Ohne Luft mehr Effizienz

Für Flüssigkeit führende Systeme ist Luft ein Störfaktor, sei es in Hei­zungen oder in Kühl- oder Prozessanlagen. Je sensibler der Bereich ist, in dem ein störungsfreier Betrieb gewährleistet werden muss, umso wichtiger wird es, dem Aspekt Luft ­Beachtung zu schenken. Ehe es darum geht, wie der unerwünschte Stoff aus dem Wasserkreislauf entfernt werden kann, wird hier ein Blick auf die Rahmenbedingungen geworfen.

Luft kommt im Anlagenwasser in Form von Blasen, Mikroblasen sowie als Gas vor. Ihr Eintrag erfolgt auf verschiedene Arten: Als erster Faktor ist das Füllwasser zu nennen, das in ein System gespeist wird. Hier hat der SHK-Fachmann die einschlägigen Normen zu berücksichtigen (Infokasten „Normen beachten“). Des Weiteren rückt die Dichtheit des Systems in den Fokus. Dazu muss man sich vor Augen führen, dass keine Anlage 100-prozentig gasdicht ist. Durch Verschraubungen, Verpressungen und durch das gewählte Rohrmaterial selbst kann ebenso Luft eindringen wie durch unsachgemäße Nachfüllvorgänge, Mikrolecks oder ein nicht korrekt dimensioniertes und platziertes MAG. Grundsätzlich bildet eine dem System angemessene Druckhaltung die Voraussetzung für eine gut arbeitende Anlage. Ohne sie wird eine stabile Übertragung von Wärme oder Kälte auf Dauer nicht möglich sein.

Als weitere Faktoren kommen Temperatur und Schmutzgehalt ins Spiel. Die Temperatur ist eine Größe, die vom System bzw. der Konstruktion vorgegeben wird. Je höher sie wird, umso weniger Sauerstoff und Stickstoff kann das Wasser binden.

Schmutzpartikel lassen sich nicht komplett vermeiden, ihr Entstehen wird allerdings durch das Vorhandensein von Luft beschleunigt, da eine Reaktion des enthaltenen Sauerstoffs mit wasserberührten Bauteilen erfolgt. Je mehr Luft sich in einer Anlage befindet, umso mehr Korrosionsprodukte entstehen, die ihrerseits zusätzlich Probleme bereiten können.

Die Luft kann sich auf verschiedene Weise negativ auswirken. So wird womöglich der Wärmeübergang behindert, weil Luft im Vergleich zum Füllwasser eine ­deutlich geringere Wärmetransportkapazität aufweist. Außerdem kann die Pumpenleistung schlechter ausfallen oder häufiges ­manuelles Entlüften notwendig werden. In jedem Fall reduziert sich die Effizienz des ­Systems, die Energiekosten steigen. Kommt es gar zu massiven Störungen oder Aus­fällen, muss mit hohen Folgekosten gerechnet ­werden.

Rahmenbedingungen für den Einsatz der Vakuumtechnik

Diesen unerwünschten Folgen kann der SHK-Fachmann begegnen, indem er dafür sorgt, dass dem System die Luft kontinuierlich entzogen wird. Dies gelingt mit Produkten wie den Vakuumentgasern der Serie Spirovent Superior von Spirotech. Die gegenüber einfachen Luftabscheidern aufwendigere Vakuum­entgasung ist unter folgenden Bedingungen angeraten:

• Bei Anlagen mit zahlreichen Verzweigungen und geringem Durchfluss: Die freie, angesammelte Luft wird oft nicht mit dem Volumenstrom mitgeführt und kann demnach nicht über Durchflussentgaser entfernt werden.
• Bei einer geringen Temperaturdifferenz zwischen Vor- und Rücklauf: Hier werden zu wenige Gase freigesetzt. Ein Vakuum­entgaser arbeitet unabhängig von der Temperatur der Flüssigkeit.
• Bei besonderen baulichen Gegebenheiten: Wenn z.B. kein Platz für einen Durchflussentgaser vorhanden ist, kann ein Vakuumentgaser helfen. Er kann an nahezu jeder Stelle installiert werden.
• Bei einer statischen Höhe von mehr als 5 m bei Kühlanlagen und von mehr als 15 m bei Heizungen: Ist die statische Höhe und damit der Druck zu groß, können die gelösten Gase nur schwer aus der Flüssigkeit freigesetzt werden. Außerdem lässt sich kaum vorhersagen, wo genau im System Bläschen auftreten, da die Temperatur und der Druck diesen Vorgang beeinflussen.

Funktionsweise des Vakuumentgasers

Das Gerät zieht über ein Magnetventil einen Teil der Flüssigkeit ab und versetzt sie mit ­einer Pumpe in einem integrierten Behälter in Unterdruck (Vakuum). Die enthaltene Luft perlt als Gas aus und wird über den integrierten Großentlüfter abgeschieden – das lässt sich mit dem Effekt beim Öffnen einer Sprudelflasche vergleichen. Die entgaste Flüssigkeit wird dem Kreislauf anschließend wieder zugeführt. Mit dem Luftabscheiden erhält das Gerät über den eingebauten Smart-Switch einen Impuls. Bleibt dieser zehn Minuten lang aus, ist kein Entgasungsbedarf mehr vorhanden. Nach voreingestellten Zeiten prüft das Gerät erneut, ob sich der Gasgehalt des Füllwassers erhöht hat und ob damit ein Abscheidebedarf besteht. Wenn dies so ist, beginnt der Prozess von vorn; wenn nicht, bleibt das Gerät in Standby bis zum nächsten Durchlauf. Durch die absorptive ­Eigenschaft des Wassers lassen sich mit diesem Verfahren auch eingeschlossene Gasblasen nach und nach beseitigen.

Der Ablauf stellt sicher, dass der Gasgehalt des Füllwassers nur geringfügig über den festgelegten Grenzwert ansteigen kann, ehe der nächste Abscheidevorgang initiiert wird. Außerdem trägt die kontrollierte Laufzeit zu einem niedrigen Energieverbrauch und ­einem geringeren Verschleiß bei.

Besonders sinnvoll ist es, das Abscheiden mit dem Befüllen bzw. Nachfüllen der Anlage sowie der Druckhaltung zu kombinieren. Dies stellt sicher, dass die anlagenspezifischen optimalen Werte ständig kontrolliert und bei Bedarf korrigiert werden. Wird nach Druckabfall ein Nachfüllen erforderlich, wird die nachzufüllende Flüssigkeit zunächst entgast und dann eingespeist. Diese Prozedur endet, sobald der gewünschte Einstellwert erreicht ist. Im Anschluss setzt der Spirovent Superior den normalen Entgasungsvorgang fort.

Das Gerät zeigt im integrierten Display zahlreiche Daten an. Dazu zählen u.a. Start- und Stoppzeiten, Nachfüll- und Betriebsdruck, Status sowie Nachfüll- und Entgasungshistorie. Anhand der Werte lässt sich die Wirkungsweise des Vakuumentgasers aufzeigen, etwa durch die Angabe der Betriebsstunden. Vor allem in Bestandsanlagen, in denen häufig Probleme durch Lufteinschlüsse auftreten, läuft der Vakuumentgaser zunächst fast ständig. Ebenso zeigt er seine Vorzüge, wenn ein System gerade in Betrieb genommen wird. Dann entfernt er die Luft, damit die Betriebsparameter angemessen einreguliert werden können. Später nach Erreichen des vorgegebenen Wertes schaltet er sich nur noch sporadisch ein. Darüber hinaus ist von Bedeutung, dass das Gerät in die Gebäudeleittechnik eingebunden werden kann.

Richtige Installation im Heizungssystem

Grundsätzlich wird der Vakuumentgaser mittels eines Bypasses angeschlossen, wobei für Heizungen die Integration in den Rücklauf und für Kühlanlagen in den Vorlauf empfohlen wird. Nach dem Entgasen wird die Anlagenflüssigkeit über eine weitere Leitung wieder dem Hauptstrang zugeführt.

Da das ­Gerät als fertig konfektioniertes Bauteil mit flexiblen Anschlussleitungen inklusive Überwurfanschlüssen geliefert wird, lässt es sich schnell und einfach im Heizwasserkreislauf installieren. Selbst die größeren Modelle sind kompakt aufgebaut und leicht – gute Voraussetzungen, um in Bestandsanlagen eingefügt zu werden.

Darüber hinaus geht mit dem Einsatz des Geräts eine schnellere Einstellung der Gesamtanlage einher, was Erfahrungen von Planern und Verantwortlichen aus unterschiedlichen Bereichen belegen sollen.

Grundsätzlich eignen sich die Geräte für Wasser sowie Wasser-Glykol-Mischungen, wobei Modelle für unterschiedliche Anlagengrößen bzw. Drücke zur Verfügung stehen. Für Kühlanlagen werden die Modelle Spirovent Superior S6, S10 und S16 als isolierte Spezialversion angeboten.

Erfahrungen aus der ­Betriebspraxis

Anhand zahlreicher Referenzen kommt das Unternehmen Spirotech zu der Überzeugung, dass die Vakuumentgaser häufig eine Problemlösung darstellen. Konnte durch ­eine intensive Analyse des Bestands Luft als Störfaktor ermittelt werden, ließ sich diese durch das passende Gerät eliminieren. Die positiven Rückmeldungen von Stadtwerken, aus Gewerbe und Industrie sowie Krankenhäusern und Pflegeeinrichtungen deuten an, dass sich der Investitionsaufwand rasch amortisiert. Der Einsatz eines Vakuumentgasers bringt eine Kostensenkung, denn im Vergleich zu einer Anlage ohne ein solches Gerät sind sehr viel weniger Störungen oder Ausfälle zu verzeichnen. ­Außerdem wirkt es sich positiv auf den Energieverbrauch von Pumpen aus. Der Wirkungsgrad des Gesamtsystems sowie empfindlicher Komponenten bleibt länger erhalten.

Normen beachten

Die richtige Befüllung von Heizungsanlagen regelt die VDI 2035 Blatt 1 und 2, die als wichtigste Punkte die Vermeidung von Steinbildung und von wasserseitig verursachten Korrosionsschäden nennt. Dabei geht es um Enthärtung, Entsalzung sowie Härte- und pH-Stabilisierung des Heizungswassers. Der Betreiber der Anlage ist zwar für den ordnungsgemäßen Zustand des Heizungswassers verantwortlich, Installateure müssen jedoch zur Unterstützung des Betreibers einer umfangreichen Dokumentationspflicht nachkommen. Dazu sind bei Neuanlagen die Schritte von der Beratung bis zur Abnahme zu dokumentieren. Später geplante und durchgeführte Maßnahmen sind im Anlagenbuch zu dokumentieren. Damit ist der SHK-Fachmann bei Reklamationen oder Gewährleistungsfällen auf der sicheren Seite.

Problemlösungen

Das Unternehmen Spirotech engagiert sich auf dem Gebiet der Flüssigkeitskonditionierung. Ein Stufenplan kann sowohl bei Neubau als auch bei der Wartung oder Sanierung helfen, Flüssigkeit führende Anlagen optimal zu betreiben. Die Ziele – weniger Verschleiß und Störungen, niedrigerer Energieverbrauch und geringere Wartungskosten sowie Zeitersparnis bei Planung, Montage, Inbetriebnahme und Einregulierung – lassen sich in ­wenigen Schritten erreichen:

Analyse der Anlage sowie Erfassen der Systemanforderungen

Wenn gewünscht Probeentnahme vor Ort

Umsetzung der Analyseergebnisse in eine technische Beratung

Ausarbeitung eines spezifischen ­Projektentwurfs und optional ­Projektbetreuung

Montageempfehlungen der auf die Anlage abgestimmten Spirotech-Komponenten

Unterstützung bei der Inbetrieb­nahme

Sicherung der Arbeiten und Abschlussbericht