Welches Wasser gehört in eine Heizung?

Langzeitversuch mit Heizungsfüllwasser

Geschichte der Sanitär-, Heizungs-, Klima- und Solartechnik
Abkürzungen im SHK-Handwerk
Bosy-online-ABC
Dieser Langzeitversuch soll aufzeigen, dass eine Anlage richtig behandelt werden muss, um Korrosion bzw. Ablagerungen an den Flächen der Rohrleitungen und Bauteile (Wärmeerzeuger, Pufferspeicher, Armaturen) zu verhindern, damit ein effizienter Betrieb und ein hydraulischer Abgleich auf Dauer gewährleistet wird.

Der Langzeitversuch (Stresstest) wird mit unbehandeltem und behandeltem Wasser (VS = Vollschutz) mit VE-Wasser* ohne VS und mit VS (hier Fernox) in der richtigen Dosierung durchgeführt. Eingesetzt sind die üblichen Metalle, die in einer Heizungsanlage eingebaut werden. Die Stahl- (Rohre, WT), Kupfer- (Rohre, WT) und Messingteile (Armatureneinsätze) wurden bis zum Ende betestet. Das Aluminiumteil wurde ausgeschlossen, weil es sich um eine Materialzusammensetzung handelte, das nicht in der Installationstechnik verwendet wird. Den Versuchsgefäßen wird über eine Aquariumpumpe ständig Luft (Sauerstoff) zugeführt und mittels Heizstab werden verschiedene Temperaturen simuliert.
*demineralisiertes Wasser, deionisiertes Wasser, vollentsalztes Wasser, destilliertes Wasser (in diesem Test handelt es sich um ein handelsübliches Wasser (Batteriewasser), das in einer Osmose- oder Mischbettanlage hergestellt wurde)  Die elektrische Leitfähigkeit beträgt ca. 6 -10 Mikrosiemens/cm.

Bei der richtigen Dosierung des VS (Vollschutzmittel) kann auch ohne Probleme normales Leitungswasser  (< 20 °dH) verwendet werden. Aber besonders bei diesen Arbeiten muss sich der Anwender mit der Materie auskennen.
Beginn 25.09.2009 > 13.04.2010 > 5.08.2010 > Ende 15.10-2011
.

Material: Stahl, Kupfer, Messing, Aluminium, Nägel

 

Stresstest-1, 25-09-2009 9:19 Uhr

VE-Wasser + Metall > links ohne VS + rechts mit VS

 
VE- Wasser >aufbereitet<, Leitwert ca. 6 µS/ cm; pH- Wert ca. 7,4
Versuchswasser, rechts: VE + >>behandelt<< mit VS; ca. 2% Konzentration, Leitwert ca. 530 µS/ cm; pH-Wert: ca. 7,8
 
.
 

Stresstest-2 , 25-09-09 9:27 Uhr

VE-Wasser, mit und ohne VS
Aquariumpumpe und Heizstäbe zwecks Simulation unterschiedlicher
Systemzustände incl. Temperatureinwirkung und permanentem Gaseintrag

Beginn
.
 
Stresstest-3, 25-09-09 14:12 Uhr
VE-Wasser ohne VS, nach ca. 5 Stunden - bei der anderen Probe hat sich schon eine Schutzschicht auf den Flächen gebildet
ca. 5 Stunden später
.
 

Stresstest-4 ,13-04-10

Wasserwerte ohne VS, Leitwert ca. 95 Mikrosiemens/cm; pH-Wert ca. 8

ca. 7 Monate später
.
 

Stresstest-5 , 5-08-10

Wasserwerte ohne VS; Leitwert ca. 80 Mikrosiemens/cm; pH-Wert ca. 9,3, rechts mit VS

ca. 11 Monate später
.
 

Stresstest-6 , 15.10.2011

Ende des Stresstestes

nach 2 Jahren

 

 

 

> ein großes Bild für die genauere Ansicht

 

 

 

 

 

 

 

   
Die Bilder bedürfen wohl keine weiteren Kommentare
 
Stresstest; ausgepackt; links: VE unbehandelt; rechts: VE behandelt
 
   
Ein Blick in die Flüssigkeiten
 
Ein paar zusätzliche Anmerkungen:
Noch ein Satz zum etwaigen Einsatz >ortsüblicher< Füllwässer in „…Verbindung mit zeitgemäßen, hochwertigen Vollschutzmitteln“, egal wo in Deutschland. Diese müssen eine >Einsatzgarantie< in Härteparametern bis mindestens 30 - 32 °dH besitzen, ohne das bei der Erstbefüllung eine Wasseraufbereitung (Entmineralisierung oder Enthärtung) erforderlich ist. Zu bedenken sind dabei aber die späteren >Nachspeisemodalitäten<!!! Ergo stehen in diesen >grenzwertigen< Bereichen zwei Möglichkeiten von Überlegungen an:
  •  Erstens, ich demineralisiere mittels Mischbettpatrone + Vollschutzmittel und fahre spätere Nachspeiseprozesse „…aus dem normalen Trinkwassernetz“.
  •  Zweitens, ich erstbefülle mit dem „…normalen Trinkwassernetz“+ Vollschutzmittel und fahre die Nachspeisung später über Mischbettpatrone. Grund hier: Beachtung der >Überreizung< der Komplexbildner (verhindern das Ausfällen der Härtebildner). Quelle: G. Sotta

Vorgenanntes bedeutet aber immer wieder, man sollte sich dazu „…Fachleute suchen“.

P R O J E K T M A P P E > KORROSIVITÄT< eines >aufbereiteten VE- Wasser`s nach VDI 2035 und >behandelten VE-Wasser`s< mit zeitgemäßem Korrosionsschutz nach ceteaqua System

Kommentare und Fragen auch gerne an den Versuchsdurchführenden > E-Mail
Fazit
Resümee
Schluss-folgerung

 

 

Wer nach der Ansicht dieser Versuchsreihe für sich den Schluss zieht, dass man also nur VE-Wasser* einzufüllen braucht, realisiert nur die halbe Wahrheit. Er sollte aber wissen, was er macht. VE-Wasser ist das beste wasserrelevante Lösungsmittel und sollte in Heizungs-, Kühl- und Kälteanlagen NIE ohne ein zeitgemäßes Korrosionsschutzmittel eingefüllt werden. Dazu meine ich, gehört aber das Wissen über den genauen Anlageninhalt, chemotechnisches Grundwissen, Anwendungstechnik und die Möglichkeit über eine Wasseranalyse eine entsprechende Nachkontrolle durchführen zu können. Wer diese Voraussetzungen nicht erfüllen kann, der sollte lieber die Finger davon lassen. Ohne umfangreiches Fachwissen und Erfahrung auf dem Gebiet der Wasserbehandlung bzw. Wasseraufbereitung kann das nur zu Problemen führen, die genau das Gegenteil von dem gewünschten Erfolg verursachen können.
*demineralisiertes Wasser, deionisiertes Wasser, vollentsalztes Wasser, destilliertes Wasser
So müsste es nicht aussehen
So sieht ein 2-Kammer-Verteiler aus, wenn das Füllwasser nicht behandelt wurde
Der Zweck heiligt die Mittel

Permeation
Bei der Permeation (auch als Diffusion bezeichnet) permeieren kleine Anteile von Gasen (Methan, Sauerstoff, Stickstoff, Kohlendioxid) durch die Wandung von Kunststoffrohre und durch Gummi- und Kunststoffdichtungen. Dieser Vorgang findet bei Gasleitungen von innen nach außen und bei Flüssigkeitssystemen (Heizungs-, Solar-, Kühlleitungen) von außen nach innen statt. Die Geschwindigkeit der Permeation ist von dem Rohrmaterial und der Art des Gases abhängig. Auch die Temperatur und die Konzentrationsdifferenz der Moleküle zwischen Innen- und Außenseite des Rohres haben einen Einfluss.

Die Permeation läuft in vier Stufen ab.
1. Adsorption der Gasmoleküle an der Rohroberfläche
2. Absorption ins Innere der Rohrwand
3. Diffusion durch die Rohrwand
4. Desorption an die Außenluft bzw. in die Flüssigkeit

Permeationen gibt es in vielen Bereichen der Haustechnik und im täglichen Leben.
  •  Gasleitungen können ausgasen und müssen deshalb in Schächten immer belüftet werden.
  •  Wasserleitungen aus Kunststoff in Heizungs-, Solar- und Kühlanlagen können je nach Rohrart mehr oder weniger Luftsauerstoff aufnehmen, wodurch das Korrosionsrisiko steigt.
  •  O-Ringe an Armaturen und Kunststoffdichtungen können Luftsauerstoff in Flüssigkeitssysteme durchlassen. Deswegen gibt es keine luftdichte Anlagen, auch wenn sie aus Metallleitungen bestehen.
  •  PE-Rohre in Erdsonden können Kohlendioxid aufnehmen, da die Permeation bei diesem Gas etwa doppelt so hoch wie die von Sauerstoff. So kann sich in der Wärmeträgerflüssigkeit bei hohen Drücken eine große Menge Gas in der Sonde ansammeln.
  •  Kunststoffleitungen in Biogasanlagen können Gase aufnehmen und sich dichtsetzen.
  •  Kunststofffolienverpackungen können Luftsauerstoff durchlassen, was zum schnellen Verderben von Lebensmitel führen kann.
  •  Autoreifen verlieren Druck durch die Permeation.


Korrosion in Abhängigkeit von Sauerstoff und Salzgehalt im Heizwasser
Quelle: ELYSATOR Engineering AG

VE-Wasser
VE-Wasser (Voll-Entsalztes-Wasser - Härte ~0° dH, Leitfähigkeit <10 µS/cm) wird auch als demineralisiertes Wasser, deionisiertes Wasser oder destilliertes Wasser bezeichnet. Man spricht auch von Osmosewasser und enthärtetem Wasser, wobei bei dem Enthärten evtl. nur die Calcium- und Magnesium-Ionen aus dem Wasser entfernt wurden.
Das VE-Wasser ist frei von Salzen bzw. deren Ionen und hat deshalb eine geringe Leifähigkeit, aber sein hohes Lösungsvermögen macht es aggressiv gegenüber Rohrleitungs- und Bauteilwerkstoffen. Bei Kupfer erhöht ein niedriger pH-Wert möglicherweise eine gleichmäßige Flächenkorrosion. Ohne Behandlung kann das reine VE-Wasser den Anlagen schaden.

Quelle: Gebrüder Decker Verfahrenstechnik GmbH
Im VE-Wasser, richtig hergestellt, befinden sich keine gelösten Stoffe. Dabei wird die Reinheit des VE-Wassers über seine Leitfähigkeit (µS/cm) festgestellt. Es sollte einen Wert von < 20 µS/cm haben. Hier muss berücksichtigt werden, dass die Leitfähigkeit temperaturabhängig ist und bei dem Kontakt mit dem Rohr- und Behältermaterialien (Pufferspeicher, Heizungskessel) und durch den Kontakt mit Luft, wieder ansteigt. VE-Wasser mit sehr niedrigen Leitwerten, z.B. < 0,2 µS/cm, werden als Reinstwasser bezeichnet.
Zur Vollentsalzung wird hauptsächlich das Ionentauscherverfahren oder die Umkehrosmose eingesetzt.
Bei dem Ionentauscherverfahren wird das Rohwasser (z. B. Leitungswasser) durch Harze geleitet. Die Ionenaustauscher-Harze gibt es als Kationen-Harz, das mit Wasserstoffionen beladen ist und als Anionen-Harz, das mit Hydroxidionen beladen ist. Dabei werden die Kationen1 und Anionen2 entnommen und gegen Wasserstoff- bzw. Hydroxid-Ionen ausgetauscht.  Die Harze können in einem Mischbettharz-Ionenaustauscher oder in getrennten Patronen eingesetzt werden. Mischbettharz-Ionenaustauscher können als Austauschpatronen beim Hersteller regeneriert werden.
1 Kationen (positiv geladene Ionen) > Natrium (Na+), Kalzium (Ca++), Magnesium (Mg++), Kalium (K+), Eisen (Fe+++), Mangan (Mn++)  und Wasserstoff (H+)
2 Anionen (negativ geladene Ionen) > Chloride (Cl-), Sulfate (So4--), Nitrate (No3--), Karbonate (Co3--), Silikate (SiO2-) und Hydroxid (OH-)

Alle gelösten Kationen und Anionen beeinflussen die elektrische Leitfähigkeit des Wassers. Eine Korrosion läuft umso schneller ab, je höher die Leitfähigkeit des Wasser ist. Bei Heizungs-, Solar- und Kühlwasser bzw. in Prozesswasseranlagen sollte der Wert < 200 µS/cm sein.
- Metallionen (z. B. Eisen) können zu Ablagerungen, zu Erosion und zu einer Verfärbung des Wassers führen.
- Kalzium und Magnesium in Karbonatform dienen zur Neutralisation von Säuren und beeinflussen den pH-Wert des Wassers in positiv, führen aber auch zur Bildung von Kalkstein.
- Natrium dient als Puffer für den pH-Wert, erhöht aber die Leitfähigkeit des Wassers
- Sulfat kann zu harten unlöslichen Ablagerungen führen.
- Chloride schädigen die natürlichen Deck- bzw. Schutzschichten auf Metallen und steigern die Korrosivität des Wasser. Auch an Edelstahl kann eine hohe Konzentration zu Korrosion führen.
- Silizium führt zu unlöslichen Ablagerungen

Einsatz von VE-Wasser
- Grundlage für Heizungs-, Solar- und Kühlwasser (Füll- und Ergänzungswasser)
- Vermeidung der Verkalkung von Wärmetauschern und Dampfkessel
- Vermeidung der Verkalkung von Luftbefeuchtungsgeräte
- Vermeidung der Verkalkung von Elektroheizstäben
- Reduzierung der Schlammbildung in Eisenphosphatierungen
- Reduzierung von Schlammbildung in Spülen nach Eisenphosphatierungen
- Vermeidung von Kalkablagerungen in Bearbeitungsmaschinen
- Reduzierung/Vemeidung von Flecken auf gereinigten Teilen
- Vermeidung von Kalkseifen in Entfettungsbädern
- Vermeidung von unerwünschten Wechselreaktionen mit Chemikalien in Kühlschmierstoffen, Aktiv-und Spülbädern



SorbOx LI
Quelle: ELYSATOR Engineering AG

Die Elysator Einheit "SorbOx LI System" hat vier Funktionen in einem Gerät.

• Ein Magnetflussfilter für das Umlaufwasser hält Schlamm (z. B. Magnetitschlamm) und Rostpartikel zurück
• Ein Anodenschutz sorgt für eine optimale Wärmeübertragung
• Ein Mikrogasblasenabscheider entfernt Sauerstoff und Gase aus dem Umlaufwasser
- Eine Demineralisierungspatrone verhindert Kalkablagerungen

Der Magnetflussfilter verhindert, dass Ablagerungen den Heizkreise verstopfen und Lochfraß begünstigen. Eine Entschlammung, die nur auf dem Prinzip der Schwerkraft basierenden Durchflussfilter basiert erfassen nur gröbere Partikel. Im SorbOx System kommt ein neuartiger Magnetflussfilter zum Einsatz. Damit wird nicht nur auf herkömmliche Weise filtriert, sondern zusätzlich kommen zwei äußerst starken Permanentmagneten zum Einsatz, die so gut wie alle magnetischen Korrosionspartikel zurückhalten. Bei dem Abschlämmen kann jeder Zeit und ohne Unterbrechung des Heizbetriebes der Schlamm ausgespült werden.
Der Anodenschutz besteht aus einer hochreinen Magnesiumanode. In dem Bauteil findet an dem "Opfermetall" konstant eine Reaktion statt, durch die die Menge des in das Wasser hereindiffundierenden Sauerstoffs auf ein vernachlässigbares Niveau herabgesenkt wird. Als Nebenprodukt entsteht bei dieser Reaktion Magnesiumhydroxid, das den Anstieg des pH-Werts begünstigt und in den optimalen Bereich anhebt. Durch diese Reaktionen sinkt, abhängig von der genauen Zusammensetzung des Heizungswassers, nicht nur die elektrische Leitfähigkeit sondern auch die Härte des Wassers. Das Heizungswasser ist schließlich nur noch eine salzarme, alkalische Flüssigkeit mit einer äußerst minimalen Sauerstoffkonzentration.
Im Mikroblasenabscheider werden die feinen Mikroluftblasen zurückgehalten und zu größeren Gasdepots zusammengefasst, da nur größere Luftblasen genügend Auftrieb haben, um durch Entlüftungsventile entweichen zu können.
Das Purotap System zur Demineralisierung kann in das SorbOx LI Systems integriert werden. Hierzu wird eine Purotap Patrone eingesetzt, die nach der Verwendung wieder entfernt wird. Dadurch ist das Wasser mit VE-Wasser gefüllt.

Messgerät - pH, Leitfähigkeit, gelöste Stoffe, Salzgehalt und Temperatur
Quelle: elector GmbH

Messgerät für pH, Leitfähigkeit, gelöste Stoffe, Salzgehalt und Temperatur

Für die Messung des Heizungs, Solar- und Kühlwassers hinsichtlich der elektrische Leitfähigkeit und den pH-Wert sind passende Messgeräte eine Voraussetzung. Die VDI 2035 fordert VE-Wasser und nur über die Bestimmung dieser Werte kann entschieden werden, ob Korrosionsschutzmaßnahmen getroffen werden müssen und/oder wie sich eine laufende Wasserbehandlung auf die Wasserhärte, elektrische Leitfähigkeit und den pH-Wert auswirken.

Kombimessgerät MP-7 - elector GmbH

 

Kombimessgerät MP-7
Quelle: elector GmbH
Anlagenbuch - Heizung + Heizungsschutz mitGENO-therm® - Grünbeck Wasseraufbereitung GmbH
Heizungswasserbefüllung - © perma-trade Wassertechnik GmbH
Kalkschutz im Füll- und Ergänzungswasser  - JUDO Wasseraufbereitung GmbH
Bei der Umkehrosmose-Technik (reverse osmose) werden die im Wasser gelösten Kationen1 und Anionen2 durch eine Membran aus dem Wasser entfernt. Da VE-Wasser in der Regel aus Trinkwasser hergestellt wird, das evtl. einen hohen Gehalt an Calcium (Härtebildner) aufweist, sollte bei dieser VE-Wasser-Erzeugung eine Enthärtungsanlage vorgeschaltet werden, um einen zuverlässigen Betrieb zu gewährleisten. Die Umkehrosmose erfordert keine Regeneration, da die erzeugten Konzentrate ständig abgeleitet werden.
1 Kationen (positiv geladene Ionen) > Natrium (Na+), Kalzium (Ca++), Magnesium (Mg++), Kalium (K+), Eisen (Fe+++), Mangan (Mn++)  und Wasserstoff (H+)
2 Anionen (negativ geladene Ionen) > Chloride (Cl-), Sulfate (So4--), Nitrate (No3--), Karbonate (Co3--), Silikate (SiO2-) und Hydroxid (OH-)

Funktionsweise Umkehrosmose

Quelle: LWM Andreas Trappberger

Quelle: Hardo Heuer GmbH
 
Größenvergleich einzelner Moleküle
Quelle: ROS - Reverse Osmosis Systems

Die Umkehrosmose-Technik ist eine extrem feine Filtration (Hyperfiltration). Dabei wird das Osmoseprinzip (Konzentrationsausgleich zweier Flüssigkeiten durch eine halbdurchlässige Membran) angewendet.  Bei dem Konzentrationsausgleich der Osmose wechselt das Lösungsmittel (Wasser) durch die Wand (Membran) auf die Seite der höheren Ionen- Konzentration und die Lösung wird verdünnt.

Bei der Umkehrosmose wird das Osmose-Prinzip umgekehrt. Auf der Seite mit den hohen Ionen- Konzentrationen (Roh-, Leitungs-, Trinkwasser) wird ein Druck angelegt (Leitungsdruck), der das Wasser in die andere Richtung zwingt, also auf die Reinwasserseite (VE-Wasser) mit der niedrigeren Konzentration.
Während des Betriebs einer Umkehrosmoseanlage fließt kontinuierlich Wasser mit den vorhanden Ionen nach, die von der Membran zurückgehalten werden. Damit die Membran nicht verstopft, müssen die Stoffe inform von Abwasser ständig abgeführt werden.
Die Umkehrosmose-Membrane kann durch eine grobe Vorfiltration (Kohlefilter und Sedimentfilter) geschützt werden.
Die Anwendungsgebiete der Technik
  •  Herstellung von Reinstwasser und VE-Wasser
  •  Trinkwasser-Recycling-System (z. B. in der Raumfahrt)
  •  Abwasser-Recycling (Industrie)
  •  großtechnische Meerwasserentsalzung
  •  Medizin (z. B. Dialyse)
  •  Lebensmittelindustrie
Anwendungen von VE-Wasser-Anlagen
  • Versorgung von Dampfkesseln und Dampfreinigungsgeräten
  • Luftbefeuchtungseinrichtungen
  • Kühlwasserkreisläufe
  • Nachspeisung bei Heißwaschgeräten / Hochdruckwäschern
  • Spülbäder und Galvanische Bäder
  • Wasser für Metallreinigungsanlagen aller Art mit alkalischer oder saurer Basis
  • Prüfwasser (z. B. Armaturenprüfung)
  • Textilreinigungsanlagen
  • Schleifwasser (z.B. Stein-, Glas- und Schmuckindustrie)
  • Wasch- und Spülwasser für die Rissprüfung
  • Versorgung für Gleitschleifwasser
  • Kühlschmierstoffe
  • Erodierwasser
VE-Wasser–Anlagen - Hardo Heuer GmbH
Gesundes Trinkwasser durch Umkehrosmose - ROS - Reverse Osmosis Systems

höhere Anforderungen an Heizungsfüllwasser mit dieser fast nicht brauchbaren VDI 2035
die ÖNorm 5195-1 und 5195-2 soll um einiges praktikabler sein gegenüber der VDI-Richtlinien
Eisen und Mangan im Trinkwasser - nicht als Füllwasser geeignet
Systemtrenner nach DIN EN 1717 auch für Heizungsfülleinrichtungen
Fachfirmen und Einrichtungen für Wasseraufbereitung
 
Hinweis! Schutzrechtsverletzung: Falls Sie meinen, dass von meiner Website aus Ihre Schutzrechte verletzt werden, bitte ich Sie, zur Vermeidung eines unnötigen Rechtsstreites, mich umgehend bereits im Vorfeld zu kontaktieren, damit zügig Abhilfe geschaffen werden kann. Bitte nehmen Sie zur Kenntnis: Das zeitaufwändigere Einschalten eines Anwaltes zur Erstellung einer für den Diensteanbieter kostenpflichtigen Abmahnung entspricht nicht dessen wirklichen oder mutmaßlichen Willen. Die Kostennote einer anwaltlichen Abmahnung ohne vorhergehende Kontaktaufnahme mit mir wird daher im Sinne der Schadensminderungspflicht als unbegründet zurückgewiesen.
das neue Videoportal von HaustechnikDialog mit vielen interessanten Informationen und Anleitungen aus der Haustechnik
Videos aus der SHK-Branche
SHK-Lexikon

Brennstoffzellen - Photovoltaik -Solar - Topliste