Die VDI 2035 Blatt 1 gibt Empfehlungen wie Schäden durch Steinbildung in Warmwasser-Heizungsanlagen und Trinkwassererwärmungsanlagen zu vermeiden sind. Sie gilt für Trinkwassererwärmungsanlagen nach DIN 4753 und für Warmwasser-Heizungsanlagen nach DIN EN 12828 innerhalb eines Gebäudes, wenn die Vorlauftemperatur bestimmungsgemäß 100 °C nicht überschreitet.
Ursachen der Steinbildung
Für das Ausmaß der Steinbildung sind die Wasserbeschaffenheit, die Füll- und Ergänzungswassermenge, die Wandtemperaturen an den Wärmeübertragungsflächen und die Betriebsbedingungen ausschlaggebend. Im Gegensatz zur Korrosion spielt die Werkstoffbeschaffenheit bei der Steinbildung nur eine untergeordnete Rolle.
Zur Steinbildung (Abscheidung vonCaCO3) kann es auf Grund der Reaktion:
Ca2+ + 2 HCO3– = CaCO3 + CO2 + H2O
dann kommen, wenn Wasser erwärmt wird, das Erdalkali- und Hydrogencarbonationen enthält. Mit steigender Temperatur nimmt die Gefahr der Steinbildung zu.
Entscheidend ist nicht die Austritts oder Vorlauftemperatur, sondern die Wandtemperatur an der Wärmeübertragungsfläche des Wärmeerzeugers. Schäden durch Steinbildung können auftreten, wenn Auslegung/Planung, konstruktive Gestaltung, Betriebsbedingungen und Wasserbeschaffenheit nicht aufeinander abgestimmt sind.
Um die Steinbildung zu quantifizieren, ist das Ergebnis der Wasseranalyse, z. B. beim Wasserversorgungsunternehmen (WVU), zu erfragen.
Die Kenntnis des Härtebereiches gemäß Gesetz über die Umweltverträglichkeit von Wasch- und Reinigungsmitteln (WRMG) ist nicht ausreichend. Zur genaueren Beurteilung der Steinbildung werden die Werte für die Konzentration an Calcium, die Säurekapazität KS4,3 sowie die Füll- und Ergänzungswassermengen benötigt. Eine vereinfachte Beurteilung ist auch allein anhand der Parameter „Summe Erdalkalien“ und „Gesamthärte“ möglich.
Auswirkungen der Steinbildung in Warmwasser-Heizungsanlagen
Als Folge der Steinbildung wird in Wärmeerzeugern von Warmwasser-Heizungsanlagen durch den Steinbelag der Wärmedurchgang vermindert. Insbesondere auf unmittelbar beheizten Wärmeübertragungsflächen kann es zu örtlicher Überhitzung und dadurch bedingter Rissbildung sowie zu Siedegeräuschen kommen. Die Steinbeläge können außerdem zu einer Querschnittsverminderung und zu einer Strömungswiderstandserhöhung führen. Grundsätzlich verringert sich infolge dieser Effekte die Wärmeleistung. Die Ausbildung derartiger Schichten
sollte daher für einen störungsfreien und wirtschaftlichen Betrieb so gering wie möglich gehalten werden.
Richtwerte/ Empfehlungen für Warmwasser-Heizungsanlagen
Bei Warmwasser-Heizungsanlagen ist die Gefahr der Schäden infolge Steinbildung durch die im Vergleich zu Trinkwassererwärmungsanlagen geringere Menge an Erdalkali- und Hydrogencarbonationen begrenzt.
Die Praxis hat gezeigt, dass in Abhängigkeit
– von der Gesamtheizleistung einer Warmwasser-Heizungsanlage,
– vom spezifischen Anlagenvolumen (Liter Nenninhalt/ Heizleistung; bei Mehrkesselanlagen (Hybridanlagen) ist die kleinste Einzel-Heizleistung einzusetzen),
– von der Füll- und Ergänzungswassermenge
und
–von der Art und Konstruktion des Wärmeerzeugers (z.B. Umlaufwasserheizer) Schäden durch Steinbildung auftreten können.
Wasserhärte
Als Wasserhärte bezeichnet man die Konzentration von Erdalkaliionen. Diese sind hauptsächlich Chloride, Sulfate, Hydrogencarbonate etc. Hier wird zusätzlich in weiches (bis 7 °d Gesamthärte), mittelhartes (bis 14 °d), hartes (bis 21 °d) und sehr hartes (> 21 °d) Wasser unterteilt.
Je höher der Härtegrad, desto mehr Ionen liegen im Wasser vor. Heute wird die Bezeichnung °d (Grad deutscher Härte) nicht mehr verwendet, sondern die technische Bezeichnung mmol/l.
Wasserqualität
Der Betreiber / Bauherr hat dem Installateur vor Befüllen der Anlage folgende vom Planer zu erstellende Dokumente zu Übergeben:
- Planungsvereinbarung gemäß HOAI, VOB/C, EN12828 Punkt 4.1 und 4.3.2.1
- Anlagenbuch gemäß VOB/C, VDI 2035
- Folgende in der Tabelle genannten Grenzwerte müssen eingehalten werden.
Grenzwerte des Heizungswassers (Tabelle 1 der VDI 2035/1)
1) Bei Anlagen mit Umlaufwasserheizern und für Systeme mit elektrischen Heizelementen
2) vom spezifischen Anlagenvolumen (Liter Nenninhalt/Heizleistung; bei Mehrkesselanlagen ist die kleinste Einzel-Heizleistung einzusetzen). Diese Angaben gelten nur bis zum 3-fachen Anlagenvolumen für Füll- und Ergänzungswasser. Wird dieses überschritten, ist das Wasser, genau wie bei Überschreitung der in der Tabelle genannten Grenzwerte, gemäß Vorgaben der VDI zu behandeln (Enthärten, Entsalzen Härtestabilisierung oder Abschlammung).
Vorsicht!
Aluminiumkorrosion und daraus folgende Undichtigkeiten durch ungeeignetes Heizungswasser!
Anders als z. B. Stahl, Grauguss oder Kupfer reagiert Aluminium auf alkalisiertes Heizungswasser (pH-Wert >8,5) mit erheblicher Korrosion. Stellen Sie bei Aluminium sicher, dass der pH-Wert des Heizungswasser zwischen 6,5 und maximal 8,5 liegt.
Richtwerte für das Heizwasser (nach VDI 2035/2)
1) Bei Aluminium und Aluminium-Legierungen ist der pH-Wert-Bereich eingeschränkt. Eine pH-Wert Anhebung ist normalerweise nicht notwendig.