Heizungswasseraufbereitung: Probleme, Vorschriften & Lösungen auf einen Blick

Frisches Wasser in Trinkwasserqualität macht modernen Heizungen das Leben schwer: Es bringt Erdalkalien als Härtebildner und Sauerstoff in die Anlage, die kompakter und meist dünnwandiger gebaut ist als ältere Geräte. Die Härtebildner führen zu Ablagerungen und Steinbildung, der Sauerstoff zu Korrosion - drei Schadensbilder, die die Funktionalität und Effizienz der Heizung beinträchtigen und sie schlimmstenfalls funktionsunfähig machen. Die Heizungswasseraufbereitung ist neben der Heizungswasserbehandlung ein Verfahren zur Konditionierung von Heizwasser, so dass es die genannten Schäden nicht verursacht. Die Richtlinienreihe VDI 2035 legt die Anforderungen an Füll- und Ergänzungswasser für Heizungen fest.

• Ablagerungen aus Kalk oder Rost senken drastisch die Effizienz von Heizungsanlagen. Bereits 1 bis 2 mm Kalk-/Rostablagerung auf einer Heizfläche senkt die Wärmeübertragung um bis zu 20 %.
• Die Füllung von Heizungsanlagen mit Trinkwasser, direkt aus der Wasserleitung, ist nicht mehr Stand der Technik. Die Einhaltung der Vorgaben nach VDI 2035 / ÖNORM H 5195-1 wird seitens der Kesselhersteller vorgeschrieben.
• Bei gezielter Aufbereitung des Heizungswassers (Enthärtung/Entsalzung) und dem Einsatz von Korrosionsschutz-Inhibitoren in Kombination mit effizienter Filtrationstechnik wird ein optimaler Schutz für Heizkessel und Rohrleitungen gewährleistet und die Bildung von Ablagerungen vermieden.
• Ohne Kalk, Korrosion, Schlamm und Luft im Heizungswasser heizt man deutlich günstiger, lästige Fließgeräusche in der Heizungsanlage sind Vergangenheit.

Lange Zeit ließ der Heizungsbauer einfach das verfügbare Leitungswasser (Brauchwasser mit Trinkwasserqualität) in die wasserführende Zentralheizungsanlage ein. Heute ist das kaum noch möglich, denn mit dem technischen Fortschritt wurden die Wärmeüberträger im Heizkessel immer kompakter und es kreisen in den Heizungen größere Volumina an Heizungswasser. Das Mehr an Heizungswasser ist zum Beispiel deshalb erforderlich, weil die Anlage als

• Kaskade ausgelegte Wärmespeichersysteme umfasst oder weil es sich um ein
• Hybridheizungssysteme wie Pellets, Öl oder Gas plus Solar (Solarthermie) handelt, das einen Pufferspeicher zwingend voraussetzt.

Neu ist gegenüber älteren Heizungen auch, dass moderne Anlagen immer häufiger mit vergleichsweise niedrigen Rücklauftemperaturen arbeiten und sei es auch nur in Teilsträngen des Systems. Nicht zu vergessen: Auch die in der Heizungsanlage verbauten Werkstoffe sind heute entweder ganz andere als früher oder zumindest anders verbaut (zum Beispiel: dünnere Wanddicken bei Rohren).

Außerdem hat das zunehmende Umweltbewusstsein dazu geführt, Heizungsanlagen nicht nur hinsichtlich ihrer Heizeffizienz zu optimieren, sondern auch in Bezug auf ihre Umweltfreundlichkeit und Nachhaltigkeit sowie ihre Arbeitssicherheit und Hygiene.

Alle diese neuen Bedingungen begründen eine Anpassung des Heizungswassers daran. Denn das bringt Erdalkalien als Härtebildner und Sauerstoff mit sich. Ein Mehr an Heizwasser bedeutet auch ein Mehr an

• Härtebildnern, die zu Ablagerungen und Steinbildung führen, sowie ein Mehr an
• Sauerstoff, der Korrosion verursacht.

Beides sind Schäden, für die eine moderne, komplexe Heizungsanlage stärker anfällig ist. Hinzu kommt die für solche Schäden typischerweise zunehmende Geräuschkulisse in Form von lästigen Fließgeräuschen.

Bereits 1 bis 2 Millimeter Kalk-/Rostablagerung auf einer Heizfläche können die Wärmeübertragung um bis zu 20 Prozent senken. Am Beispiel einer Heizungsanlage mit 100 kW bedeute dies Energie-Mehrkosten von ca. 2.800 bis - 3.780 Euro im Jahr.

Die Füllung von Heizungsanlagen mit Trinkwasser direkt aus der Wasserleitung entspricht nicht mehr dem Stand der Technik. Denn das Füll- bzw. Heizungswasser steht in Wechselwirkung mit wichtigen Bestandteilen der Heizungsanlage. Damit sie optimal arbeitet, muss das Wasser in seiner chemischen Zusammensetzung besondere Eigenschaften besitzen.

Überschreitet es bestimmte Grenzwerte für Härte, Leitfähigkeit, pH-Wert oder Sauerstoffgehalt, wirkt sich das negativ auf den Heizkreislauf aus: Zu salziges Wasser fördert die Korrosion, während zu hartes Wasser den Prozess der Verkalkung beschleunigt. Ein falscher pH-Wert kann sich ungünstig auf das verbaute Material auswirken und zu einem schnelleren Verschleiß führen.

Um die Heizung vor Ablagerungen, Steinbildung und Korrosion zu schützen und damit sowohl ihre Funktionalität als auch ihren Wert zu erhalten, wird daher das Heizungswasser (im Fachjargon) "konditioniert", also aufbereitet. Hierzu gibt es verschiedene Methoden, zum Beispiel mithilfe zwischengeschalteter technischer Geräte wie Enthärtungsanlagen oder durch die Zugabe chemischer Mittel.

Die für die Heizungswasserkonditionierung geltenden Anforderungen an das Füll- und Ergänzungswasser legt die Richtlinienreihe VDI 2035 fest, die der Verband Deutscher Ingenieure (VDI) herausgibt. Die Einhaltung der Vorgaben der VDI 2035 ebenso wie die der ÖNORM H 5195-1 schreiben inzwischen auch die Kesselhersteller vor.

In der VDI-Richtlinie 2035 Blatt 2 unter Punkt 3 werden per Definition zwei Verfahren zur Konditionierung von Heizungswasser unterschieden:

• die Heizungswasseraufbereitung und
• die Heizungswasserbehandlung.

Aufbereitetes Heizwasser ist demnach enthärtetes oder entsalztes Wasser, dem keine Chemikalien zugesetzt werden.

Behandeltes Wasser dagegen ist ein Wasser oder aufbereitetes Heizwasser, dem Chemikalien zugesetzt werden.

Die Verfahrenswahl hat der Heizungsbauer, den er errichtet mit der Heizanlage stets eine „Sondermaschine“. Allerdings enthält die VDI 2035 Blatt 2 Entscheidungshilfen für den Fachhandwerker. So steht in Punkt 8.4, dass eine Zugabe von Chemikalien auf Ausnahmen beschränkt sein sollte, die Auswahl einer solchen Maßnahme Sachkunde erfordere und im Anlagenbuch zu begründen und zu dokumentieren sei.

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Zur Heizungswasseraufbereitung stehen heute mehrere Techniken zur Verfügung, die in der Praxis auch kombiniert werden:

Rost, Korrosionsprodukte und Algen verschmutzen das Heizungswasser und damit auch die Anlage. Sie stören den funktionalen Kreislauf im Heizkreis. Der mit der Zeit entstehende Schmutzschlamm wird im Kreislauf stetig mit umgewälzt. Das bleibt nicht ohne Folgen:

• Die Zirkulationspumpen und Misch- beziehungsweise Thermostatventile setzen sich fest (verblocken),
• Wärmetauscher und Rohrleitungen verstopfen,
• in den Heizkörpern und Heizkesseln kommt es zu behindernden Ablagerungen.

Als Gegenmaßnahme gilt die Filtration, also das Herausfiltern der genannten Verunreinigungen mit extra Filtergeräten, zum Beispiel sogenannten Schlammabscheidern.

Mit einem sogenannten Ionenaustauscher, durch den das Heizungswasser strömt, lässt sich das Heizungswasser von seinen Härtebildnern Calcium und Magnesium befreien. Diese werden dabei vom Harz im Ionenaustauscher aufgenommen und gegen nicht Härte bildendes Natrium ausgetauscht. Das Ergebnis ist ein weiches Füllwasser, das in der Regel eine bestimmte Resthärte aufweist. Die Leitfähigkeit des Wassers bleibt beim Enthärten unverändert, da ja nach wie vor Salz im Wasser gelöst ist.

Beim Entsalzen werden alle gelösten Salze aus dem Heizungswasser entfernt, darunter auch die sogenannten Neutralsalze Chlorid, Sulfat und Nitrat. Da sich infolge der Entsalzung die Leitfähigkeit des Wassers spürbar reduziert, verringert sich die galvanische (elektrochemische) Korrosion zwischen Metallen unterschiedlicher Spannungsreihen. Deshalb ist diese Technik zur Heizungswasseraufbereitung auch eine effektive Korrosionsschutzmaßnahme. Im Vergleich zur Enthärtung ist diese Technik allerdings aufwendiger, denn sie arbeitet mit zwei unterschiedlichen Ionenaustauschern.

Die im Heizungswasser befindliche Luft setzt sich aus Stickstoff (N) und Sauerstoff (O) zusammen. Diese beiden Gase können die Leistung der Heizungsanlage erheblich beeinträchtigen, denn Anlagenkomponenten, wie Wärme- und Kälteerzeuger oder Pumpen und Regelventile, reagieren sehr empfindlich auf Gasbestandteile. Sauerstoff fördert die Korrosion von Metall und Stickstoff kann sich in der Heizungsanlage anreichern und die Zirkulation des Wassers stören.

Die Gase können durch unterschiedliche Methoden aus dem Wasserkreislauf entfernt werden. Automatische Entlüfter führen überflüssige Gase nach außen ab. Um feine Gasbläschen, die sich im Wasser ansammeln, abzutransportieren, kommen sogenannte Mikroblasenabscheider zum Einsatz. Bei größeren Gasblasen haben sich Druckstufenentgaser bewährt.

Auch wichtig: Eine Überwachung des pH-Wertes des Heizungswassers ist erforderlich. Weil kaum eine Heizungsinstallation sortenrein sondern die meisten Mischinstallationen sind, müssen alle verbauten Werkstoffe der Anlage berücksichtigt werden, insbesondere Aluminium.

Bei pH-Werten von mehr 8,2 liegt keine freie Kohlensäure mehr im Wasser vor und ein Säureangriff auf Metall ist damit gebannt. Außerdem lassen Metalle wie Eisen und Kupfer bei höheren pH-Werten Schutzschichten wachsen: sogenannte Passivschichten. Diese bremsen die Korrosionsgeschwindigkeit des Metalls bei Sauerstoffzutritt ab.

Aber: Während Aluminium sich bei einem leicht sauren pH-Wert passiv verhält, unterliegt es schon bei pH-Werten um 9 der sogenannten Basenkorrosion, für die kein Sauerstoffzutritt nötig ist. Infolgedessen wird das weiche Metall unter Wasserstoffbildung aufgelöst und wegen der Auflösung der harten Passivschicht und damit freigelegter Oberfläche auch anfällig für Erosionskorrosion.

In der Praxis heißt das, dass insbesondere zerklüftete Gussteile aus Aluminium oder Legierungen (AlMgSi) schnell zerstört werden können. Die VDI 2035 fordert deshalb einen pH-Maximalwert von 8,5 und einen ph-Minimalwert von 8,2.

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Der VdZ e.V., ein Spitzenverband der Gebäudetechnik, hält folgenden Leitfaden für die Heizungswasseraufbereitung für empfehlenswert:

1. In Abhängigkeit vom Anlagenvolumen entscheiden, welche Forderungen hinsichtlich der Gesamthärte des Befüllwassers gelten.
2. In Abhängigkeit von den verbauten Materialien entscheiden, ob Enthärtung oder Entsalzung die richtige Maßnahme ist.
3. Befüllen und Dokumentieren, wobei auf die vollständige Entgasung zu achten ist.
4. Nach acht bis zwölf Wochen pH-Wert und Wasserhärte (Leitfähigkeit) kontrollieren und dokumentieren.
5. Einmal im Jahr Druckhaltung, pH-Wert, Leitfähigkeit und Ergänzungswassermenge kontrollieren und dokumentieren.
6. Um das Heizungswasser über längere Zeit in dieser Qualität vorzuhalten, empfehlen Hersteller anschließend den Einbau von Nachspeiseeinheiten.

Viele weitere Informationen über die Ursache für Probleme mit der Wasserbeschaffenheit in Heizungsanlagen finden Sie im» VdZ-Ratgeber "Druckhaltung und Wasserbeschaffenheit von Heizungsanlagen - Leitfaden für Fachleute (März 2019)".

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