Korrosion verhindern mit Magnesiumanoden
Permanente Sauerstoffreduzierung schützt vor Rost und Schlamm in Heizungsanlagen; Störungen und Schäden wird vorgebeugt
„SorbOx Li“ von Elysator erfüllt vier Funktionen: Demineralisierung des Heizungswassers für die Erst- oder Nachspeisung (verhindert Kalkablagerungen und vermindert Schlammbildung), Mikrogasblasenabscheider; er entfernt Sauerstoff und andere Gase, Anodenschutz; er hält das Wasser spannungsfrei und fördert eine effektive Wärmeübertragung, Magnetabscheider für das Zurückhalten von Schlamm und Korrosionsteile.
Aufgeschnittenes Rohr einer Fußbodenheizung. Sehr gut zu erkennen sind die Schlammablagerungen – entstanden durch Sauerstoff korrosion.
Eine etwa halb verbrauchte Opferanode eines „Trio 10“-Gerätes.
Ein oft vernachlässigter Punkt bei geschlossenen Heizungsanlagen ist der Korrosionsschutz von metallischen Bauteilen. Korrosion ist unerwünscht, weil sie zu zahlreichen Störungen bis hin zu Ausfällen führen kann. Hilfreich neben der Befüllung der Anlage mit entsalztem Wasser ist eine Magnesiumanode in Kombination mit einem Magnetitabscheider.
Ein Korrosionsprozess benötigt immer Sauerstoff und ein Elektrolyt, also ein elektrisch leitendes Medium – Heizungswasser. Würde es gelingen, eine von beiden Voraussetzungen komplett zu beseitigen, würde eine Korrosion im Grunde nicht ablaufen. So war es nur eine Frage der Zeit, bis in der neuen VDI-Richtlinie 2035 dem Problem Sauerstoffanwesenheit und dem Sauerstoffeintrag mehr Bedeutung beigemessen wurde1).
Die technische Weiterentwicklung von modernen Heizungsanlagen schreitet stetig voran – dies betrifft vor allem die zum Einsatz kommenden Materialien. Waren es früher noch diffusionsoffene Kunststoffrohre bei Fußbodenheizungen, so sorgen heute eher die einfach anwendbaren Pressverbindungen für einen ausreichenden Sauerstoffzutritt in ein geschlossenes System. Dies erhöht das Korrosionspotenzial.
Begünstigend für Korrosion wirkt sich auch der Materialmix an Metallen und Legierungen bei Bauteilen wie Wärmeübertrager aus. Aber auch der Einsatz von alternativen Energiesystemen wie Erdwärmesonden und thermische Solaranlagen, Wärmepumpen oder BHKWs tragen dazu bei. Die Folge ist ein bunter Materialmix von metallischen Werkstoffen, welche unterschiedlich auf die Wasserparameter reagieren.
Ursachen der Korrosion
Unter Korrosion versteht man die Reaktion eines metallischen Materials mit seiner Umgebung, die eine messbare Veränderung des Werkstoffs bewirkt und zu einer Beeinträchtigung der Funktion eines Bauteils oder des ganzen Systems führt (Korrosionsschaden). In Heizungsanlagen liegt i. d. R. eine elektrochemische Korrosion vor.
Speziell bei der Sauerstoffkorrosion reagiert der im Heizungswasser gelöste Sauerstoff beispielsweise mit dem Eisen im Stahl und bildet lösliche Verbindungen bzw. Metallsalze. Die Oberfläche kann so weit beschädigt werden, dass es zu Durchbrüchen kommt und/oder die Anlage im Laufe der Zeit verschlammt. Welche weiteren Eisenverbindungen, z. B. Magnetit und seine Nebenprodukte (etwa Wasserstoff) entstehen, hängt auch von der Sauerstoffkonzentration im Kreislaufwasser ab.
Elektrochemische Korrosion
Eine elektrochemische Korrosion wird auch galvanische Korrosion genannt. Sie tritt zwischen zwei Metallen mit unterschiedlichen Standardpotenzialen auf, wenn diese in direktem Kontakt stehen und mit einem wässrigen Elektrolyten (leitfähige Salzlösung) verbunden sind. Dies ist zum Beispiel bei Heizungsanlagen der Fall: Die Komponenten aus Edelstahl, Kupfer oder Aluminium werden vom Heizungswasser durchströmt.
Das Ausmaß der Korrosion hängt ferner von den gelösten Salzen ab, also der elektrischen Leitfähigkeit des Wassers, dem pH-Wert und der Temperatur. (Bei einer niedrigen elektrischen Leitfähigkeit spielt jedoch der pH-Wert eine untergeordnete Rolle.)
Elektrolyt und Sauerstoff
Wie erwähnt, sind für einen Korrosionsprozess einerseits ein Elektrolyt, andererseits Sauerstoff grundlegende Voraussetzungen. Würde ein Parameter fehlen oder deutlich reduziert werden, so würde die Korrosion so weit ausgebremst werden, dass sie faktisch nicht mehr abläuft. Der Elektrolyt ist in diesem Falle das Heizungswasser mit seiner elektrisch leitenden Eigenschaft. Folglich: Je höher die elektrische Leitfähigkeit und je mehr Sauerstoff im Wasser gelöst ist, umso schneller läuft eine Korrosion ab. Hier kommt die Kombination einer salzarmen Fahrweise und der Sauerstoffb indung zum Tragen.
Schutz- bzw. Opferanoden
Beim Anodenschutz mit hochreinem Magnesium reagiert der im Kreislaufwasser gelöste Sauerstoff bevorzugt mit dem unedleren Magnesium (und nicht mit dem Eisenwerkstoff ) unter Bildung von Magnesiumhydroxid. Zudem wird der pH-Wert angehoben (basischer) und die elektrische Leitfähigkeit reduziert.
Weiterhin laufen die elektrochemischen Prozesse in dem Sinne ab, dass das Magnesium abreagiert und über einen längeren Zeitraum zerstört wird. Nach etwa drei bis sechs Jahren, wenn die Opferanode verbraucht ist, kann sie unkompliziert durch eine neue ersetzt werden. Der angefallene Schlamm wird dabei in einem Siebkorb zurückgehalten. Handelt es sich hierbei auch um ein relativ träges Verfahren, so besteht der Vorteil darin, dass diese Form der Sauerstoffb indung sehr wartungsarm, kostengünstig und permanent im Heizkreislauf direkt stattfindet.
Schlussbemerkung
Ein Korrosionsschutz in geschlossenen Heizungsanlagen kann gewährleistet werden, wenn
- das Heizsystem mit entsalztem Wasser befüllt und
- ein Korrosionsschutzgerät mit Schutzanode
installiert ist. Infrage kommen hier z. B. „SorbOx Li“ oder „trio“ – beides von Elysator. Die hier zur Anwendung kommende Technologie wird auch in der VDI 20351) als gängige Methode aufgezählt.
Autor: Tino Sarro, Vertriebsleiter OEM, Mitglied der Geschäftsführung bei Elysator Engineering GmbH, Abstatt
Bilder: Elysator
