Die Wasserqualität ist nur Uraltkesseln egal

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• Moderne Heizungsanlagen reagieren empfindlich auf eine mangelnde Qualität des Heizungswassers. Das Regelwerk schreibt konkret vor, wann welche Bedingungen einzuhalten sind.
• Verantwortlich für den ordnungsgemäßen Zustand des Heizungswassers ist der Betreiber der Anlage.
• Planer und Installateur haben zur Unterstützung des Betreibers eine umfangreiche Dokumentationspflicht – von der Beratung über die Planung und Abnahme bis hin zur Instandhaltung. Bei Veränderungen im Bestand muss die Eignung des Heizungswassers hinsichtlich neu installierter Anlagenteile bewertet werden.

Je effizienter eine Heizungsanlage den ihr zugeführten Brennstoff (Gas, Öl, Holz) in Wärme umsetzt, desto besser: Die Energieeffizienz hat aus ökonomischen wie ökologischen Erwägungen höchste Priorität. Man darf jedoch nicht übersehen, dass moderne, wirkungsgradoptimierte Systeme auch komplexer sind und anfälliger auf Abweichungen vom Soll-Zustand reagieren. Die theoretisch erreichbare Energieeffizienz bleibt dann schnell tatsächlich Theorie und ist in der Praxis kaum mehr zu realisieren.

Nur eine präzise ausgelegte und korrekt ins­tallierte Anlage, die richtig aufbereitetes Wasser im Kreislauf führt, kann ihre Aufgabe über Jahre hinweg zuverlässig erfüllen. Für den störungsfreien Betrieb von Heizungsanlagen sind als notwendige Voraussetzungen zu beachten:

• korrekte Auswahl, Auslegung und ­Installation der gesamten Anlage und aller Komponenten
• Vermeidung von Steinbildung (VDI 2035 Blatt 1 [1] oder ZVSHK-Fachinformation [2]) und Vermeidung von wasserseitig ­verursachten Korrosionsschäden (VDI 2035 Blatt 2 [3])
• richtige Inbetriebnahme der Pumpe
• kontinuierliche Druckhaltung gemäß DIN 4807-2 bzw. Nachfolgenormen [4]

Wasseraufbereitung gemäß VDI 2035

Wie angemerkt, ist die heute angebotene Heiztechnik anfälliger für Abweichungen vom Soll-Zustand. Das Problem: Höhere Wärmebelastungen und kompaktere Wärmeübertrager führen zu höheren Oberflächentemperaturen und – bei einem entsprechend harten Wasser – zu Kalkablagerungen, die eine effiziente Wärmeübertragung vereiteln.

Problematisch ist auch immer Sauerstoff im Heizungswasser, weil metallische Werkstoffe korrodieren können. Wie hoch das Korrosionsrisiko ist, hängt auch vom pH-Wert und dem Salzgehalt ab: Die Korrosionswahrscheinlichkeit nimmt mit steigender elektrischer Leitfähigkeit des Heizwassers zu, wobei die neuerdings verstärkt installierten Werkstoffe Aluminium und Edelstahl besondere Beachtung erfordern. Kalkhaltiges und korrosives Heizungswasser verursacht Schäden an Heizkörpern, Ventilen, Pumpen und Wärmeerzeugern. Schlammablagerungen im Heizkessel vermindern die Leistung der Anlage und können schlimmstenfalls zum Ausfall führen.

Die VDI-Richtlinie 2035 beschreibt die Vorgehensweise, um solche Probleme zu vermeiden: Vermeidung von Steinbildung (Blatt 1 [1]) und Vermeidung von wasserseitig verursachten Korrosionsschäden (Blatt 2 [3]). Daneben wurde im August 2010 vom ZVSHK – Zentralverband Sanitär Heizung Klima – in Koope­ration mit dem BDH – Bundesindustrieverband Deutschland Haus-, Energie- und Umwelttechnik – eine „Fachinformation Steinbildung“ veröffentlicht, die sich ausschließlich mit der Vermeidung übermäßiger Steinbildung in Warmwasserheizungsanlagen mit Tempe­raturen bis zu 100 °C befasst. Nach Angaben dieser Fachinformation kann eine definierte Menge der Belag bildenden Wasserinhalts­stoffe toleriert werden. Eine Beachtung der Korrosionswahrscheinlichkeit bzw. entsprechender Maßnahmen findet sich hier derzeit nicht.

VDI 2035 Blatt 1 gibt in Abhängigkeit der Gesamtheizleistung und des spezifischen Anlagenvolumens Grenzwerte für die Gesamthärte vor – daran müssen sich der Planer und der Installateur orientieren, um kein Gewährleistungs-Risiko einzugehen. Das Ergebnis der Überprüfung sollten sie aus dem gleichen Grund gegenüber dem Bauherrn bzw. dem Betreiber schriftlich dokumentieren.

Unterschiede zum ZVSHK-Merkblatt

Beide Unterlagen – VDI 2035 Blatt 1 und ZVSHK-Fachinformation Steinbildung – stellen nahezu identische Anforderungen an die Gesamthärte des Füll- und Ergänzungswassers in Abhängigkeit von der installierten Heizleistung Abb. 2, vom spezifischen Anlagenvolumen (nicht mehr als 20 l/kW) und basierend auf der Annahme einer Standardanlage, in der das gesamte Füll- und Ergänzungswasser das Dreifache des Nennvolumens der Anlage nicht überschreitet. Allein die Vorgaben der VDI 2035 Blatt 1 beruhen dabei gleichzeitig auf der Annahme, dass alle notwendigen Maßnahmen zur Vermeidung von Korrosion nach VDI 2035 Blatt 2 getroffen wurden.

In der ZVSHK-Fachinformation werden Aufbereitungsmaßnahmen als unnötig erachtet, solange die in der dortigen Tabelle genannten Werte unterschritten sind. In der VDI-Richtlinie werden Wasseraufbereitungsmaßnahmen gefordert, wenn die genannten Werte überschritten werden. Allein die Formulierung stellt hier jedoch keinen Unterschied in der Anforderung dar.

Gemäß der im August 2009 aktualisierten VDI 2035 Blatt 2 soll zur Vermeidung von Korrosion auf korrosionstechnisch geschlossene Anlagen und damit auf sauerstoffarmes Heizwasser geachtet werden. Zudem sind Heizungsanlagen mindestens einmal jährlich zu inspizieren und instand zu halten. Jährlich ist eine Überprüfung der elektrischen Leitfähigkeit und des pH-Werts des Heizwassers vorgegeben, da sich diese Werte durch die Eigenalkalisierung des Wassers im Laufe der Zeit ändern können.

Hinsichtlich der Heizungswasser-Konditionierung geben die VDI 2035 sowie die ZVSHK-Fachinformation drei Möglichkeiten vor:

• Enthärtung bzw. Entsalzung
• Härtestabilisierung
• Härtefällung

Vor- und Nachteile der Verfahren

Was ist nun bei den jeweiligen Vorgehensweisen zu beachten? Bei der Enthärtung bzw. Entsalzung werden die im Wasser enthaltenen Calcium- und Magnesium-Ionen (Enthärtung) bzw. alle ionogenen Stoffe, also anorganische und organische Säuren, Basen und Salze entfernt (Entsalzung).

Ein per Ionenaustauscher enthärtetes Wasser enthält nur noch geringe Anteile von Calcium- und Magnesium-Ionen; die „Mehrheit“ ist gegen Natrium-Ionen ausgetauscht worden. In der Folge wird im Heizwasser Natriumhydrogencarbonat gebildet, das sich durch Erwärmung in alkalisierendes Natriumcarbonat umsetzt. Wenn dabei gleichzeitig Kohlendioxid entweicht (Bicarbonat-Spaltung), kann der in VDI 2035 Blatt 2 geforderte pH-Wert zwischen 8,2 und 9,5 (bei Verwendung von Aluminium maximal 8,5) überschritten werden; es ist eine pH-Wert-Korrektur erforderlich. Dieser Hinweis wäre auch in der ZVSHK-Fachinformation wünschenswert gewesen. Durch die VDI 2035 Blätter 1 und 2 wurde dagegen ein in sich geschlossenes System erarbeitet, das die verschiedenen Aspekte der Heizungswasserkonditionierung umfasst. Zur Entsalzung werden Ionenaustauschverfahren mit Kationen- und Anionenaustauschern sowie Osmoseanlagen eingesetzt – das Entsalzen ist verfahrenstechnisch aufwendiger als das Enthärten.

Bei der Härtestabilisierung werden dem Heizungswasser Zusatzstoffe beigegeben; die Steinbildner bleiben im System. Es ist sicher­zustellen, dass die Zusatzstoffe sowohl selbst als auch im Zusammenwirken mit anderen ­Wasserinhaltsstoffen kein Korrosionsrisiko aufweisen. Darüber hinaus sollten bei der Härte­stabilisierung keine phosphathaltigen Produkte eingesetzt werden, da diese mit Kalk als Calciumphosphat-Schlamm ausfallen und als organische Substanzen zudem eine mikrobiologisch induzierte Korrosion (MIK) fördern können.

Bei der Härtefällung gibt man dem Heizungswasser Stoffe zu, die mit den gelösten Calcium- und Magnesium-Ionen als Schlämme ausfallen. In einem weiteren Schritt müssen diese Schlämme aus dem Heizungssystem entfernt werden, zum Beispiel mit einem Schlamm- und Luftabscheider Abb. 4.

Verantwortlichkeiten neu geregelt

Die VDI 2035 Blatt 2 regelt nun auch die Verantwortlichkeiten für das Heizungswasser. ­ Klare Aussage: Allein der Betreiber der Anlage ist für den ordnungsgemäßen Zustand des ­Heizungswassers verantwortlich. Planer und ­Installateur müssen jedoch zur Unterstützung des Betreibers einer umfangreichen Dokumentationspflicht nachkommen: Dazu sind bei Neuanlagen sämtliche Schritte zu dokumentieren – von der Beratung über die Planung und Abnahme bis hin zur Instandhaltung. Bei Veränderungen an Bestandsanlagen (Komponententausch, Wasserwechsel, Erweiterung) ist darüber hinaus eine Bewertung der Eignung des Heizungswassers hinsichtlich der neu installierten Anlagenteile durchzuführen und zu dokumentieren. Geplante und bereits durch­geführte Maßnahmen und wichtige Inbetriebnahme-Parameter sind in einem Anlagenbuch zu dokumentieren.

Nach Inbetriebnahme geht die Verantwortung für das korrekte Führen des Anlagenbuchs an den Betreiber über. Darüber hinaus muss der Betreiber dafür sorgen, dass die Warmwasser-Heizungsanlage mindestens einmal jährlich gewartet wird, wobei insbesondere auch der Anlagendruck zu kontrollieren ist. Leitfähigkeit und pH-Wert sind zu messen und zu dokumentieren. Die sachkundige Wartung durch entsprechend fach- und sachkundige SHK-Fachbetriebe und die Messergebnisse sind im Anlagenbuch zu ­dokumentieren.

Achtung: Kann der Betreiber diese Dokumentationen bei einem Schadensfall nicht vorlegen, verweigern die Versicherung und der Hersteller der defekten Bauteile unter Umständen die Schadenregulierung!

Umsetzung der Regelwerke

Die Nachfüllkombination NK300soft Abb. 3 Abb. 5 ermöglicht nicht nur eine sichere Heizungsnachfüllung, sondern sorgt auch für eine zuverlässige Enthärtung des Füll- und Ergänzungswassers für die Heizungsanlage. In nur einem Gerät erfüllt sie die Anforderungen der DIN EN 1717 zum Trinkwasserschutz beim Anschluss an Nicht-Trinkwassersysteme, wie den Heizungskreislauf, und gleichzeitig die Empfehlungen der VDI 2035 zur Enthärtung des Heizungswassers. Die Einstellung der gewünschten Resthärte erfolgt über einen Verstellgriff. Für das Gerät gibt es Kartuschen sowohl für die Enthärtung als auch für die Vollentsalzung, sodass sich beide Verfahren realisieren lassen.

Der Schlamm- und Luftabscheider HF49 Abb. 4 entfernt Schlammpartikel und Luft nach dem Zyklonprinzip sicher aus dem Heizungssystem und sorgt damit für einen störungsfreien Betrieb und eine höhere Lebensdauer der Anlage. Die variablen Anschlussmöglichkeiten aufgrund des drehbaren Anschlussstückes erleichtern den Einbau in das Heizungssystem.

Kavitation unbedingt vermeiden

Wenn es anfängt zu prasseln, als riesele Sand auf ein Blechdach, ist höchste Aufmerksamkeit gefordert: Denn dieses Geräusch bedeutet Kavitation! Und Kavitation ist immer ein Zeichen, dass die Pumpe und andere Komponenten leiden. Wasser verdampft bei normalem Umgebungsdruck (1 bar) bei 100 °C. Auf 4000 m Höhe über dem Meer (etwa 0,65 bar) erfolgt das Verdampfen bereits bei 87 °C. Je geringer der Umgebungsdruck ist, umso niedriger ist die Verdampfungstemperatur.

Bei den für Heizungsanlagen üblichen Temperaturen von etwa 80 °C beträgt der Dampfdruck 0,47 bar. Sinkt irgendwo in der Heizungsanlage der statische Druck unter den Dampfdruck, so verdampft das Wasser dort – und geht bei steigendem Druck wieder schlagartig in den flüssigen Zustand über. Dabei entstehen durch Implosion von Dampfblasen lokal sehr hohe Drücke, die Oberflächen wie durch Hammerschläge erosiv zerstören.

Der geschilderte Vorgang ist bei zu geringem Vordruck häufig am Eintrittsbereich des Pumpenlaufrades zu beobachten. An der Schaufeleintrittskante sinkt der Druck aufgrund der Übergeschwindigkeit ab, das Wasser verdampft und im Schaufelkanal implodieren die Blasen, was zur Zerstörung des Laufrads führt Abb. 6. Dieser Zustand ist unbedingt zu vermeiden. Eine Kennzahl zur Qualifikation des Kavitationszustands ist der NPSH-Wert, definierbar sowohl für Pumpe als auch für die Anlage. NPSH (net positive suction head) bedeutet NettoZulaufhöhe.

Um Kavitation zu vermeiden, ist in der Heizanlage ein Vordruck aufzubauen und zu halten. Für die Druckhaltung in geschlossenen Anlagen sorgt meistens ein Membran-Druckausdehnungsgefäß. Die Wartung von Membranausdehnungsgefäßen ist jährlich durch­zuführen [4].

Der Vordruck wird von der statischen Höhe bzw. dem Mindestzulaufdruck der Heizungspumpe bestimmt. Der Mindestzulaufdruck ist abhängig von der gewählten Pumpe und von der Temperatur des zu fördernden Heizungswassers. Besonders bei Heizungsanlagen mit geringen statischen Höhen (Flachbauten) und Dachzentralen muss der Vordruck des Membranausdehnungsgefäßes auf den Mindestzulaufdruck der Pumpe abgestimmt sein. Durch fachgerechte Auslegung und regelmäßige Instandhaltung, insbesondere der Ausdehnungsgefäße, kann außerdem die Ergänzungswassermenge gering gehalten werden.

Fazit

Eine ordnungsgemäß ausgelegte Anlage, die nach VDI 2035 bzw. ZVSHK-Fachinformation aufbereitetes Wasser im Kreislauf führt und in der alle Maßnahmen zur Vermeidung von Korrosion nach VDI 2035 Blatt 2 beachtet wurden, kann ihre Aufgabe über Jahre hinweg zuverlässig erfüllen. Ohne Schlamm und Luft läuft die Heizung besser und effizienter. •

Literatur

[1] VDI 2035 Blatt 1 Vermeidung von Schäden in Warmwasser-­Heizungsanlagen – Steinbildung in Trinkwassererwärmungs- und Warmwasser-Heizungsanlagen. Berlin: Beuth Verlag, Dezember 2005 berichtigt im Dezember 2006

[2] ZVSHK-Fachinformation Steinbildung – Anforderungen an das Heizungswasser bei modernen Wärmeerzeugern. August 2010, siehe auch: Webcode 312439

[3] VDI 2035 Blatt 2 Vermeidung von Schäden in Warmwasser-­Heizungsanlagen – Wasserseitige Korrosion. Berlin: Beuth Verlag, August 2009

[4] 4807-2 Ausdehnungsgefäße; Offene und geschlossene ­Ausdehnungsgefäße für wärmetechnische Anlagen; Auslegung, ­Anforderungen und Prüfung. Berlin: Beuth Verlag, Mai 1991; ­zurückgezogen und ersetzt durch DIN EN 12828 (Juni 2003) und DIN EN 13831 (Dezember 2007)

[5] DIN EN 1717 Schutz des Trinkwassers vor Verunreinigungen in Trinkwasser-Installationen und allgemeine Anforderungen an Sicherungseinrichtungen zur Verhütung von Trinkwasserverun­reinigungen durch Rückfließen. Berlin: Beuth Verlag, August 2011

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Die Heizungswasserbehandlung ist heute in vielen Fällen Pflicht. Wir erklären im Webinar Heizungswasseraufbereitung, wann und auf welche Weise das der Fall ist und welche rechtlichen Folgen die Nichtbeachtung hat. Zum Thema wurden zwei Handlungsanweisungen parallel veröffentlicht: Die VDI-Richtlinie 2035 und eine mit dem BDH abgestimmte ZVSHK-Fachinformation. Im Webinar erfahren Sie die wesentlichen Unterschiede zwischen diesen beiden Richtlinien. TGA Fachplaner bietet dafür zwei Webinar-Termine an:

• Do, 13. Oktober 2011, ab 18.00 Uhr
• Do, 10. November 2011, ab 18.00 Uhr

Die kostenlosen Webinare dauern etwa 60 Minuten. In einem anschließenden Chat (etwa 15 Minuten) beantworten die Referenten Fragen, die von den Teilnehmern während des Webinars eingereicht worden sind. Zusätzlich erhalten Sie im Nachgang eine Zusammenfassung aller Fragen und Antworten. Zur Teilnahme benötigen Sie lediglich einen PC mit Internetanschluss, Lautsprecher oder Kopfhörer und den kostenlos verfügbaren Adobe Flash Player. Einen Download-Link finden Sie auf der Internetseite zur Webinar-Anmeldung: http://www.gentner.de/webinare

ist Application Engineering & ­Training Manager bei Honeywell Automation & Control Solutions, 74821 Mosbach, Telefon (0 62 61) 81-0, arnd.buerschgens@honeywell.com, http://www.honeywell.de/haustechnik