Beseitigung von Luft und Verunreinigungen aus Heizungsanlagen

Harald Schwenzig*

In jedem Heizungswasser befinden sich Luft und andere Gase. Und dort, wo sich Wasser und Gase in Rohrleitungen aus Metall aufhalten, laufen Korrosionsprozesse ab, die die Funktion einzelner Komponenten in einer Heizungsanlage bedrohen. Um dies zu verhindern, werden Luft- und Schlammabscheider eingesetzt.

Einführung und Problemstellung

Kommt es in einer Heizungsanlage zu Funktionsstörungen, wird die wahre Ursache vielleicht nicht erkannt. Um die Störung kurzfristig zu beheben, beschränkt man sich dann auf den Austausch der augenscheinlich betroffenen Bauteile. Dabei wird ein wichtiges Element völlig vernachlässigt: das Wasser! Im Zuge der Ursachenfindung muss aber zwangsläufig auch das Heizungswasser mit all seinen physikalischen Gegebenheiten betrachtet werden. Denn Luft bedroht die Funktion einzelner Anlagenbauteile und damit die Funktion der gesamten Anlage.

Zustandsformen von Luft in Heizungswasser

Wir unterscheiden grundsätzlich zwei Zustandsformen von Luft: (1) Luft ist im Wasser gelöst, (2) Luft ist in Form von Luftbläschen vorhanden.

Luft im Wasser gelöst

Abhängig von Druck und Temperatur nimmt Wasser Luft auf. So werden beispielsweise bei der Erstbefüllung einer Heizungsanlage mit einem Wasservolumen von 1000 Liter bei einer Temperatur von 10°C und einem Druck von 2 bar (siehe Betriebspunkt 1 in Bild 1) 68 Liter Luft in gelöster Form in die Anlage eingebracht. Alleine durch die Erwärmung von 10°C auf 75°C (siehe Betriebspunkt 2 in Bild 1) verbleibt ein Anteil von 28 Ltr. im Anlagenwasser. Das bedeutet, dass alleine durch den Erwärmungsprozess 40 Ltr. Gase ausgasen.

Freie Luft im Anlagenwasser

Freie Luft im Anlagenwasser in Form von Gasblasen unterscheidet man in zwei Kategorien:

Größere Luftblasen entwickeln höhere Auftriebskräfte als kleinere Luftblasen und bewegen sich überwiegend im oberen Bereich der Rohrleitung durch das System. Je kleiner Luftblasen sind (Mikroblasen, Durchmesser zwischen 0,01 und 0,2 mm), umso stärker ist Ihre Neigung, in der Strömung zu verbleiben. Demzufolge ist die Entfernung von Mikroblasen mit konventionellen Einrichtungen wie Schnellentlüftern, Lufttöpfen und Zentrifugalabscheidern nicht möglich. Daher strömt der weit überwiegende Teil an Gas entweder in gelöster Form im Anlagenwasser und/oder als mikrofeine Gasblasen an Schnellentlüftern und Lufttöpfen vorbei.

Vollständige Entgasung von Heizungswasser

Der Gasgehalt in Flüssigkeiten wird durch eine Temperatur- und Druckänderung beeinflusst (Bild 1). Da sich in einer Heizungsanlage fortlaufend Druck und Temperatur ändern, verändert sich zwangsläufig die physikalisch bedingte Gaslöslichkeitsgrenze und damit der Gehalt an freien und gelösten Gasen. Um die Gase nun aus dem Wasser zu entfernen, haben sich für die konventionelle Haustechnik die Absorptionsentgaser bzw. Mikroblasenabscheider als sehr effizient erwiesen.

Absorptionsentgaser bzw. Mikroblasenabscheider

Isoliert betrachtet sind Absorptionsentgaser/Mikroblasenabscheider nur in der Lage, den Volumenstrom von freien Gasblasen zu befreien (Bilder 2 und 3). Um eine Heizungsanlage vollständig zu entgasen, benötigen diese Apparate den Heizkessel als "Erfüllungsgehilfen" (Bild 5): Denn durch die sehr hohen Temperaturen an der Feuerraumwand (ob Kessel oder Therme) entstehen die unerwünschten Mikroblasen. Sie werden vom Volumenstrom erfasst und geraten über die Vorlaufleitung in das Rohrnetz.

Entfernt man nun diese Luftbläschen im Kesselvorlauf aus dem System, noch bevor sie im Rohrnetz wieder in Lösung gehen, so ist das Wasser in der Lage, eine bestimmte Gasmenge wieder aufzunehmen. Auf diesem Weg wird schon nach wenigen Tagen oder Wochen eine Heizungsanlage komplett von freien Gasblasen befreit. Manuelle Entlüftungsprozesse werden überflüssig.

Einsatzgrenzen

Diese kostengünstige Lösung mit Beschaffungskosten von ca. 55 Euro für ein Gerät der Nennweite 1" (für ein Einfamilienhaus) arbeitet allerdings nur unter bestimmten physikalischen Bedingungen. Dies beschränkt sich im Wesentlichen auf Anlagen mit einer maximalen Höhe von ca. 15 Metern bzw. mit einem maximalen Druck von 2 bar (Bild 3). In Dachzentralen allerdings sind Absorptionsentgaser/Mikroblasenabscheider uneingeschränkt einsetzbar.

Zusammenfassung

Entfernung von mechanischen Verunreinigungen

Heizungsanlagen werden im Allgemeinen mit Leitungswasser gefüllt. Damit sind automatisch Gase im System vorhanden. Sauerstoff sucht sich Bindungspartner, die besonders in Stahlrohrsystemen an der Rohrwand als Eisenwerkstoff vorliegen. Es entsteht Schlamm als Korrosionsprodukt, der Anlagenbauteile schädigt und darüber hinaus den Wärmeübergang an den entsprechen Heizflächen reduziert.

Gegenüber Filtersystemen genießen Schlammabscheider (Bild 4) bestimmte Vorteile. Schlammabscheider haben ein nach unten gerichtetes Gehäuse, in dem der Wasserstrom durch verschiedene Einbauten beeinflusst wird. Geraten Schmutzteilchen über die turbulente Zone in den beruhigten Bereich, so setzen sie sich im unteren Teil des Gehäuses ab. Die Entleerung erfolgt über ein Absperrorgan unter Nutzung des Anlagendruckes. Bild 5 beschreibt eine Gegenüberstellung von Filter- und Schlammabscheider.

*) Harald Schwenzig, Geschäftsführer Deutschland der Spirotech b.v., Düsseldorf

B i l d e r :   Spirotech b.v., Düsseldorf

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