Enthärtung und pH-Wert-Stabilisierung ohne Chemiekalien „Enwa-Matic“-Technologie als Alternative zur chemischen Wasseraufbereitung in Warmwasser-Heizungsanlagen

Als einen der ersten Kunden auf dem deutschen Markt konnte ENWA den Pumpenhersteller Grundfos von den Vorteilen der innovativen Technologie überzeugen. So sorgt nun ein „EnwaMatic“ - Bypassfilter für eine stets gleichbleibend gute Qualität des Sys­temwassers der neuen Heizungsanlage am Standort Wahlstedt.
„Grundfos-Produkte stehen für moderne, energieeffiziente und nachhaltige Technologie. Diesen Anspruch haben wir auch an unsere Produktionsstätten. Auch durch den Einsatz der Wasseraufbereitungstechnologie können wir an unserem Standort in Wahlstedt künftig neue Maßstäbe in Sachen Energieeffizienz und Emissionsminderung setzen“, erklärt Matthias Wiese, Instandsetzungsleiter in der Grundfos Pumpenfabrik.

pH-Wert in Balance bringen – Schutzschichten bilden
Im Rahmen einer Sanierung der Kesselanlagen sowie der Regelungstechnik innerhalb des Werkes wurde neben einer modernen Mehrkesselanlage auch die Füllwasser-Aufbereitung auf den neuesten technischen Stand gebracht.
Denn die Gebrauchsdauer von Heiz- und Kühlkreiskomponenten wird wesentlich von der Lebensdauer der hierfür verwendeten metallischen und nichtmetallischen Werkstoffe beeinflusst. Bei Metallen ist diese entscheidend geprägt vom Aufbau und Erhalt dünner Schutzschichten aus Metalloxiden auf deren Oberflächen, die Korrosionsvorgänge hemmen. Die Korrosion selbst ist ein elektrochemischer Vorgang, der von lokalen Unterschieden im Werkstoff, den Schutzschichten und den wasserchemischen Verhältnissen beeinflusst wird. Je stärker die Unterschiede, desto kräftiger ist das Korrosionspotential. Schutzschichten können durch chemische und physikalische Vorgänge geschädigt werden, indem z. B. durch einen zu niedrigen pH-Wert die Schutzschichten aufgelöst werden.

Schematische Darstellung des Filter-Prozesses. Ein Teilstrom des Wassers passiert die fünf verschiedenen Filtermedien, die einen Filtrationsgrad von 5 μm ermöglichen.

Ein übliches Verfahren zur Aufbereitung des Wassers ist die Härtestabilisierung, bei der Zusatzstoffe zum Heizwasser gegeben werden, durch die die Kalkabscheidung im System in der Art beeinflusst wird, dass es nicht zur Steinbildung kommen kann. Im Gegensatz zur ebenfalls möglichen Enthärtung werden die Steinbildner aber nicht aus dem System entfernt. Hinsichtlich der Auswahl, Dosierung, Überwachung und Entsorgung der Zusatzstoffe und des konditionierten Heizwassers sind zusätzliche Maßnahmen erforderlich. So ist sicherzustellen, dass die Zusatzstoffe sowohl selbst als auch im Zusammenwirken mit weiteren eingesetzten Produkten keine Korrosionsschäden hervorrufen. Diesen Aufwand umgeht das hier vorgestellte System, indem es vollständig auf chemische Zusätze verzichtet.

Selbstregulierendes Bypass-Filtersystem

Die Vorteile des „Enwa-Matic“-Verfahrens gegenüber einer chemischen Dosierung fasst Christian Barth, Country Manager der Enwa AS Deutschland zusammen: „Wir verzichten bewusst auf den Zusatz toxischer oder aggressiver Stoffe in das Systemfluid, da chemische Zusätze oft Nahrungsquelle für Bakterien sind. Ein „Chemiecocktail“ vieler verschiedener Dosierstoffe unterschiedlicher Wirkungsweise ist damit genauso ausgeschlossen, wie negative Beeinflussung der Wasserqualität durch Über- oder Unterdosierung.“ Der selbstregulierende Prozess innerhalb der Parameter nach VDI 2035 versetze das Füllwasser in einen natürlichen, ausbalancierten Zustand.

Während des Rückspülprozesses wird der Bypass-Filter durch das Schließen der Ventile vom Sys­temkreislauf isoliert und durch sauberes Trinkwasser gespült, wobei ausgefilterte Partikel und Rückstände in den Abwasserkanal abgeführt werden.

Das Bypassfilter-System wird zwischen Saug- und Druckseite der Hauptkreiselpumpe in den Anlagenvorlauf eingebunden. Die hohen Systemtemperaturen unterstützen die Prozesse, die innerhalb der „EnwaMatic“ stattfinden. Der Differenzdruck von mindes­tens 1 bar, wird dazu verwendet, um ohne weitere Hilfsenergie den mehrstufigen Filter zuverlässig mit einem Teilvolumenstrom des Systemwassers zu durchströmen. Die serienmäßigen Bypassfilter behandeln Sys­temwasser bis zu einem Anlagevolumen von 130 m³ als einzelne Filterkörper – bei größeren Volumina können mehrere Filter in ein System eingebunden werden.

Reduzierung der Wasserhärte bei vollständigem Korrosionsschutz
Das Filter-Verfahren setze einen Prozess in Gang, der die verschiedenen Eigenschaften des Wassers nach den Anforderungen der VDI-Richtline 2035 beeinflusst. Er reguliert den pH-Wert des Wassers, wodurch ein vollständiger Korrosionsschutz erreicht werde. „Durch die echte Reduzierung der Wasserhärte wird die Bildung von Ablagerungen effizient verhindert. Gleichzeitig ersetzt unser System durch den hohen Filtrationsgrad jegliche Art von herkömmlichen Schlamm- oder Partikelfiltern und wirkt als natürliche Bakterienbarriere“, so Barth.

Durch die Kombination des Filterkörpers mit einem automatischen Luftabscheider, werden außerdem kleinste Mikroblasen aus dem Systemfluid entfernt.
Um die einwandfreie Funktion der „EnwaMatic“ zu gewährleisten, ist eine periodische Rückspülung der Filtermedien notwendig, Dieser Prozess, welcher mit sauberem Trinkwasser durchgeführt werden muss, reinigt die Filtermedien von ausgefilterten Rückständen aus dem Systemkreislauf.
Das System wird in der automatischen Version mit einem Schaltschrank geliefert, dessen Programmiereinheit die Rückspülprozesse nach werkseitig hinterlegten Programmen durchführt. Ebenso ist eine manuelle Rückspülung möglich.

Wasserproben bestätigen hohe Qualität des Systemwassers
Als Resultat der optimierten Eigenschaften des Wassers, profitiere der Betreiber von einer idealen Wärme- oder Kälteübertragung sowie von der Langlebigkeit der verwendeten Heiz- und Kühlsystemkomponenten.
So hat sich seit der Inbetriebnahme des neuen Heizsystems bei Grundfos in Wahlstedt eine gleichbleibend hohe Qualität des Systemwassers eingestellt. Abhängig von der vorhandenen Wasserqualität, werde schon nach kurzer Zeit eine optimale Wasserqualität erreicht. Wird unbehandeltes Frischwasser in das System nachgefüllt, so reagieren die Filtermedien und stellen das ursprüngliche Gleichgewicht wieder her. Die Ergebnisse der aktuellen Laboranalyse vom Mai 2010 durch das unabhängige Labor Eurofins, attestieren in allen Details eine optimale Wasserqualität.
Die Erscheinungsform ist klar, frei von Partikeln und Schwebestoffen. „Die Wartungskosten des Systems sind im Verhältnis zur Anlagengröße sehr gering. Die Wartungsintervalle beschränken sich auf einen Service pro Jahr. Der niedrige Energieverbrauch, die geringen Lebenszykluskosten und die Tatsache, dass alle Bauteile vollständig recyclebar sind, machen das Produkt darüber hinaus besonders umweltfreundlich“ so Barth.

Wasserproben einer Anlage innerhalb eines Zeitraumes von 30 Tagen nach Einsatz der chemikalienfreien „EnwaMatic“-Wasseraufbereitung.

Matthias Wiese: „Unsere Pumpenfa­brik lebt, es werden ständig Veränderungen und Erweiterungen im Objekt durchgeführt. Durch die selbstregulierende Wasseraufbereitung werden auch die hinzugeführten Wassermengen stets auf dem hohen Gütegrad des bereits vorhandenem Anlagenwassers einjustiert. Die Laborwerte sprechen für sich und bestätigen die optimale Beschaffenheit des Systemwassers.“

Bilder: ENWA Deutschland, Bonn  

www.enwa.com

NACHGEFRAGT

IKZ-FACHPLANER: Die vorgestellte Wasseraufbereitung reguliert den pH-Wert und reduziert die Gesamthärte des Füllwassers durch reine Filterung. Welches Filtermedium verwenden Sie dazu und welche Eigenschaften hat es?

Christian Barth: Der Filter enthält Mineralien, deren aktive Bestandteile aus Calcit und Dolomit dafür sorgen, dass sich der pH-Wert und die Wasserhärte auf einem stabilen Gleichgewichtsniveau einpendeln. Magnesiumhydroxid hebt hierbei ebenso den pH-Wert an, wie der im Kalzit befindliche gebrannte Kalk. Darüber hinaus bieten diese mineralischen Mikrokeime  und Magnesiumcarbonat eine ideale Oberfläche für die im Wasser gelösten Bestandteile der Magnesium- und Kalziumionen. Das Filtermaterial bietet also identische Oberflächenstrukturen, an die sich diese Bestandteile anlagern, um ab einer Partikelgröße von 5 μm herausgefiltert zu werden. Ablagerungen im System werden dadurch vermieden, die Gesamthärte reduziert.

IKZ-FACHPLANER: Sie beschreiben, dass hohe Systemtemperaturen den Prozess unterstützen. Sind diese Voraussetzung für die Funktion? Wie effektiv kann das Bypass-Filtersystem in Kaltwasser führenden Rohrleitungen eingesetzt werden?

Christian Barth: Löslichkeitsprodukte werden von verschiedenen physikalischen Parametern beeinflusst, wie z.B. Druck und Temperatur. Die hohen Temperaturen begünstigen also die Löslichkeit, während in Kaltwasser-Systemen der Prozess entsprechend langsamer abläuft.

IKZ-FACHPLANER: Der Bypass-Filter soll auch jegliche Art von Schlamm- oder Partikelfilter ersetzen und obendrein als Bakterienbarriere wirken. Wie funktioniert das?

Christian Barth: Die Bakterienhemmung beruht auf der Anhebung des pH-Wertes auf Werte größer 9. Dieses pH-Wert-Milieu unterbindet die Vermehrung der meisten Bakterien, wobei dies mit dem Stopp der kontinuierlichen Nährstoffzufuhr einhergeht. Dies wird z. B. auch durch den Entfall von chemischen Zusätzen erreicht. 


Mit Christian Barth, Country Manager der Enwa Deutschland AS, sprach die IKZ-FACHPLANER-Redaktion über die Wirkungsweise der chemikalienfreien Wasseraufbereitung mithilfe eines Bypass-Filters.