Auf die Zusammensetzung kommt es an

Moderne Heizungsanlagen sind kompakt und warten mit einer hohen Wärmeübertragungsleistung auf. Gleichzeitig reduziert sich der Wärmebedarf wegen der verbesserten Wärmedämmung von Gebäuden. Der Wasserinhalt der Heizungsanlage bleibt dabei annähernd gleich oder erhöht sich, sobald Pufferspeicher wegen der Einbindung regenerativer Energien hinzukommen. Daraus resultieren hohe Anforderungen an die Heizungstechnik im Allgemeinen und das Heizungswasser im Besonderen.

Auch machen immer geringere Rohrquerschnitte, empfindliche Stellorgane und der Mix aus metallischen Werkstoffen wie Aluminium, Kupfer, Stahl, Messing und Rotguss neben einer gewissenhaften Anlagenplanung eine exakte Abstimmung der Wasserbeschaffenheit erforderlich. Es ist daher wichtig, die Wasserqualität vor Ort festzustellen und präzise mit Richtlinien und den Vorgaben des Kesselherstellers abzustimmen. Nach normgerechter Befüllung und Inbetriebnahme einer Heizungsanlage ist zudem eine Wasseranalyse zu empfehlen. Die Ergebnisse sollten in einem Betriebstagebuch festgehalten werden.

Mit dem passenden Wasser Schäden vermeiden
Die Grundlage für eine sachgerechte Planung, Ausführung und für den störungsfreien Betrieb einer Heizungsanlage bildet die VDI-Richtlinie 2035. Der Leitfaden bezieht sich auf Anlagen mit einer Vorlauftemperatur von bis zu 100 °C und gibt Werte für die Qualität von Füllwasser vor.
Blatt 1 der Richtlinie enthält Empfehlungen zur Vermeidung von Kesselsteinbildung in Warmwasser-Heizungsanlagen und in Anlagen zur Erwärmung von Trinkwasser. Der Kesselstein, also der Belag an der Heizwasserseite des Wärmeerzeugers, setzt sich aus Kalziumkarbonat (Kalk) und weiteren Inhaltsstoffen des Heizwassers zusammen. Ist Steinbelag vorhanden, vermindert sich der Querschnitt der wasserführenden Rohre oder Wärmeübertrager. Das wieder­um erhöht den Strömungswiderstand und führt letztendlich in Warmwasser-Heizungsanlagen zu einem verminderten Wärmedurchgang. Ferner können abgelöste Ablagerungen Störungen an Ventilen, Pumpen und andern Einbauteilen verursachen. Bei unmittelbar beheizten Wärmeübertragungsflächen kann es auch zu einer örtlichen Überhitzung kommen. Das wiederum kann zu Siedegeräuschen und schließlich zu Spannungsrissen im Material führen.
Blatt 2 der VDI-Richtlinie behandelt dagegen Ursachen, die zu Korrosion führen und damit erhebliche Störungen im Heizkreislauf hervorrufen können. So beschleunigen in geschlossenen Heizungsanlagen Faktoren wie etwa ein zu tiefer oder zu hoher pH-Wert und zu sauerstoffreiches, säurehaltiges oder mineralienreiches Heizungswasser die Korrosion. Neben der Qualität von Füll- und Ergänzungswasser können auch große Temperatursprünge im Betrieb, nicht diffusionsdichte Kunststoffrohre, häufiges Nachfüllen, falsche bzw. falsch konzentrierte Frostschutzmittel und undichte Membrane eine Korrosion auslösen.

Betriebsmittel Heizungswasser
„Das Füllwasser beeinflusst die Lebensdauer einer Heizungsanlage entscheidend“, sagt Stefan Gölz, Teamleiter Industriewassertechnik der Judo Wasseraufbereitung GmbH. „Dabei machen gerade die Weiterentwicklungen in der Kesseltechnik, die aus technischer Sicht fantastische Vorzüge haben, das Handling kompliziert. Deshalb muss sich der Heizungsbauer mit Themen wie Wasserchemie und Korrosion im Heizungskreislauf auseinandersetzen, will er Gewährleistungsbedingungen sicher einhalten.“
Unterteilen lässt sich Heizungswasser in die Kategorien „behandeltes Wasser“ und „aufbereitetes Wasser“. Unter die Rubrik „behandeltes Wasser“ fällt Heizungswasser, dem Chemikalien zugesetzt wurden, um den pH-Wert zu korrigieren, den Sauerstoffgehalt abzubinden oder um korrosionsinhibierend zu wirken. Dem Begriff „aufbereitetes Wasser“ wird dagegen ein ohne Zusatz von Chemikalien enthärtetes oder entsalztes Wasser zugeordnet, das keine weitere Konditionierung erfordert. Erfolgt die Enthärtung zum Beispiel über ein Granulat aus Natrium-Ionenaustauscher-Harzen, ersetzen Natrium-Ionen die Kalzium- und Magnesium-Ionen. Die vom Stadtwasser durchflossenen Harze filtern sämtliche Härtebildner heraus, ohne die elektrische Leitfähigkeit oder den pH-Wert zu ändern. Ist das Granulat nicht mehr aufnahmefähig, ist lediglich die Kartusche mit den Harzen auszutauschen.
Das gilt auch für die Vollentsalzung mittels Mischbett-Ionenaustauscher. Hier wird das Wasser über ein stark saures und stark basisches Ionenharz geführt. Dieses filtert die Kationen (Calcium, Natrium, Magnesium u. a.) und Anionen (Chlor, Hydrogencarbonat u. a.) heraus und tauscht sie gegen H+- und OH--Ionen. Dadurch wird dem Wasser auch das Hydrogenkarbonat entzogen und damit die Pufferwirkung gegen Säure-/Baseeinflüsse. Eine weitere Behandlung ist deshalb meist nicht mehr erforderlich.
Auf Harze basierende Anlagen kommen bereits seit vielen Jahren zur Wasserent­härtung zum Einsatz. Jedoch steigt bei erhitztem Weichwasser mit der Temperatur auch der pH-Wert an, da sich Natriumkarbonat bildet. „Das alkalisch reagierende Salz ist ein natürlicher Bestandteil von unbehandeltem als auch von behandeltem Wasser“, weiß Gölz von Judo. Entsalztes Wasser bleibt dagegen im neutralen, leicht alkalischen Bereich. Auch wenn die Vorgaben von Blatt 1 der VDI-Richtlinie eingehalten wurden, kann es zu Betriebsstörungen wegen falscher pH-Werte kommen. „Um den pH-Wert passend einstellen zu können, sind daher unbedingt auch die Vorgaben von Blatt 2 zu berücksichtigen“, rät der Wasserexperte Gölz.
Sind bei größeren Heizanlagen große Volumen an Füll- und Ergänzungswasser erforderlich, bietet sich die Entsalzung über die Umkehrosmose an. Das physikalische Trennverfahren filtert anhand einer Membran gelöste und partikuläre Inhaltsstoffe aus dem Wasser. Es lässt sich eine Entsalzung von bis zu 99 % erreichen.
„Bei Neubauten geht der Trend inzwischen ganz klar zur Entsalzung durch Voll­entsalzer-Ionenaustauscher-Harze und zu Heizungs- und Ergänzungswasser“, ist Gölz überzeugt. Damit lassen sich Korrosionen eindämmen und über die geringe Leitfähigkeit zudem der Kreislauf elektrochemischer Abläufe unterbrechen. Der Härtegrad des Heizungswassers muss mit steigender Kesselleistung abnehmen. Es empfiehlt sich also, das Hauptaugenmerk auf das Betriebsmittel Heizungswasser zu legen.“

Mischbettentsalzung
Die Grünbeck Wasseraufbereitung GmbH setzt u. a. auf Ionenaustauscher auf Entsalzungsbasis. Hier wandeln ein H+- und ein OH--Ionenaustauscher unbehandeltes Rohwasser in reines Wasser mit einem neutralen pH-Wert um. Die Kontrolle des pH-Wertes sollte acht bis zwölf Wochen nach der Befüllung erfolgen. Er sollte je nach in der Anlage verbauten Werkstoffen angepasst sein: Bei Aluminium sollte er zwischen 8,2 und 8,5 liegen. Bei Kupfer gibt es keine Probleme, wenn der pH-Wert zwischen 8,2 und 9,5 liegt und bei Stahl zwischen 8,2 und 10,5. Sind in der Heizungsanlage alle drei Materialien vorhanden, empfiehlt sich ein pH-Wert zwischen 8,2 und 8,5.
„Unser Fokus liegt auf der Entsalzung“, sagt Johannes Jaworski, technischer Vertriebsmitarbeiter der Firma Grünbeck. Dennoch bietet das Unternehmen im Sanierungs- und Fernwärmebereich auch Verfahren zur Wasserenthärtung an. Hier lässt sich mit einem einzelnen Harz „sehr schnell ein VDI-konformer pH-Wert erzielen“. „Wichtig ist dabei allerdings“, so sagt Jaworski, „die Konditionierung des Heizungswassers, um der Gefahr eines rasant ansteigenden pH-Wertes und einer damit verbundenen Korrosion zu entgehen.“ Das zur Enthärtung eingesetzte Granulat lässt sich bei Bedarf mit Natriumchlorid wieder aufbereiten. Beim Entsalzungsverfahren ist es notwendig, die Harze vor der Aufbereitung zu trennen, um sie anschließend mit Säure oder Lauge regenerieren zu können.
Neben fest eingebauten Anlagen bietet das Unternehmen auch mobile Umkehrosmose-Anlagen mit einer Permeatleistung bis 400 l/h an. Auf Basis des von Grünbeck entwickelten AVRO-Verfahrens ist keine Voraufbereitung mittels Enthärtungsanlage oder Härtestabilisierung notwendig (AVRO: Alternative Vorbereitung Reverse Osmosis). Das erlaubt es, die Anlage direkt mit unaufbereitetem Trinkwasser zu betreiben.

Heizungswasser auf Bestellung
Bereits fertig aufbereitetes Heizungswasser ist eine weitere Möglichkeit, um eine Heizungsanlage mit einheitlicher Wasserqualität zu befüllen. Ein Ansprechpartner hierfür ist die Alpenland Heizungswasser KG. Das Unternehmen hat es sich darüber hinaus zur Aufgabe gemacht, Schadensprofile größerer Heizanlagen zu erstellen. Die Erkenntnisse daraus fließen in Anlagenkonzepte ein, wie sie etwa Stadtwerke, Hotels, Biogasanlagen und Schwimmbäder nutzen. Dazu analysiert das Unternehmen bei bestehenden Anlagen aufgetretene Mängel. Oftmals, so die Erfahrungen des Unternehmens, liegen eine unzureichende Einhaltung der VDI-Richtlinie sowie die Nichteinhaltung der Vorgaben von Kesselherstellern zugrunde. Die Ergebnisse der Untersuchungen bündelt der Spezialist in konkreten Empfehlungen zur Schadensvermeidung.
„Ein häufig auftretendes Problem ist die Verschlammung von Wärmeübertragern“, erklärt Thomas Gross, Geschäftsführer der Alpenland Heizungswasser KG. Die Ursache hierfür könne das sogenannte Biofouling sein. Dabei bildet sich ein Film aus Mikroorganismen, der aus einer aeroben (sauerstoffliebenden) und einer anaerobe Schicht entsteht. Biofouling kann zu einer drastischen Verschlammung und schließlich zu Korrosion führen. „Ein Problem, über das sich vor etwa 20 Jahren kaum jemand Gedanken gemacht hat“, hebt Gross hervor. Zudem ist der Firmeninhaber überzeugt: „Will man die technischen Standards der VDI-Richtlinie einhalten, sind das Spülen einer Heizungsanlage vor dem Füllen und vor dem hydraulischen Abgleich unumgänglich.“ Das Unternehmen bietet daher ein Gesamtkonzept für die Wasseraufbereitung an. Angefangen bei der Planung über die chemische Entschlammung und das Spülen bis hin zur Befüllung und der regelmäßigen Wartung.

Eine regelmäßige Analyse ist ratsam
Unabhängig von der eingesetzten Technik und von der Größe der Heizungsanlage ist eine regelmäßige Analyse der Wasserqualität ratsam. Interessante Kenngrößen sind dabei neben dem pH-Wert auch die Gesamthärte sowie die Leitfähigkeit des Wassers. Diese Werte lassen sich unkompliziert vor Ort bestimmen und sollten außerdem im Betriebsbuch der Heizungsanlage festgehalten werden.
„Gerade wenn ein System bereits korrosiv war und entschlammt und gespült wurde, empfehlen wir die regelmäßige Entnahme von Wasserproben“, betont Gross. Er habe festgestellt, dass oftmals der Sauerstoffgehalt im Wasser das Problem sei. Die Ursachen hierfür seien vielfältig. Deshalb müsse die Überwachung des Heizungswassers ein laufender Prozess sein. Sauerstoff kann beispielsweise durch Wassernachspeisung, durch Schwachstellen wie nicht diffusionsdichte Abdichtungen oder eine falsche hydraulische Auslegung in das System gelangen. Aber auch an Schnittstellen, wie etwa an Materialübergängen, kann es zu einer unerwünschten Sauerstoffzufuhr kommen.

Fazit
Unbestritten ist sicherlich, dass der Einsatz von vollentsalztem und enthärtetem Wasser aufwendig und mit Kosten verbunden ist. Genauso unzweifelhaft dürfte die Erkenntnis sein, dass das auf die Heizanlage abgestimmte Heizungswasser eine wichtige Voraussetzung für den reibungslosen Betrieb der Anlage ist. Eine umfassende Beratung der Komponentenhersteller und eine detaillierte Planung bilden die Basis für eine fachgerechte Installation. Dabei sollte auch die regelmäßige Prüfung der Heizungswasserqualität auf keinen Fall zu kurz kommen.

Autorin: Carola Tesche, freie Journalistin