Kalk: schadet der Technik, mindert die Effizienz

Kalk zeigt sich an vielen Orten
Hartes, kalkhaltiges Wasser kann die Ursache von vielen Problemen in einem Gebäude sein. Das beginnt in sichtbarer Form als wenig schöner Rückstand auf der Glasdusche, der Sanitärkeramik, im Kaffeeautomaten, Wasserkocher usw.
Schwerer wiegt, dass Kalk im Leitungsnetz zu erheblichen Schäden führen kann: Im Kalkschlamm von Warmwasserspeichern fand man erhöhte Legionellenkonzentrationen (Legionellen können schwere, zum Teil tödliche Lungenkrankheiten auslösen). Auch die Ener­gieeffizienz leidet: Mit zunehmender Steinbildung kommt es zur Behinderung der Wärmeübertragung. Schon eine 2 mm dicke Kalkschicht auf Heizflächen im Kessel oder Trinkwassererwärmer erhöht den Energieverbrauch um bis zu 20%.
Die VDI 2035 Blatt 1 (Steinbildung in Trinkwassererwärmungs- und Warmwasser-Heizungsanlagen) beschreibt, warum wir heute stärker als zuvor mit dem Thema Kalk zu tun haben:

• ein zunehmendes Steinbildungsrisiko ist mit Inkrafttreten der Energieeinsparverordnung bei gleichzeitiger Entwicklung zu kleineren und leistungsfähigeren Wärmeübertragern zu verzeichnen,
• höhere Trinkwarmwassertemperaturen (erhöhter Kalkausfall) zur Vermeidung des Legionellenrisikos.

Wege des Kalks
Wie kommt der Kalk überhaupt ins Wasser? Regenwasser mit angereicherter Kohlensäure kann im Boden hauptsächlich Kalk und Gips (Calciumsulfat) lösen und gewinnt dadurch je nach Bodenbeschaffenheit bzw. Grundwasserleiter eine gewisse Menge an Härte. Man unterscheidet drei Härtebereiche: Eingeteilt in die Härteklassen 1 bis 3, erhalten 30 bis 40% der deutschen Haushalte hartes bis sehr hartes Wasser:

• Härtebereich I:      unter 8,4°dH (weiches Wasser),
• Härtebereich II:     8,4 bis 14°dH (mittelhartes Wasser),
• Härtebereich III:    über 14°dH (hartes Wasser).

Unter rein technischen Aspekten ist ab ca. 12°dH ein Kalkschutz empfehlenswert. Vielfach wird jedoch eine generelle Enthärtung des Wassers auf Werte des Härtebereichs I als eine deutliche Steigerung der Lebensqualität empfunden. Wer einmal aus einem Hartwassergebiet in einem Weichwassergebiet zu Besuch war, wird ein weiches Wasser als sehr angenehm auf Haut und Haar empfinden. Das ist der Grund, warum immer mehr Menschen sich für die Kalkvermeidung interessieren.

*) Teil 1: Ausgabe Januar 2012
Teil 2: Ausgabe Februar 2012
Teil 3: Ausgabe März 2012

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Verfahren zum Kalkschutz
Es gibt mehrere Verfahren, den Kalk aus dem Wasser zu entfernen bzw. unschädlich zu machen:

• Die älteste Methode, Kalkabscheidungen zu minimieren, ist die Polyphosphat-Dosierung. Schon geringste Mengen (wenige Tausendstel Gramm je Liter Wasser) der verwendeten Mineralstoffe genügen, um die Härtebildner im Wasser zu stabilisieren.
• Beinahe ebenso alt und genauso bewährt ist die Ionenaustauschertechnik (Weichwasseranlagen).
• Unter den Membranverfahren kommen im Ein- und Mehrfamilienhaus praktisch nur Osmoseanlagen zum Einsatz. Sie entfernen nicht allein die Kalkbildner, sondern alle Salze aus dem Wasser.
• Geprüfte alternative (physikalische) Kalkschutzanlagen schützen die Trinkwasserinstallation in Gebäuden dadurch, dass sie die Härte im Wasser durch eine gezielt herbeigeführte Kristallisation stabilisieren.

Zu beachten ist, dass bei Härte-Stabilisierungsmaßnahmen – alternative Verfahren bzw. durch Dosieren von Polyphosphaten – die Steinbildung lediglich vermindert wird. Nur mit einer Enthärtung des Wassers kann die Steinbildung weitestgehend verhindert werden.

Enthärtung auf Basis der Ionentauschertechnik
Bei der Wasserenthärtung auf Basis der Ionentauschertechnik werden durch ein spezielles Material (Harz) die Härtebildner Calcium und Magnesium gegen Natrium getauscht. Pro 1°dH, das dem Wasser entnommen wird, erhöht sich der Natriumgehalt um 8,2 mg/l. Die Menge der gelösten Salze bleibt bei diesem Austausch unverändert. Wird das Wasser als Trinkwasser verwendet, muss der Grenzwert für den Natriumgehalt von 200 mg/l (Trinkwasserverordnung) beachtet werden.
Gemäß DIN 1988 Teil 2 und Teil 7 dürfen in Trinkwassersystemen nur Enthärtungsanlagen mit DIN DVGW-Prüfzeichen eingebaut werden. Diese Weichwasseranlagen müssen folgende Kriterien erfüllen:

• maximaler Druckverlust bei Nenndurchfluss 1 bar,
• PN 10 (Nenndruck),
• zusätzliche Desinfektion des Austauscherharzes bei jeder Regeneration,
• der mengen- oder qualitätsabhängigen Steuerung ist eine Zeitsteuerung überlagert (vier Tage); die Kapazität der Anlagen ist so klein zu halten, dass sie im Zeitraum von vier Tagen erschöpft ist,
• die Anlagen dürfen nur mit „Sparbesalzung“ (möglichst wenig) betrieben werden.

Die DVGW-Prüfungen beinhalten vor allem auch sehr strenge hygienische Kontrollen (z.B. Desinfektionsleistung bei verkeimten Ionenaustauschersäulen) bzw. hygienische Vorgaben für die eingesetzten Materialien.
Ein im Ionenaustauschverfahren enthärtetes Wasser enthält nur noch Spuren von Calcium- und Magnesium-Ionen. Deshalb wird im Trinkwasserbereich durch Vermischen mit nicht enthärtetem Wasser eine Härte von 4 bis 8°dH eingestellt. So ist eine ausreichende Versorgung der Hausbewohner mit Mineralstoffen gewährleistet.
Um die Verweildauer des Wassers in den Enthärtersäulen zu verkürzen, wurde die wechselnde Betriebsweise für Duplex-Enthärter entwickelt: Bei dieser Betriebsweise wird in kurzen Intervallen jede Säule mikroprozessorüberwacht separat angesteuert. Das zu enthärtende Wasser wird dadurch im Wechsel über beide Säulen geführt. Dadurch steht das Wasser nie lange in einer Säule, sondern ist immer in Bewegung und bleibt hygienisch frisch.

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Auslegung/Montage einer ­Weichwasseranlage
Die Anlage sollte so dimensioniert sein, dass aufgrund des Durchsatzes mindestens einmal täglich eine Regeneration erfolgt. Für die Aufstellung der Anlage sollte der Installateur einen Ort wählen, der ein einfaches Anschließen an das Wassernetz ermöglicht. Ein Kanalanschluss (min. DN 50), ein Bodenablauf und ein separater Netzanschluss (230 V/50 Hz) in unmittelbarer Nähe sind erforderlich. Ist kein Boden­ablauf und/oder Bauwerksabdichtung vorhanden, muss eine separate Sicherheitseinrichtung (z.B. Wasserstopp) eingesetzt werden. Der Einbauort muss frostsicher sein und darf auch keine höheren Umgebungstemperaturen (>25°C) aufweisen.
Der Schlauch am Sicherheitsüberlauf des Solebehälters und der Spülwasserschlauch müssen mit Gefälle zum Kanal geführt oder in eine Hebeanlage eingeleitet werden. Nach DIN 1988 muss der Spülwasserschlauch mit mindestens 20 mm Abstand zum höchstmöglichen Abwasserspiegel befestigt werden (freier Auslauf). Wird das Spülwasser in eine Hebeanlage eingeleitet, muss diese für eine Wassermenge von min. 2 m³/h bzw. 35 l/min ausgelegt und salzwasserbeständig sein.
Zum Einbau korrosionsbeständige Rohrmaterialien verwenden. Die korrosionschemischen Eigenschaften bei der Kombination unterschiedlicher Rohrwerkstoffe (Mischinstallation) müssen beachtet werden – auch in Fließrichtung vor der Enthärtungsanlage. In Fließrichtung maximal 1 m vor der Anlage muss ein Schutzfilter installiert sein. Dieser Filter muss funktionsfähig sein, bevor die Enthärtungsanlage installiert wird. Nur so ist gewährleis­tet, dass kein Schmutz oder Korrosionsprodukte in den Enthärter gespült werden. Es ist auf jeden Fall auch zu prüfen, ob der Anlage ein Mineralstoff-Dosiergerät zum Schutz vor Korrosion nachgeschaltet werden muss.

Autor: Dipl.-Ing. Willibald Schodorf, Leiter Technische Geschäfte, BWT Wassertechnik GmbH, Schriesheim

Bilder: BWT

www.bwt.de