Wenngleich auch das Aufmachungsbild einem logisch und nachvollziehbar erscheint, so wird es in der Branche noch immer nicht ganz verstanden, warum geschlossene, wasserführende Systeme korrodieren können. Ein sicheres Anlagenwasser ist salzarm (< 100μs/cm) und leicht alkalisch (pH 8-9), wenn zudem noch wenig Sauerstoff eindringt ist das Anlagenwasser weitest- gehend stabil und es ist keine Korrosion zu erwarten. Soweit so gut…
Korrosionstechnisch dichte Anlage…
Es ist von grundlegender Bedeutung, zu wissen, dass sich das Füllwasser einer Heizung in seiner Qualität verändert und nach einigen Betriebs- monaten die Ansprüche an ein Umlaufwasser erreichen muss. Retrospektiv bestanden alte Heizungsanlagen hauptsächlich aus schwarzem, geschweißtem Stahlrohr und aus Guss,- oder Stahlheizkörpern. Selbst Übergänge und Sattelnähte wurden geschweißt. Das waren noch nahezu korrosionstechnisch geschlossene (sauerstoffdichte) Anlagen mit Bedingungen (hohe Vorlauftemperaturen, kaum Sauerstoffeintrag, Stahlflächen), welche so günstig waren, dass sich das Füllwasser in kürzester Zeit von selbst in den salzarmen, alkalischen und sauerstoffarmen Bereich konditionierte.
Vom Füll- zum Umlaufwasser…
Das Füllwasser enthält 3 Gruppen von problematischen Inhaltsstoffen welche sich also positiv verändern müssen um einen störungsfreien Betrieb der Anlage dauerhaft zu gewährleisten. Es sind dies Sauerstoff (O2), Säure (pH-Wert) und Salze (el. Leitfähigkeit). Als einfache Merkregel kann man von den 3 „S“-Faktoren sprechen. Bei der Säure handelt es sich zur Hauptsache um das durch den atmosphärischen Druck gelöste Luftgas CO2, das im Trinkwasser enthalten ist. Dieses, wie auch der Sauerstoff sind aber im Füllwasser nur in begrenzter Menge vorhanden und bauen sich rasch und einmalig durch Korrosion an Stahlflächen ab, sofern die Anlage korrosionstechnisch geschlossen ist und einen korrekten Überdruck aufweist (Druckhaltung).
Eine erste Probeheizung unterstützt die Ausgasung der Restkohlensäure und minimiert dadurch die Anfangskorrosion. Dies erweist sich heute jedoch etwas schwieriger, da die Vorlauftemperaturen moderner Wärmeerzeuger viel niedriger sind, als dies bei fossilen Wärmerzeuger der Fall ist. Eine Verschleppung der gelösten, aggressiven Gase und eine entsprechende Vorschädigung des Werk- stoffes kann die Folge sein. Zudem begünstigen niedrige Vorlauftemperaturen microbiologisches Wachstum, welches tiefe pH-Werte zur Folge haben kann (MIC -Microbiological Induced Corrosion). Bestimmbar ist dieser Wert über den TOC-Gehalt (Total-Organic-Carbon – Gesamtkohlenstoffgehalt).
Anders hingegen verhält es sich mit den gelösten Salzen (Mineralien) im Füllwasser. Der Hauptteil davon ist Kalk (Karbonathärte). Auch dieser würde sich binnen einiger Betriebswochen von selbst durch Inkrustierung und ausgasen der Kohlesäure mittels Verkalkung des Wärmetauschers auf diese Weise dem Wasser entziehen und den Salzgehalt somit nahe dem Sollwert für Umlaufwasser bringen. In der Vergangenheit war dies zumindest der Normalfall – doch heute würden die Kalkablagerungen die modernen und filigranen Bauteile nachhaltig schädigen. Die gelösten Mineralien oder auch Salze müssen also noch vorher dem Füllwasser entzogen werden.
Entfernen der gelösten Salze…
Dies kann sofort bei der Befüllung geschehen oder im Nachgang via Umlaufentsalzung und Filtration.
Beim Füllwasser ist somit das ausschlaggebende Kriterium für die Kontrolle des Salzgehaltes, was automatisch auch die Härtebildner (Kalk) miteinschließt. Gemessen wird der Salzgehalt über die elektrische Leitfähigkeit des Füllwassers in Mikrosiemens pro cm [μS/cm ]. Dieses sollte Salzarm sein, also deutlich unter 100 μs/cm liegen (max. 60 μs/cm). Beim Umlaufwasser hingegen kommen zu den Salzen die beiden Qualitätsfaktoren Säure (pH-Wert) und Sauerstoff (mg/l) hinzu. Durch die ebenfalls in der VDI 2035 Blatt 1 erwähnte Eigenalkalisierung des Systemwassers und die thermisch bedingte Ausgasung erreichen diese in der Regel ihre Zielwerte innert wenigen Wochen von selbst – aber die Entwicklung muss mit einer Wasseranalyse überprüft und belegt werden. Was die pH-Wert Bestimmung angeht, ist dies laut VDI 2035 frühestens nach 10-12 Wochen sinnvoll. Bis dahin werden sich die gelösten Gase zunächst am Werkstoff, sofern genügend unlegierter Stahl verbaut ist, abreagieren und diesen, im Idealfall passivieren. Gleichzeitig bewegt sich der pH-Wert in Richtung Alkalität (pH 7,5-8). Hierbei sei bemerkt, dass nur unlegierter Stahl einen leicht alkalischen pH-Wert benötigt. Alle weiteren Metalle, wie Aluminium, Kupfer, Messing, Rotguss oder gar Edelstahl kommen mit einem pH-Wert von pH 7, welches bereits Trinkwasser aufweist vollkommen klar!
Normen und Vorgaben….
Aus den verschiedenen national und international gültigen Richtlinien und den meisten Hersteller- vorgaben (VDI, SWKI, SIA, ÖNORM) ist ein Konsens bezüglich nachfolgender Qualitätsmerkmale herauskristallisierbar. Die Wasserhärte selbst tritt als Qualitätsmerkmal in den Hintergrund, da sie über den Salzgehalt miterfasst ist. Salzarmes Wasser von < 100 μS/cm elektrischer Leitfähigkeit kann rechnerisch max. noch etwa 3 °dH enthalten. Anderslautende Herstellervorgaben haben jedoch grundsätzlich Vorrang gegenüber den nachfolgend, zusammengefasst dargestellten Qualitätsanforderungen, wenn der salzarme Betrieb einer Anlage gewählt wurde. (Auszug aus VDI 2035 Bl. 1)
Anforderung an das FÜLLWASSER (bei salzarmer Fahrweise)
Faktor / Bezeichnung / Sollwert
SALZE salzarm < 100 μS/cm
SÄURE Trinkwasserqualität
SAUERSTOFF Trinkwasserqualität
Anforderung an das UMLAUFWASSER
(bei salzarmer Fahrweise)
Faktor / Bezeichnung / Sollwert
SALZE salzarm < 100 μS/cm
SÄURE alkalisch > pH 8.2
SAUERSTOFF sauerstoffarm < 0.1 mg/l
Sauerstoff als Korrosionstreiber…
Aggressive Luftgase wie Sauerstoff und Kohlensäure werden beim Füllvorgang einmalig eingebracht, ca. 10mg/l. Diese bauen sich dann aber rasch ab und belasten später das Wasser und die umgebenden Materialien nicht mehr. Dies gilt zumindest für alle korrosionstechnisch geschlossenen Anlagen in welchen sich ein Sauerstoffgehalt von etwa 0,02mg/l einstellt. Das waren sozusagen alte, schwarzstahl-geschweißte Ausführungen. Für moderne Presssysteme oder gar oder selbst als diffusionsdicht geltende Kunststoffrohre dringt permanent mehr Luftsauerstoff in eine Heizungsanlage ein. Vor allem bei der Nachtabsenkung der Temperatur und ungenügend ausgelegtem, oder schadhaftem MAG. Ein permanenter Sauerstoffgehalt von < 0,1mg/l wäre akzeptabel. Hier können besondere Schutzverfahren (z.B. Opferanoden aus Reinstmagnesium), dem permanenten Sauerstoffeintrag entgegenwirken durch Sauerstoffbindung und zudem den pH-Wert in den günstigen alkalischen Bereich anheben.
Passende Wasserqualität…
Damit die Gerätegarantie der Hersteller wirksam ist, muss also das Füll- und Ergänzungswasser sowie das Umlaufwasser gewisse Qualitätsmerkmale aufweisen. Dabei ist nach VDI 2035 Bl. 1 dem Installateur die Verantwortung für die Wasserqualität übertragen. Er kann noch so gewissenhaft Abklärungen treffen und Vorschriften einhalten – im Schadenfall benötigt er den Nachweis für die ursprünglich korrekte Befüllung der Heizungsanlage. In diesem Sinne ist eine saubere Dokumentation (Sichere Dokumentation/Messung mit Smartapp 2 x Abb. Messkontrolle via Smartapp) der Heizwasseranalyse ein eigentlicher Schutzbrief für den Installateur im Schadensfall. Zudem bietet eine jährliche Kontrolle im Zuge der Heizungswartung auch ein gutes Kundenbindungsinstrument und gibt allen Parteien die nötige Sicherheit.
Was gilt es am Umlaufwasser zu prüfen:
- Salzgehalt: die el. Leitfähigkeit kann mit einem Handleitfähigkeitsmessgerät sehr einfach und sicher gemessen werden (< 100 μs/cm). (Siehe Bild oben links/mitte: Wasservergleich Messkontrolle via Smartapp PUROTAP EC-pH 2035, Kombimessgerät)
- 2. pH-Wert: Dieser lässt sich ebenso mit einem Handmessgerät bestimmen und sollte je nach verbautem Werkstoff zwischen pH 8 – 8,5 liegen. (Siehe Bild oben links/mitte Wasservergleich Messkontrolle via Smartapp PUROTAP EC-pH 2035, Kombimessgerät)
- 3. Sichtkontrolle: Ist das Heizungswasser schwach trüb oder glasklar, so kann davon ausgegangen werden, dass kein aktiver Korrosionsprozess abläuft. Sollte es stark trüb oder sogar rotbräunlich sein, so müssen die Werte Salzgehalt und pH-Wert genau unter die Lupe genommen werden. Meist ist dies ein Indiz für einen hohen permanenten Sauerstoffeintrag bei gleichzeitig hoher el. Leitfähigkeit oder starker TOC-Belastung.
(Siehe Bild oben links/mitte: Messgerät zeigt schwach trübes Heizungswasser mit leichten Magnetitablagerungen. Dies ist relativ unproblematisch und lässt sich mit vernünftigen Magnetitabscheidern herausfiltern. Korrosionsschutzgeräte wie die der ELYSATOR PROTECTOR-Serie entfernen nicht nur den entstandenen Magnetitschlamm, sondern reduzieren auch den dafür mitverantwortlichen permanenten Sauerstoffeintrag und unterstützen die Alkalisierung; Siehe Bild oben rechts: zeigt zwei parallel geschaltete Großgeräte der Serie PROTECTOR P40. Hier in einer Schnellfähre zur Kühlung des Motorkühlkreislaufes. Die Geräte wurden bedingt durch die geringe Raumhöhe für den Anodentausch kippbar montiert)
Hinweis! Bei der salzarmen Fahrweise unter 100 μs/cm können leichte Abweichungen des geforderten pH-Wertes in Kauf genommen werden.
Die Demineralisierung (salzarme Fahrweise) erfüllt die Vorgaben der meisten Kessel,- und Komponentenhersteller und entspricht der VDI 2035 Blatt 1 und den meisten europäisch gültigen Normen.
Wer in jedem Fall Richtlinien und die meisten Herstellervorgaben bei der Inbetriebnahme erfüllen will, verwendet demineralisiertes Füllwasser. Dabei werden alle gelösten Feststoffe wie Kalk, Chloride, Nitrate, Sulfate herausfiltriert. Auf Wasserzusätze und Stabilisatoren kann dabei verzichtet werden, da laut VDI 2035 Blatt 1 die Eigenalkalisierung des Systemwassers in der Regel von selbst stattfindet und Stabilisatoren den Salzgehalt nur wieder erhöhen, oft über den Grenzwert zur salzarmen Fahrweise von < 100 μs/cm hinaus. Auch das in sanitären Trinkwassersystemen übliche Verfahren der Enthärtung eignet sich aufgrund der Salzzugabe nicht produktiv, da bei hohen Wasserhärten und der Verwendung von Aluminiumwerkstoffen durch den resultierenden hohen pH-Wert anstieg bei gleichzeitig hoher el. Leitfähigkeit diese Werkstoffe speziell gefährdet sind. Unter der Marke PUROTAP® wird heute von den meisten Fachhändlern der Heizungsbranche eine ganze Auswahl von Produkten zur reinen Demineralisierung von Heizungswasser angeboten.
Tino Sarro, Geschäftsführung Elysator GmbH
Bilder: Elysator
