Bestandsrenovierung: Auch das Heizwasser gehört dazu

Das Ziel hoher Energieeffizienz macht die Heiztechnik technisch zunehmend komplexer. Traditionelle Werkstoffe werden von solchen mit besserem Wärmedurchgangsverhalten ersetzt. Höchstleistung und Effizienz machen die gesamte Anlage aber anfälliger für Störungen. Das Heizungswasser muss gezielt aufbereitet werden – auch nach Renovierungsarbeiten im Bestand.

Wie praxisnah das Thema „nachträgliche Heizungswasseraufbereitung“ ist, zeigte sich bei einer Wohngenossenschaft: In einem größeren Wohnobjekt war die Heiztechnik umgestellt worden, wobei die Heizkörper installiert blieben. Auch das Heizungswasser verblieb im System, was der Auftraggeber durch spätere Messungen feststellte. Der ausführende Betrieb musste nacharbeiten.
Warum die Wohngenossenschaft so misstrauisch war? Das hat u. a. damit zu tun, dass auch Versicherungen inzwischen auf die Vorgaben der VDI 2035 verweisen, um Kosten in Millionenhöhe einzusparen – Stichwort „Leistungsverweigerungsrecht“. Dieses Leistungsverweigerungsrecht beruht laut SYR auf der in der VDI 2035 enthaltenen Vermutung, dass aufgrund einer Nichtbeachtung der Richtlinie erhebliche Schäden vorprogrammiert sind.

Enthärtung oder Entsalzung?
Enthält die VDI 2035 eindeutig zu befolgende Vorgaben? Mitnichten: Es gibt durchaus verschiedene Interpretationen und Herangehensweisen. Denn die VDI 2035 besagt: Die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von Korrosionsschäden in Warmwasser-Heizungsanlagen ist gering, wenn

• eine fachgerechte Planung, Installation und Inbetriebnahme erfolgt,
• die Anlage korrosionstechnisch geschlossen ist,
• eine fachgerecht ausgelegte und betriebene Druckhaltung integriert ist,
• die vorgegebenen Richtwerte für das Heizwasser eingehalten werden und
• eine regelmäßige Wartung und Instandhaltung durchgeführt wird.

Und weiter: „Für die Korrosion hat die Zusammensetzung des Wassers eine entscheidende Bedeutung. Durch eine geeignete Wasserbeschaffenheit und eine bestimmungsgemäße Betriebsweise lässt sich die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von Korrosionsschäden vermindern.“ Aber auch diese Aussage bietet keine Vorgabe nach dem Motto „man nehme“.
Grundsätzlich stehen zwei Fahrweisen zur Verfügung: Das Enthärten per Ionenaustauscher und das Entsalzen per Mischbettharz und/oder Umkehrosmose. Für beide Methoden der Heizungswasserbehandlung bieten die Produkthersteller diverse Lösungen an.
Warum im eingangs vorgestellten Praxisfall das Heizungswasser nicht aufbereitet wurde? Vermutlich liegt das daran, dass das Einhalten der VDI 2035 gerade nach Renovierungsarbeiten in größeren Liegenschaften nicht gerade trivial ist. Bei einer herkömmlichen Sanierung wird das Heizungswasser abgelassen, die Anlage gespült und danach mit aufbereitetem Wasser neu befüllt. Trotz dieser aufwendigen Vorgehensweise mit VDI 2035-gerechtem Wasser stimmt dann die Wasserqualität in der Heizung nach wenigen Tagen nicht mehr mit den Anforderungen überein, so die Erfahrung von elector: „Stagnationswasser in schlecht durchströmten Bereichen oder Ablagerungen, die sich im neu eingefüllten Heizungswasser lösen, können die Qualität des Wassers stark verändern.“ Bei Überprüfung der Wasserqualität nach einigen Wochen würden dann Abweichungen zu der Qualität des aufbereiteten Füllwassers festgestellt. Im schlechtesten Fall erfolge die Korrektur der Wasserqualität durch erneutes Ersetzen des Wassers.

Heizungswasserkorrektur im Umlaufverfahren
Die Inline-Heizungswasseraufbereitung bietet hier die Möglichkeit, die Wasserqualität nach Vorgaben der VDI 2035 einzustellen – und zwar während des regulären Heizbetriebes. In einem Nebenanschluss wird eine Filterstation aufgebaut, die kontinuierlich eine Teilmenge des Heizungswassers aufbereitet. Nach dem Verdünnungsprinzip wird die Heizungswasserqualität nach und nach verändert.
Auch perma-trade bietet mit „permaline“ die Inline-Entsalzung für die Aufbereitung im laufenden Betrieb an. Ohne Betriebsunterbrechung könne das Heizungsfüllwasser so aufbereitet werden, dass es den Anforderungen der VDI-Richtlinie 2035 Teile 1 und 2 entspreche. Das System arbeitet „nach wenigen Handgriffen“ weitgehend automatisch und es muss nicht über den gesamten Prozess beaufsichtigt werden. Dies erleichtere die Befüllung nicht nur bei großen Installationen im Gebäudebestand: „Auch falsch befüllte Anlagen lassen sich im Nachhinein korrigieren“, so perma-trade.
Um das Füllwasser entsprechend den Vorgaben aufzubereiten, wird „permaline“ temporär über einen Bypass vom Rücklauf her kommend in den Heizkreislauf eingebunden. Zunächst fließt das Wasser dabei durch einen Filter, der Trübstoffe und Magnetit entfernt. Danach übernimmt die Mischbettpatrone die Entmineralisierung. perma-trade erklärt: „So werden nicht nur Magnesium und Calcium entfernt, sondern auch korrosive Salze wie Chlorid, Sulfat und falls vorhanden Korrosionsinhibitoren.“

Heizungsbauer wird zum Hersteller
Wichtig für den Fachmann sind nicht nur die Kenntnisse über die unterschiedlichen Arten der Aufbereitung. Es sind auch weiterführende Anforderungen zu beachten. So besteht beispielsweise eine Pflicht zur Beratung des Betreibers und zur Dokumentation, z. B. über die Einstellungen, Reparaturen, Komponententausch, Wasserwechsel etc.
Daher sollte jeder, der eine Sanierung oder einen Komponententausch zu verantworten hat, die vorhandene Heizungswasserqualität prüfen (lassen). BWT formuliert das schärfer: „Juris­tisch ist der Heizungsbauer verantwortlich für die sachgerechte Kombination. Auch wenn nur Komponenten ausgewechselt werden, muss das System danach funktionieren.“ Der Wasserspezialist aus Schriesheim hat z.B. die Heizungsreinigungsanlage „AQA therm HRA“ im Programm. Es handelt sich um eine mobile Anlage zur Reinigung und Entsalzung von bestehenden Anlagen im Betrieb.

Aufbereitung ohne Nachkontrolle
Kommt im Bestandsbau ein neuer Kessel zum Einsatz, muss der bestehende Altanlagenteil fachgerecht gereinigt werden, um das Einschwämmen von Verunreinigungen in das neue System zu vermeiden. Wolf schreibt dazu: „Das Heizungssystem ist durchzuspülen, um Rückstände wie Schweißperlen, Schlammablagerungen usw. aus den Rohrleitungen zu entfernen.“
Die klare Handlungsanweisung von Grünbeck lautet ähnlich: „Bei der Modernisierung von Heizungsanlagen ist zunächst eine Reinigung des Anlagensystems erforderlich.“ Der flüssige Heizungssystemreiniger „thermaliQ clean“ wird mittels einer Pumpe in die Anlage gefüllt und entfernt über einen Zeitraum von drei bis sechs Wochen Verunreinigungen und Ablagerungen. Anschließend wird die Anlage entleert, gespült und mit VE-Wasser neu befüllt. Alternativ wird die Anlage durch eine Kreislauffiltration gereinigt.
Zur Korrosionsvermeidung und zur pH-Wert-Stabilisierung empfiehlt Grünbeck das Flüssigkonzentrat „thermaliQ safe“. Wie das Unternehmen hervorhebt, werden unter Verwendung von vollentsalztem Wasser die Kriterien der „salzarmen Fahrweise“ gemäß VDI 2035 erfüllt. Interessant für den Installateur: Die empfohlene Nachkontrolle des pH-Wertes nach 8 bis 12 Wochen könne entfallen; eine jährliche Messung und Kontrolle des Anlagenwassers sei ausreichend.

Umlaufentsalzung (Inline-Verfahren)
Wurden neue Komponenten in ein vorhandenes System integriert, empfiehlt der VdZ (Forum für Energieeffizienz in der Gebäudetechnik) diese Vorgehensweise:

1. prüfen der vorhandenen Wasserqualität auf Leitfähigkeit, pH-Wert, etc.,
2. in Abhängigkeit von der Wasserqualität das vorhandene System reinigen und spülen,
3. in Abhängigkeit der Werkstoffe, Kesselleistung und Rohwasserqualität die Füll- und Ergänzungswasserqualität festlegen,
4. befüllen und dokumentieren; eine vollständige Entlüftung der Anlage bei maximaler Betriebstemperatur ist zur Vermeidung von Gaspolstern und Gasblasen unverzichtbar,
5. prüfen und Anschluss des Potentialausgleichs,
6. nach 8 bis 12 Wochen den pH-Wert und die Leitfähigkeit kontrollieren und dokumentieren; Wartungsvertrag anbieten und abschließen,
7. jährlich Druckhaltung, pH-Wert, Leitfähigkeit und Ergänzungswassermenge kontrollieren und dokumentieren.

Verschiedene Anbieter haben für diese Zwecke sogenannte „Wasseranalysekoffer nach VDI 2035“ im Programm. Hinzu kommt als Dienstleistung zuweilen auch das Angebot, Wasserproben im eigenen Labor zu analysieren.
Bei Anlagen mit Flächenheizsystemen, die nur durch Spülen entlüftet werden können, hält Magnetic eine direkte Befüllung über den Ionentauscher für ungeeignet. Begründung: Die Förderleistung reiche nicht aus, um Luft aus einer horizontalen Leitung auszustoßen. In diesen Fällen empfiehlt das Unternehmen die Befüllung mit Rohwasser und anschließende Demineralisierung über eine Umlaufspülung mit der Lösung „profi mobil plus“. Dieses Verfahren sei auch geeignet, Anlagen mit zu hohem Salzgehalt nachträglich zu demineralisieren. Dabei wird der Ionentauscher mithilfe einer separaten Pumpe, z. B. Jetpumpe, und zwei Schläuchen in die Hauptzirkulation der Heizungsanlage eingebunden.
Bei der Bypass-Lösung von UWS („Heaty Smart“ und „Heaty Profiline“) wird das Anlagenwasser im laufenden Betrieb bei einer Rücklauftemperatur von bis zu 80 °C aufbereitet. Durch das osmotische Ausgleichsprinzip (Konzentrationsausgleich zweier Flüssigkeiten) und die Umwälzung des Wassers sei gewährleistet, dass sich im gesamten System eine einheitliche Leitfähigkeit einstelle. Neben der Anpassung des pH-Wertes und der Leitfähigkeit auf vorgegebene Werte entfernen die Geräte zusätzlich Magnetit.

Luftzutritt vermeiden
Ein außergewöhnlicher Zutritt von Luft in Heizanlagen macht sich primär durch verstärktes Auftreten von Gaspolstern bemerkbar, weil der Sauerstoff der Luft durch Korrosion verbraucht wird und die verbleibenden Gase (hauptsächlich Stickstoff) am höchsten Punkt der Heizanlage ausgasen. Ursachen für Luft im System sind:

• das Ausdehnungsgefäß ist zu klein ausgelegt und kann das Ausdehnungswasser nicht komplett aufnehmen,
• der Druck im Ausdehnungsgefäß ist nicht auf den statischen Druck der Heizanlage abgestimmt,
• die Heizanlage enthält zu wenig Wasser (zu niedriger Anlagendruck),
• an Engstellen, z. B. an nicht vakuumdichten Ventilen, gelangt durch den Unterdruck Luft ins System,
• Luft gelangt durch nicht sauerstoffdichte Kunststoffrohre für Flächenheizungen oder Rohre/Schläuche zur Heizkörperanbindung ins System.

Empfehlenswert ist im letzteren Fall eine Systemtrennung, damit der nicht luftdichte Heizkreis über einen korrosionsbeständigen Wärmeübertrager von den anderen Heizkreisen bzw. vom Wärmeerzeuger getrennt wird. Auch bei der Sanierung von Altanlagen ist eine Systemtrennung sinnvoll, damit der noch vorhandene Rostschlamm keinen Korrosionsschaden auslösen kann.
Sind solche All-inclusive-Anlagen in Zeiten des zunehmenden Fachkräftemangels die Technik der Wahl? Kann mit solchem Equipment fachlich versiertes Personal ersetzt werden? Wohl kaum – aber was Arbeitsabläufe beschleunigt, das Personal produktiver macht, ist von Vorteil.

Lösungen für Großanlagen
Orben hat mit „Inline Kombi“ und „Inline Profi“ Kompaktanlagen zur Entsalzung von Heizungswasser bei laufendem Betrieb im Programm. Das System für die Sanierung nicht normgerechten Heizungswassers eignet sich besonders für große Heizungsanlagen – auch im industriellen Maßstab. Die Anlagen werden auch zur Miete angeboten und der Betrieb durch einen bundesweiten Vor-Ort-Harzwechselservice unterstützt. Das Heizungswasser wird über einen Bypass durch die Anlage geführt, zunächst durch einen Vorfilter zur Entfernung von Partikeln und anschließend über einen Mischbett-Ionenaustauscher zur Vollentsalzung.
Aus dem Hause Berkefeld tragen die Anlagen für mehr als 50 kW den Namen „Berke Select“. Das Kreislaufwasser wird je nach Bedarf filtriert und enthärtet oder entsalzt bzw. alkalisiert. Der Einbau sei u. a. empfehlenswert, wenn in ein bestehendes, älteres Heizungssystem eine neue Kesselanlage eingebaut wird.
Im Anlagenbestand bei konstantem Sauerstoffeintrag rät elector zur elektrochemischen Heizungswasserkonditionierung. Es sei ideal in Kombination mit salzarmem Wasser, zehre konstant Sauerstoff und stabilisiere den pH-Wert in einem Bereich größer 8,3 bis 10. Das Verfahren könne auch in Niedertemperaturanlagen wie Wärmepumpen zur vorbeugenden Stabilisierung des pH-Wertes eingesetzt werden.

Fazit
Die Qualität des Heizungswassers ist bei modernen Heizanlagen zu einem entscheidenden Kriterium für den zuverlässigen Kesselbetrieb und eine langfristig hohe Energieeffizienz der gesamten Installation geworden – das gilt für den Neubau ebenso wie für den renovierten Altbau. Und es gilt auch im Hinblick auf einige der heute verbauten Hocheffizienzpumpen: De facto sammeln sich im Umfeld eines Magnetmotors Magnetitpartikel. Spirotech konnte im Labor zeigen, dass Magnetit zu geringeren Leistungen der Pumpen und damit auch zu höheren Energiekosten führen kann. Gut zu wissen, dass die meisten der vorgestellten Aufbereitungssysteme sich auch um die Abscheidung von Magnetit kümmern.

Autor: Dipl.-Ing. Hans-Jürgen Bittermann, freier Journalist.

Feldstudie zu Korrosion in TGA-Systemen
Seit Januar 2015 widmet sich das interdisziplinäre Forschungsteam vom Steinbeis Innovationszentrum SIZ e+ und der Leuphana Universität Lüneburg dem Thema Korrosion in TGA-Systemen. Inzwischen ist die Feldstudie abgeschlossen. Die Ergebnisse fügen sich größtenteils in das etablierte Verständnis der in derartigen Systemen ablaufenden Einflussfaktoren für Korrosion ein. Als entscheidende Einflussfaktoren werden der Sauerstoffzutritt und der Chloridgehalt des Wassers identifiziert. Als Folge von Sauerstoffzutritt bleibt die für den Korrosionsschutz wichtige Erhöhung des pH-Wertes aus (die Alkalisierung).
Für Korrosionsprozesse spielt die Leitfähigkeit des Umlaufwassers eine wichtige Rolle. Die meisten Systeme wiesen Leitfähigkeiten bis 500 μS/cm auf. Bei deutlich darüber liegenden Messwerten traten Korrosionsschädigungen auf. Unterhalb von ca. 200 μS/cm sinkt das Korrosionsrisiko signifikant.
Für Chloride stellt sich eine Grenze bei ca. 15 mg/l dar: Bei Werten darunter konnte in keinem System erhöhte Korrosion festgestellt werden. Das ist plausibel: Chloride greifen Oxidschutzschichten an, was auch bei Lochkorrosion an Edelstählen eine Rolle spielt. Daher ergibt sich für Chloride eine über die reine Elektrolyteigenschaft hinausgehende spezifische Interaktion. Diese wirkt unabhängig von anderen Wasserinhaltsstoffen, die die Leitfähigkeit erhöhen.