Kalk in Warmwasseranlagen - und was dagegen hilft

Maik Effenberger*

Kalkablagerungen in Heizungs- oder Warmwassergeräten sind eine ärgerliche Sache. Doch muss es überhaupt so weit kommen? Schon seit vielen Jahren beschäftigen sich Fachleute bei Junkers/Bosch - Thermotechnik mit den Ursachen der Kalksteinbildung und den Verfahren zur Vermeidung solcher unerwünschten Ablagerungen. Ein Überblick über die Methoden, mit denen Steinbildung reduziert werden kann, liefert Maik Effenberger mit diesem Beitrag.

Weiches Regenwasser reichert sich in der Atmosphäre mit Kohlensäure an und löst dadurch - abhängig von der geologischen Bodenbeschaffenheit - Gesteine und Salze aus dem Boden. Die wichtigsten Bestandteile sind die Salze des Calciums und Magnesiums, insbesondere die Chloride, Sulfate und Hydrogenkarbonate, die man als sogenannte Härtebildner bezeichnet. Medizinisch gesehen ist hartes, kalkhaltiges Wasser zwar sehr "gesund", weil die Mineralien Calcium und Magnesium bekanntlich für den menschlichen Organismus unentbehrlich sind. Aus technischer Sicht hingegen führt Kalk (chem. Bezeichnung CaCO₃) vor allem in Heizungs- und Warmwasseranlagen zu Funktionsstörungen.

Aus diesem Grund müssen bereits bei der Konstruktion von neuen Wärmeübertragern wichtige Einflussfaktoren für die Verkalkung wie Temperatur, Strömungsgeschwindigkeit, Strömungsverteilung und Oberflächenbeschaffenheit der Rohrwandungen beachtet werden. Generell gilt: Das Risiko der Verkalkung steigt mit zunehmender Wassertemperatur. Kalk lagert sich zuerst an den Stellen mit dem höchsten Temperaturniveau, also an den Wärmeübertragungsflächen ab (Bild 1).

Die Folgen dieser Ablagerungen: Die Anlage benötigt mehr Energie, um das Wasser aufzuheizen, da der Kalk wie eine Isolationsschicht wirkt. Es verschlechtert sich nicht nur der Wärmedurchgang, auch der Druck nimmt aufgrund der rauen Wände und des verringerten Strömungsquerschnittes drastisch ab (Bild 2).

Durch schnelle Temperaturwechsel in Wärmeübertragern - zum Beispiel, wenn ein Bewohner Wasser zapft - können sich bereits entstandene Kalkablagerungen lösen und so innerhalb kurzer Zeit an anderen Stellen den Strömungsquerschnitt vollständig verschließen (Bild 3).

Der Anteil von Platten-Wärmeübertragern in kombinierten Heizungs- und Warmwassergeräten hat vor allem aus Kostengründen und durch die Möglichkeit, sie in verschiedenen Systemen flexibel einzusetzen, stark zugenommen. Nachteilig sind hier allerdings die geringen Strömungsquerschnitte (Bild 4).

Geräte mit ungeregelter Brauchwasserbereitung erreichen die eingestellte Wassertemperatur durch Kalkablagerungen nicht mehr. Bei modernen Kombi-Heizthermen - wie beispielsweise der Junkers Cerapur, Cerasmart, Cerastar oder Ceranorm - wird die Auslauftemperatur gemessen und über die Heizungsvorlauftemperatur nachgeregelt (Bild 5).

Wie Steinbildung reduziert werden kann

Die einfachste und effektivste Maßnahme ist die Begrenzung der Temperatur. Bei Temperaturen unter 60°C fällt deutlich weniger Kalk aus als bei wärmerem Wasser. Die Brauchwassertemperatur sollte deshalb bei circa 55°C liegen. Bei Anlagen mit großen Warmwasserspeichern sollte man die Temperatur allerdings regelmäßig für kurze Zeit auf 70°C erhöhen, um so die Bildung von Legionellen zuverlässig zu verhindern**. Darüber hinaus werden verschiedene physikalische, chemische oder elektrochemische Kalkschutzverfahren angeboten, von denen einige allerdings nur für den industriellen Einsatz geeignet sind.

Stadtwasser ist meist mit geeigneten Phosphaten versetzt. Das Calcium- und Magnesiumkarbonat bleibt dadurch zum großen Teil auch bei der Erwärmung des Wassers in Lösung. Die Ablagerungen werden instabil und so teilweise wieder aus dem System ausgeschwemmt. Mit steigender Karbonathärte, Temperatur und Verweilzeit des Wassers nimmt die Wirksamkeit der Phosphatdosierung jedoch ab.

Das Ionenaustauschverfahren bewirkt, dass die Härtebildner Calcium und Magnesium dem Wasser entzogen und gegen Natrium ausgetauscht werden. In einem Vorratsbehälter befinden sich das spezielle "Regeneriersalz", über das die Enthärtung erfolgt. Das weiche Wasser wird anschließend wieder mit Frischwasser vermischt, bis eine Wasserhärte von circa 8°dH entsteht. In der Regel reicht es aus, wenn der Vorratsbehälter einmal im Jahr mit frischem Regeneriersalz aufgefüllt wird.

Der Einbau der Anlage sollte nach der Kaltwasserversorgung für die Küche (Lebensmittelzubereitung) und (sofern separat vorhanden) nach einem Abzweig für die Garage oder den Garten erfolgen.

Seit vielen Jahren diskutieren Fachleute über Verfahren, die durch die physikalische Wirkung von unterschiedlichen Magnetfeldern auf das Wasser Kalkablagerungen vermeiden sollen. Die Hersteller solcher Anlagen haben meist unterschiedliche Argumente für die Wirksamkeit ihrer Geräte. Mehrere Dauerversuche mit Kombi-Heizthermen im Labor bei Junkers/Bosch-Thermotechnik führten bisher allerdings nicht zu zufriedenstellenden Ergebnissen. Auch in vielen veröffentlichten Untersuchungen zu diesem Thema ließ sich kein Unterschied zwischen dem magnetisch behandeltem Wasser und der unbehandelten Vergleichsprobe feststellen.

Das zu behandelnde Wasser wird einer elektrochemischen Reaktion unterzogen, indem ein schwacher elektrischer Strom durchgeleitet wird. Auf diese Weise bilden sich elektrisch geladene Kristalle, die aufgrund ihrer Ladung nicht zusammenwachsen, die Kristalle werden in Lösung gehalten. Hersteller sind beispielsweise BWT mit dem Gerät "AQA total", Judo mit "BiOSTAT 2000" oder Honeywell mit "kaltecpro".

Kalkentfernung mit Säuren

Bei fortgeschrittener Verkalkung ist der Einsatz von Säuren mit Hilfe von speziellen Geräten erforderlich (Bild 6). Nur sie können die Kruste einer Kalkschicht aufbrechen. Weder mechanische Verfahren noch andere Reinigungschemikalien können in solchen Fällen die Wirkung von Säuren ersetzen. Aus Gründen des Arbeitsschutzes sind pulverförmige Säuren zu bevorzugen, da die Gefahren bei Transport und Anwendung wesentlich geringer sind. Unter Abwägung aller Kriterien (Leistungsprofil, Materialverträglichkeit und Arbeitssicherheit) sind Amidosulfonsäure, Amidoschwefelsäure oder Sulfaminsäure für den praktischen Einsatz am besten geeignet, da sie trotz ihrer Säurestärke unproblematisch zu handhaben sind. Zudem lässt sich mit diesen Säuren ein weites Anwendungsspektrum abdecken.

*) Maik Effenberger, Koordination Labor bei Junkers/Bosch - Thermotechnik, Wernau

**) Legionellen verursachen eine besonders schwere Form der Lungenentzündung, auch als Legionellose oder Legionärskrankheit bezeichnet.

Bilder 1-5: Junkers/Bosch - Thermotechnik, Wernau
Bild 6: SKS-Sotin GmbH, Bad Kreuznach

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