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Entsalztes Heizungswasser ist seit 2012 in der Schweiz Vorschrift. Die Komponentenhersteller verlangen die Einhaltung der SWKI-Richtlinie BT 102-01 als Basis für Garantieleistungen. Bezweckt wird der Schutz moderner Bauteile vor Ablagerungen und Korrosion, denn Kalk und korrosive Salze werden bei der Vollentsalzung entfernt. Zu bedenken ist auch, wie es sich mit der Kohlensäure und dem pH-Wert des Füllwassers verhält.
Von den Luftgasen, die das Wasser aus der Atmosphäre aufnimmt, wirkt das Kohlendioxid CO2 unter Bildung von Kohlensäure sauer. Trotzdem ist Trinkwasser aus dem Hahn in der Regel pH-Wert-neutral, weil die darin gelösten Mineralien (Kalzium & Magnesium) die Wirkung der freien, gelösten Kohlensäure puffern. Man spricht vom Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht.
Chemisch kundige Fachleute
äussern aber immer wieder Bedenken, dass vollentsalztes Wasser durch die fehlende Pufferung und die freigesetzte Kohlensäure einen tiefen pH-Wert aufweisen würde und somit als «korrosive» Flüssigkeit zu betrachten sei. Dieser Aussage ist gegenüberzustellen, dass die freie Kohlensäure über den ersten Aufheizvorgang rasch ausgast und gerade in einem Heizungssystem besondere Umstände vorliegen, die normalerweise dazu führen, dass sich der pH-Wert selbständig in den alkalischen Bereich bewegt; die VDI-Richtlinie 2035 und die SWKI BT 102-01 sprechen hier von der «Eigenalkalisierung». Dieser elektrochemischen Reaktion ist es zu verdanken, dass die Richtlinien eine pH-Wert-Anhebung des Füllwassers nicht als notwendig beschreiben, obwohl sie beim Umlaufwasser einen alkalischen Zielwert von > pH 8,2 verlangt.
Die SWKI-Richtlinie verlangt eine erste Kontrollanalyse des pH-Werts nach 2 Betriebsmonaten. Langjährige empirische Untersuchungen belegen, dass nach dieser Zeit die Eigenalkalisierung in der Regel bereits stattgefunden hat und der pH-Wert im Sollbereich liegt. Allerdings muss der Heizungsinstallateur gewisse Bedingungen beachten, damit die natürlichen chemischen Reaktionen im Heizungswasser den gewünschten Effekt erzielen.
1. Die Heizung als geschlossenes Wassersystem
Im Heizungswasser herrschen andere chemische und physikalische Umstände, als dies in einem offenen Wassersystem der Fall ist. Neben Druck und Temperatur liegt der ausschlaggebende Unterschied darin, dass kein Kontakt des Heizungswassers zur Atmosphäre besteht. Aggressive Luftgase wie Sauerstoff und Kohlensäure werden einmalig eingebracht, bauen sich dann aber ab und belasten später das Wasser und die umgebenden Materialien nicht mehr. Dies gilt zumindest für alle korrosionstechnisch geschlossenen Anlagen.
Die DIN EN 14868 unterscheidet Anlagen mit und ohne kontinuierlichem Sauerstoffeintrag. Zu den Anlagen mit kontinuierlichem Sauerstoffeintrag gehören insbesondere jene Systeme, die Kunststoffrohre ohne Diffusionssperre enthalten, aber auch Altanlagen können zunehmend gasdurchlässig werden. Bei Neubauten sind der Fachplaner sowie der Installateur in der Sorgfaltspflicht. Der Einsatz von gasdichten Mehrschichtverbundrohren ist heute Vorschrift und Stand der Technik. Für Bestandsanlagen mit Sauerstoffdiffusion und den entsprechenden Korrosionsproblemen empfiehlt die SWKI-Richtlinie BT 102-01 den Einsatz von Opferanoden-Schutzverfahren als «technisch gute und ökologische Lösung». In der Schweiz sind solche Korrosionschutzgeräte seit bald 50 Jahren unter der Marke Elysator oder SorbOx im Handel erhältlich.
2. CO2 wirkt sauer
Im geschlossenen Heizungskreislauf gibt es 2 Hauptfaktoren, die zur Entfernung der mit der Erstfüllung eingebrachten freien Kohlensäure beitragen: es sind dies 1. die erwünschte, thermische Ausgasung bei der Erhitzung und 2. der unerwünschte Abbau der Kohlensäure durch Korrosion. Da moderne Heizungssysteme vermehrt grösseren Wasserinhalt durch technische Wasserspeicher enthalten und tiefere Betriebstemperaturen aufweisen, verliert die thermische Entgasung leider an Bedeutung. Dementsprechend findet die Entgasung des Füllwassers zu grossen Teilen durch den Abbau von Sauerstoff und CO2 über die Korrosion statt. Dieser Vorgang ist zwar zeitlich begrenzt, doch die so entstehenden Eisenkarbonat- und Eisenoxidschlämme können rasch zur Beeinträchtigung von Funktion und Wirkungsgrad einer neuen Heizungsanlage führen.
Es ist deshalb von grosser Bedeutung, schon bei der Füllung eines Heizungssystems möglichst wenig Kohlensäure mit dem Heizungswasser in das System einzuleiten. Aber gerade bei der Demineralisierung gibt es in der Zusammensetzung des Ionentauscherharzes (sog. Mischbett) erhebliche Qualitätsunterschiede auf dem Markt. Ionentauscherharze mit einem geringen Anteil an Anionenharz sind günstig im Einkauf und haben eine scheinbar hohe Kapazität bei der Entsalzung. Doch im Einsatz reichern sie das Wasser ab einem gewissen Zeitpunkt mit Kohlensäure an (Abb. 2).
Anstelle der verlangten Vollentsalzung findet so eine Teilentsalzung unter gleichzeitiger Bildung von Kohlensäure statt. Die Qualität und Zusammensetzung des bei der Demineralisierung verwendeten Ionentauscherharzes kann also ganz massgeblich dazu beitragen, ob eine Heizungsanlage bereits zu Beginn mit Korrosionen belastet wird oder nicht.
Da in der Praxis der Heizungsinstallateur die Wasserbehandlung beim Füllen der Heizung nur über die elektrische Leitfähigkeit kontrolliert, bemerkt er nicht, ob es sich um eine korrekte Vollentsalzung oder nur eine Kohlensäure bildende Teilentsalzung handelt. Es ist empfehlenswert, nur Ionentauscherharz mit zertifiziertem Qualitätsnachweis zu verwenden (Abb. 4 + 5).
3. Die Eigenalkalisierung
Aus Gründen des Korrosionsschutzes soll Heizungswasser einen pH-Wert im leicht alkalischen Bereich zwischen 8,2 und 10,0 aufweisen. Es stellt sich nun die Frage, ob dafür nach der Vollentsalzung des Füllwassers weitere Wasserbehandlungsmassnahmen für das Umlaufwasser notwendig sind. In der deutschen VDI-Richtlinie 2035, Blatt 2, sowie in der neuen SWKI-Richtlinie BT 102-01 wird beschrieben: «Auf eine Alkalisierung des Füll- und Ergänzungswassers kann in der Regel verzichtet werden, da sich infolge Eigenalkalisierung der pH-Wert des Betriebswassers innerhalb weniger Wochen Betriebszeit im genannten Bereich (pH 8,2 bis 10,0) einstellt.» (Abb. 3)
Die Eigenalkalisierung ist besonders dann bald wirksam, wenn das Füllwasser fachgerecht vollentsalzt und nicht infolge eines ungünstigen Mischungsverhältnisses des Ionentauscherharzes noch mit Kohlensäure belastet wurde. Denn vollentsalztes Wasser ist ja frei von allen anderen gelösten Stoffen, welche die Eigenalkalisierung puffern bzw. behindern.
4. Die pH-Nachkontrolle
Gemäss VDI- und SWKI-Richtlinien wird eine Kontrolle des pH-Werts nach 8 bis 12 Wochen, spätestens jedoch im Rahmen der nächsten jährlichen Wartung empfohlen. Es geht darum zu belegen, ob die Eigenalkalisierung wie erwartet nach einigen Betriebsmonaten eingetreten ist bzw. ob sich der pH-Wert dieser verändert hat.
Bei ausbleibender Eigenalkalisierung stehen dem Heizungsfachmann verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung. Hierbei ist jedoch zu beachten, dass gewisse Additive die Bildung von Biofilmen begünstigen können oder bei einer Überdosierung die Gefahr einer Aufsalzung besteht. Zur weitgehend selbstregulierten Alkalisierung eignen sich Korrosionsschutzanlagen mit Opferanoden. Da hier der Wirkstoff in Form einer Anode als Depot vorliegt, wird er nur «bei Bedarf» abgegeben und der Salzgehalt des Wassers wird auf diese Weise kaum angehoben (Abb. 1).
Resümee
Für den Korrosionsschutz in Heizungssystemen ist ein salzarmes sowie leicht alkalisches Umlaufwasser gefordert. Wird das Wasser bei der Heizungsbefüllung durch den Einsatz eines ausgewogenen Mischbettharzes vollentsalzt, so zeigt die Erfahrung, dass in der Regel auf eine zusätzliche Alkalisierung verzichtet werden kann (z. B. Purotap highpower oder nexion). Die Eigenalkalisierung des unbelasteten Umlaufwassers tritt innerhalb weniger Wochen Betriebszeit ein. Die analytische Nachkontrolle des pH-Wertes ist hingegen nötig.
Bei ausbleibender Eigenalkalisierung sind Massnahmen durch den Fachmann nötig. Korrosionsschutzanlagen auf Basis von «Opferanoden» arbeiten selbstregulierend und eignen sich für den salzarmen Betrieb und werden in der SWKI-Richtlinie als «gute technische und ökologische Lösung» empfohlen.
Weitere Informationen:
www.elysator.ch
Über die Entsalzung:
VE, Vollentsalzung, Entsalzung, Demineralisierung, Entmineralisierung sind Begriffe für ein und dieselbe Wasserqualität. Nämlich ein Reinwasser ohne gelöste Salze, mit einer elektrischen Leitfähigkeit nahezu 0 µS/cm. Es gibt verschiedene Verfahren für die Wasserentsalzung: Ionentausch, Umkehrosmose, Destillation.