sind auch zunehmend empfindlichere Bauteile enthalten, bei denen mechanische Verunreinigungen zu Funktionsstörungen führen. Beispiele sind Regulier­armaturen in Zirkulationsleitungen, Trink­was­ser­erwärmungsanlagen mit Plattenwärmetauschern oder Magnetventile in Urinalspülungen und selbstschließenden Armaturen.

Komfort

In einigen Fällen kann der Verzicht auf Kalkschutz technisch vertretbar sein. Viele Endkunden wünschen sich jedoch weiches Wasser. Es ist daher empfehlenswert, mit dem Kunden zu klären, worauf es ihm ankommt. Die Auswahl des Verfahrens richtet sich danach, ob Armaturen, Sanitärobjekte, Küchengeräte und -spülen sowie Warmwasserspeicher und Rohrleitungen frei von Kalkablagerungen bleiben sollen oder ob auch spürbar weiches Wasser aus den Brauseköpfen fließen soll.

Wahl zwischen Vorbeugung oder Sanierung

In vielen Fällen kommt eine Trinkwasserbehandlung erst zum Einsatz, wenn an der Trinkwasseranlage bereits Schäden aufgetreten sind – zum Beispiel rostbraune Verfärbungen des Wassers oder Undichtheiten durch Lochfraß. Vorbeugung ist deshalb das Stichwort, wenn es um die Entscheidung für Maßnahmen zur Wasserbehandlung geht. In älteren, bestehenden Installationen mit verzinkten Stahlrohren ist rostiges Wasser ein Anzeichen, dass das Wasser korrosiv wirkt und die schützende Zinkschicht von der Rohrinnenwand abgelöst wurde. In neueren Installationen mit Edelstahl- oder Kunststoffrohrsystemen ist die Korrosionsgefahr weitaus geringer. Hier kann allerdings das Problem auftreten, dass von der Rohrwandung abgelöste Kalkablagerungen an bestimmten Stellen (z. B. bei Umlenkungen oder in Armaturen) den Durchgang verstopfen. In beiden Fällen wäre es ratsam gewesen, bereits bei der Neuinstallation die passende Behandlungsmethode einzusetzen.

Die wichtigsten Aufgabenstellungen sind die Vermeidung von Kalkablagerungen und der Schutz vor Korrosion. Wässer haben je nach Zusammensetzung und Bestandteilen unterschiedliche Eigenschaften der Kalkausfällung sowie abhängig von den Inhaltsstoffen unterschiedliches Korrosionspotenzial. Hierfür stehen jeweils unterschiedliche Lösungen zur Verfügung.

Filter

Der Trinkwasser-Feinfilter dient in erster Linie der Vermeidung von Mulden- und Lochfraß durch fremdstoffinduzierte Korrosion. Mechanische Filter werden gemäß DIN EN 806-2 unmittelbar hinter der Wasserzähleranlage installiert. Die Durchlassweiten von Trinkwasser-Feinfiltern müssen gemäß DIN EN 13443-1 zwischen 80 und 120 µm betragen. Zur Auswahl stehen nach dem Grad der Wartungs­automatisierung Filter mit austauschbaren Filtereinsätzen, Rückspülfilter und Automatikfilter. Bei Feinfiltern (auch als Wechselfilter bezeichnet) besteht der Filtereinsatz aus einem Gewebe- oder Kerzenfilter. Im Abstand von zwei Monaten ist eine Inspektion durchzuführen. Bei Klarsicht-Filtertassen wird der Zustand des Filtereinsatzes durch Sichtkontrolle geprüft. Bei Filtergehäusen ohne optische Kon­trollmöglichkeit kann anhand der Differenz der Fließdrücke vor und nach dem Filter beurteilt werden, ob ein Filterwechsel fällig ist. Die Wechselfiltereinsätze sind spätestens alle sechs Monate auszutauschen. Bei Rückspülfiltern erfolgt die Reinigung des Filtereinsatzes mithilfe des Versorgungsdrucks in umgekehrter Fließrichtung. Während des Rückspülvorgangs wird die Versorgung nicht unterbrochen. Aus hygienischen Gründen ist der Filter mindestens alle sechs Monate rückzuspülen. Rückspülfilter, wie die Baureihen Boxer oder MXA von Grünbeck, sind dazu auch mit elektrisch auslösender, zeitgesteuerter Rückspülautomatik erhältlich. Für den Rückspülvorgang ist ein ausreichend dimensionierter Abwasseranschluss erforderlich, an den der Ablauftrichter des Filters über einen freien Auslauf anzuschließen ist.

Kalkschutz

In mehr als der Hälfte bundesdeutscher Haushalte strömt Wasser im mittleren bis hohen Härtebereich aus den Entnahmearmaturen. Die Hauptursache für hohe Wasserhärte ist ein hoher Anteil an Calcium und Magnesium. Zur Vermeidung von Steinbildung ist nicht immer das Verfahren der Wasserenthärtung erforderlich. In vielen Fällen genügt eine Kalkstabilisierung mittels Dosierung. Die in Bild 3 dargestellte Verfahrensauswahl richtet sich nach den Wasserparametern, den technischen Erfordernissen, nach den Betriebsbedingungen (z.B. hohe Warmwassertemperaturen zum Schutz vor Legionellen, solare Trinkwassererwärmung) sowie auch nach den Komfortwünschen des Kunden.

Dosierung

Beim Verfahren der Dosierung geschieht die Härtestabilisierung nicht durch eine chemische Umsetzung, sondern durch die Ablagerung des Dosierwirkstoffs an der Oberfläche der Härtebildner. Als Dosierwirkstoffe werden Polyphosphate oder Silikate eingesetzt. Im unbehandelten Wasser bilden sich Kristalle aus Calciumcarbonat, die schließlich zu einer festen Oberfläche aus Kalkstein führen. Polyphosphate lagern sich an den Kalkkristallen aus Calciumcarbonat ab und stören somit den Kristallaufbau. Die Kalkkristalle können dadurch mikroskopisch klein gehalten werden, bleiben im Wasser in Lösung und werden mit dem Trinkwasser ausgeschwemmt. Silikathaltige Dosierlösungen sorgen zusätzlich für eine Anhebung des pH-Wertes. Mit einer Mischung aus Polyphosphaten und Silikaten wird in Kaltwasserleitungen (aus verzinkten Stahlrohren) Rostwasserbildung verhindert und gleichzeitig in Warmwasserleitungen Kalkausfällung vermieden. Für die ­exakte mengenproportionale Zudosierung sorgt bei den beispielsweise von Grünbeck angebotenen Exados-Dosieranlagen ein integrierter Kontaktwasserzähler (Bild 4).

Enthärtung

Für den Einsatz von Enthärtungsanlagen ist zu unterscheiden, ob der Kalk vollständig zu entfernen ist oder ob eine Resthärte verbleiben soll. Die klassische Enthärtung arbeitet nach dem Ionenaustauschverfahren mittels eines mit Natriumionen beladenen Austauscherharzes (Bild 5). Weiches Wasser liefert diese Aufbereitungstechnik durch den Austausch der Calcium- und Magnesiumionen gegen Natriumionen. Zur Reduzierung der Wasserhärte um 1 °dH werden 8,2 mg/l Natrium­ionen benötigt. Entgegen der verbreiteten Meinung erhöht sich dadurch jedoch nicht der Salzgehalt im Trinkwasser: Bei Kochsalz handelt es sich um Natriumchlorid, während sich durch die Enthärtung lediglich der Natriumgehalt im Wasser erhöht. Beim Durchströmen des mit Austauscherharz befüllten Druckbehälters wird das Wasser voll enthärtet.

Für die Trinkwasserverwendung muss nach der Enthärtung wieder unbehandeltes Trinkwasser zugemischt werden. Die Zumischung erfolgt durch eine Verschneideeinrichtung, die Bestandteil der Enthärtungsanlage ist. Die aktuelle Fassung der Trinkwasserverordnung schreibt keinen Grenzwert vor; empfohlen wird eine Resthärte von 3 bis 6 °dH. Für spezielle Anwendungszwecke kann eine Vollentsalzung erforderlich sein, beispielsweise für die Wasserversorgung von Gläserspülmaschinen in der Gastronomie.

Enthärtungsanlagen mit Ionenaustauscher stehen je nach Anlagengröße und Anwendungsbereich als Einzel- oder Doppelanlagen zur Auswahl. Bei Einzelanlagen mit nur einer Austauschereinheit steht während der Regenerationszeit nur hartes Wasser zur Verfügung. Doppel- oder Pendelanlagen, wie der von Grünbeck angebotene Weichwassermeister GSX, gewährleisten einen durchgehenden Weichwasserbetrieb, da die beiden Austauschereinheiten wechselseitig in Betrieb sind (Bild 6).

Alternativer Kalkschutz

Der Schutz vor Steinbildung ist bis zu einem bestimmten Grad auch möglich, ohne dem Trinkwasser Inhaltsstoffe zu entziehen oder Stoffe hinzuzufügen. Alternative Kalkschutzgeräte nutzen hierbei den Effekt der Unterspannungsabscheidung. In diesen Geräten sind zwei Elektroden angeordnet, an denen sich durch das Anlegen einer elektrischen Spannung Kalkkristalle bilden. Dazu genügt eine minimale elektrische Spannung, die geringer ist als die Elektrolysespannung des Wassers. Die Elektroden werden regelmäßig umgepolt, sodass sich die Kalkkristalle von den Elektroden wieder ablösen und als mikroskopisch kleine Impfkristalle in die Hausinstallation fließen. In der Trinkwasserinstallation lagert sich Kalk bevorzugt auf den Impfkristallen ab, sodass diese mit angelagertem Kalk mit dem Wasser aus den Entnahmearmaturen abfließen.

Korrosions- und Leckageschutz

Korrosionsschäden an Wasserleitungen können Leckagen verursachen und darüber hinaus zu Folgeschäden bei Heizungsanlagen, Sanitärarmaturen sowie an das Wassernetz angeschlossenen Haushaltsgeräten führen. Die Auswahl des geeigneten Verfahrens richtet sich nach der Korrosionsursache. Bei den meisten Korrosionserscheinungen empfiehlt sich der Einsatz von Mineralstoffen. Ein Beispiel ist die Zudosierung von Trinkwasser-Inhibitoren, die Schutzschichten ausbilden oder den pH-Wert in einen für das jeweilige Rohrmaterial günstigen Bereich zur Vermeidung von Korrosion anheben. Welche Wirkstoffe hierfür zugelassen sind, ist in der Liste der Aufbereitungsstoffe und Desinfektionsverfahren gemäß § 11 TrinkwV festgeschrieben. Als Dosiermittel werden Orthophosphate, Polyphosphate oder Silikate eingesetzt. Orthophosphate verbessern die Deckschichtbildung und bieten damit eine gute Korrosionsschutzwirkung, was besonders in Installationen mit verzinkten Stahlrohren und Kupferrohren zur Vorbeugung von Korrosionsschäden dient.

In vielen Fällen werden Verfahrenstechniken zur Trinkwassernachbehandlung erst nachgerüstet, wenn bereits Korrosionserscheinungen aufgetreten sind. Hierbei lässt sich abhängig vom Grad der Korrosion, dem Rohrwerkstoff und dem Zustand der Anlage das spätere Risiko einer Leckage nicht vollständig ausschließen. Unkontrollierte Wasseraustritte durch Leckagen in Leitungsanlagen verursachen jährlich immense Schadenssummen. Zudem mahnen die Sachversicherer, dass viele Anlagen einen bedenklichen Alterungsgrad erreicht haben, durch den das Risiko für Leitungswasserschäden steigt. Ein wirksamer Schutz ist der Einbau oder die Nachrüstung einer Leckageschutz­armatur. Die Sicherheitsarmatur Geno-Stop von Grünbeck erkennt mithilfe eines kabelgebundenden Wassersensors unkontrollierten Wasseraustritt und schließt selbsttätig den Wasserfluss. Die DVGW-zertifizierte Sicherheitseinrichtung wird als Leitungsarmatur eingesetzt und kann zum Beispiel auch mit der Boxer-Filterbaureihe kombiniert werden. Zur Überwachung eines weiteren Raumes kann ein zweiter kabelgebundener Sensor angeschlossen werden. In der Premium-Version ermöglicht Geno-Stop mit bis zu fünf funkbasierenden Wassermeldern an beliebigen Stellen im Gebäude die raumübergreifende Kontrolle.

Fazit

Der notwendige Schutz vor Kalk und Korro­sion ist durch den Einsatz von korrosionsbeständigen Rohrwerkstoffen etwas in den Hintergrund gerückt, erhält aber durch die verschärften Anforderungen an die Trinkwasserhygiene wieder stärkeres Gewicht. Denn Trinkwasserinstallationen, die frei von Kalkablagerungen und Korrosionsprodukten sind, erschweren Bakterien und Erregern die Ansiedelung und damit die ungestörte Vermehrung. Die aktuell verfügbaren Methoden zur Trinkwasserbehandlung sowie auch die klassischen Aufbereitungsverfahren wie Enthärtung oder Dosierung unterstützen den Erhalt der Trinkwassergüte und sichern die Lang­lebigkeit der Trinkwasserinstallation.

Wolfgang Heinl schreibt als Fachjournalist für die SHK-Branche, 88239 Wangen, Telefon (0 75 22) 90 94 31, wolfgang.heinl@shk-pr.de