Wasserqualität in Heiz- und Kühlsystemen sicherstellen
Möglichkeiten und Einrichtungen zur Qualitätserhaltung des Anlagenwassers
Korrosion durch schlechte Wasserqualität, hier in einem Heizkörperabschnitt.
Wirkprinzip eines „Cyclone“-Abscheiders. Die „Cyclone“-Technologie versetzt das Wasser beim Durchströmen in Rotation. Die dabei entstehenden Zentrifugalkräfte sorgen dafür, dass die Schmutzpartikel aufgrund ihrer höheren Dichte an die Außenwand gedrückt werden. Gleichzeitig führt der Abwärtsstrom der Rotation die unerwünschten Teilchen in die Abscheidekammer.
Der automatische Schmutz- und Magnetitabscheider „Zeparo Cyclone“ zeichnet sich durch einen hohen Wirkungsgrad aus, der durch einen optional erhältlichen Magneten nochmals verbessert werden kann.
Mit dem Druckstufenentgaser „Vento Connect“ kann das Anlagenwasser sowie das Nachspeisewasser sowohl durch die zyklonische Abscheidung als auch durch das Vakuum entgast werden.
Die Qualität des Anlagenwassers ist eine Komponente, die entscheidend zur Lebensdauer und Effizienz eines Heiz-, Solar- oder Kühlsystems beiträgt, aber bei Planung und Betrieb oftmals vernachlässigt wird. Dabei können sich ein zu hoher Gasanteil oder Schmutz- und Schlammablagerungen negativ auf die Funktion der Anlage auswirken und zu einem schnelleren Verschleiß von Bauteilen sowie zu einer mangelnden Wärmeverteilung führen. Daher lohnt sich der Einsatz moderner Technologien zur Entgasung und Schmutzabscheidung. Denn diese sichern eine hohe Qualität des Anlagenwassers und tragen so zu einer längeren Lebensdauer des Systems bei.
Nun scheint das Thema auf den ersten Blick nur für Fachhandwerker bedeutsam, schließlich liegt das Befüllen sowie das Warten der Anlage in ihrem Aufgabenbereich. Und ein Grund für Luft im Anlagenwasser ist tatsächlich der Füllvorgang, über den auch die im Wasser gelöste Luft mit in das System eingetragen wird – sowohl bei der Erstbefüllung als auch bei eventuellen Nachspeisungen. Anders als bei Luft, die zusätzlich zum Füllwasser in die Anlage gelangt, lässt sich der Eintritt der gelösten Luft nicht verhindern. Ein weiterer Faktor für die Wasserqualität ist darüber hinaus Schmutz in der Anlage. Auch wenn vor der Inbetriebnahme einer Anlage diese gespült wird, besteht die Möglichkeit, dass in Rohren und Komponenten Verschmutzungsreste zum Teil vorhanden bleiben, z. B. in Form von Sand-, Grat- und Schweißresten. Und auch danach kann es zu erneuten Verschmutzungen kommen, beispielsweise durch korrosionsbedingte Partikel. Bleibt der Schmutz im Anlagenwasser, können als Folgeschäden blockierte Armaturen, Regelventile und Pumpen oder auch Leckagen auftreten.
Die beste Lösung, um Anlagenschäden durch unzureichende Wasserqualität zu verhindern, sind moderne Methoden und Technologien, die das Anlagenwasser von Gasen und Schmutz befreien. Die entsprechenden Komponenten bzw. Geräte sollten dazu bereits in der Planungsphase als fester Bestandteil des Systems berücksichtigt werden. Somit ist das Thema Wasserqualität auch für TGA-Fachplaner bedeutsam. Eine entsprechende Anlagenplanung reduziert nicht nur die Gefahr von Systemausfällen und kostenintensiven Instandsetzungen, sie stellt auch gleichzeitig stabile Betriebs- und Wartungskosten sowie eine langfristige Zufriedenheit der Nutzer sicher.
Spezielle Systeme für hohe Wasserqualität
Gase können in drei Erscheinungsformen auftreten; neben den erwähnten gelösten Gasen befinden sich im strömenden Wasser auch Blasen bzw. Mikroblasen. Hinzu kommen die Luftpolster außerhalb der Strömung. Der Gasgehalt des Füllwassers – sprich die jeweilige Menge von freien und gelösten Gasen – wird dabei von Temperatur- und Druckänderungen im System beeinflusst. Und da sich z. B. in einer Heizungsanlage Druck und Temperatur fortlaufend ändern, variiert zwangsläufig auch die physikalisch bedingte Gaslöslichkeitsgrenze und somit der Gehalt an freien und gelösten Gasen ständig. Vor diesem Hintergrund macht eine kontinuierliche, automatische Entlüftung und Entgasung Sinn. Automatische Entlüfter führen beispielsweise angesammelte Gase effizient nach außen ab. Allerdings muss dafür das Wasser beruhigt sein, da die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers in der Regel höher ist als die Aufstiegsgeschwindigkeit der freien Gasblasen. Somit besteht die Gefahr, dass die Gasblasen von der Strömung mitgerissen werden und die Entlüftungswirkung ungenügend ist. Deswegen dienen Entlüfter vor allem zur Ent- und Belüftung bei der Befüllung bzw. Entleerung der Anlage, für die Entlüftung z. B. der Rohrleitungen während des Anlagenbetriebs sind sie nicht geeignet. Für diese Aufgabe sind Abscheider für Mikroblasen die beste Lösung. Der Einbau erfolgt idealerweise nach dem Wärmeerzeuger zur zentralen Betriebsentlüftung.
Die an den Heizflächen des Wärmeerzeugers freigesetzten Mikroblasen werden in den Mikroblasenabscheider transportiert und abgeschieden. Nach einer bestimmten Betriebszeit ist das Umlaufwasser bis auf Sättigungsniveau entgast und blasenfrei.
Ab einem bestimmten Wasserdruck sind Mikroblasenabscheider jedoch nicht mehr einsetzbar, da das Gas nicht mehr in Blasen freigesetzt wird, sondern sich wie beschrieben in gelöster Form im Füllwasser befindet. In diesen Fällen empfiehlt sich die Installation sogenannter Druckstufenentgaser. Diese leiten einen Teilstrom des gasreichen Wassers in einen Behälter und reduzieren dort den Druck. Die gelösten Gase desorbieren dadurch zu Gasblasen, die freigesetzt werden. Durch zyklisches Wiederholen des Vorgangs wird das Anlagenwasser schließlich untersättigt, sodass freie Gasblasen in der Anlage unmöglich sind. Je nach Druckstufe unterscheidet man atmosphärische oder Vakuum-Druckstufenentgaser. Speziell in Anlagen unter 100 °C ist diese Methode eine sehr effektive und kostengünstige Möglichkeit, um eine zentrale Entlüft ung und Entgasung durchzuführen. Die Einsatzmöglichkeiten sind praktisch unbegrenzt.
Zur effizienten Abscheidung von Schmutz und Schlamm stehen ebenfalls diverse effiziente Techniken zur Verfügung. Als besonders vorteilhaft hat sich der Einsatz von Schlammabscheidern im Rücklauf in Kombination mit einem Mikroblasenabscheider im Vorlauf erwiesen. Schmutzpartikel gelangen so erst gar nicht in die Anlage und eine Verstopfung beispielsweise von Regel- und Regulierventilen wird vermieden. Insgesamt reduziert diese Lösung den Verschleiß der Anlagenbauteile, das verlängert nicht nur die Lebensdauer des Systems, sondern senkt auch den Wartungsaufwand sowie die damit verbundenen Kosten.
Technologien zur Entgasung und Schmutzabscheidung
Zur Entgasung und Schmutzabscheidung bietet z. B. IMI Hydronic Engineering mit der „Zeparo“-Serie und dem „Vento-Vakuum-Cyclone“-Entgasungssystem eine breite Auswahl verschiedener Modelle. Der automatische Schmutz- und Magnetitabscheider „Zeparo Cyclone“ eignet sich beispielsweise sowohl für den horizontalen als auch vertikalen Einbau in Heiz- und Kühlwassersystemen. Die neu entwickelte „Cyclone“-Technologie versetzt das Wasser beim Durchströmen durch einen speziellen Einsatz in Rotation. Die dabei entstehenden Zentrifugalkräfte sorgen dafür, dass die Schmutzpartikel aufgrund ihrer höheren Dichte an die Außenwand gedrückt werden. Gleichzeitig führt der Abwärtsstrom der Rotation die unerwünschten Teilchen in die Abscheidekammer, von wo der angesammelte Schlamm mittels eines Kugelhahns abgelassen werden kann. Zu den wesentlichen Vorteilen des „Cyclone“-Effekts zählt, dass die Abscheidewirkung aufgrund der zunehmenden Zentrifugalkräfte mit der Durchflussgeschwindigkeit steigt. Dadurch erreicht das System eine hohe Abscheideeffizienz. Der Druckverlust während des Betriebs bleibt dabei unabhängig von der Menge des angesammelten Schlamms konstant. Zudem können sich die Abscheider weder zusetzen noch verstopfen. Zur Verbesserung der Magnetitabscheidung bietet der Hersteller außerdem Magneten als Zubehör an, mit denen die Effizienz insbesondere bei der Abscheidung von Magnetitteilchen um 50 % erhöht werden kann.
Beim „Vento Connect“ handelt es sich um einen Druckstufenentgaser, mit dem das Anlagenwasser sowie das Nachspeisewasser durch die zyklonische Abscheidung und durch das Vakuum entgast werden. Damit ist das Gerät nach eigenem Bekunden des Herstellers der einzige Druckstufenentgaser im Markt, der beide Entgasungsmethoden kombiniert, und sich so ein höherer Wirkungsgrad ergibt. Das Gerät besteht im Wesentlichen aus einem Vakuum Modul, einer integrierten Nachspeisesteuerung und der sogenannten „BrainCube Connect“-Steuerung. Diese vereinfacht laut IMI die Inbetriebnahme und erlaubt darüber hinaus den Fernzugriff und eine Fernunterstützung zur Störungsbehebung.
Bilder:
IMI Hydronic Engineering,
Marke IMI Pneumatex
