Heizungswasser kommt ohne Zusatzstoffe aus

Was sind Risiken für den Heizungsbauer bei der Befüllung der Heizung und wie gelingt normengerechtes, einfaches und preiswertes Heizungswasser?

Die sachgerechte Kombination von Produkten für ein effizientes, aufeinander abgestimmtes und nachhaltiges Heizungssystem stellt den Heizungsbauer vor immer komplexere Aufgaben – verbunden mit einer Reihe von Risiken. Das gilt mittlerweile auch für das Heizungsumwälzwasser: Als das klassische Medium für den Wärmetransport im Gebäude muss es für alle durchströmten Komponenten und deren Werkstoffe geeignet sein. Der Beitrag benennt und bewertet mögliche Risiken für den Heizungsbauer und informiert über ein normengerechtes, dennoch einfaches und preiswertes Befüllkonzept. Ziel: zufriedene Kunden und Rechtssicherheit für das Handwerk.

Heizungswasser muss – neben seiner primären Funktion, nämlich Wärme vom Kessel in die Wohnräume zu transportieren – drei wichtige Eigenschaften aufweisen: Es soll Schutz vor Ablagerungen und vor Korrosion bieten und darf bei gleichzeitiger Nutzung als Warmwasserquelle das Trinkwasser nicht verunreinigen.

Nach mehreren Jahren Gültigkeit des Regelwerkes VDI 2035 Blatt 1 (2005) und Blatt 2 (2009) sollte es für den Heizungsbauer nun wirklich nichts Besonderes mehr sein, Heizungswasser gemäß diesen Anforderungen bereitzustellen. Ist es aber offenbar doch, wie die Praxis zeigt. Die vielfältigen Angebote und Aussagen verschiedener Hersteller sorgen leider dafür, dass die klaren Vorgaben der Richtlinien noch immer unterschiedlich interpretiert bzw. argumentiert werden.

Schaut man sich die Homepage des einen oder anderen Verfechters von Heizungswasser-Zusatzchemikalien an, könnte man auf den Gedanken kommen, Heizungswasser sei ein kaum zu bändigendes Medium. Da wird inhibiert, stabilisiert und gepuffert, der Heizungsbauer darf sich hier quasi als Chemiker fühlen.

Die schiere Menge an Zusatzstoffen erinnert ein wenig an das Angebot der Kosmetika-Industrie, die den Anspruch vertritt, Mann und Frau je nach Bedarf "aufzuhübschen" – auch hier mit wundersamen Substanzen, die reinigen, stabilisieren, vitalisieren, deodorieren oder parfümieren.

Aber passt die chemische Keule der Anbieter von Härtestabilisatoren, Korrosionsinhibitoren und Bioziden noch in die Zeit? Mit Sicherheit nicht, würde man den Verbraucher dazu befragen.

Aufbereitet? Behandelt? Die Unterscheidung ist elementar

Selbst eindeutig definierte Begriffe und Unterscheidungen von aufbereitetem bzw. behandeltem Heizungswasser (Zugabe von Zusatzstoffen) oder klare Vorgaben wie "Eine Wasserbehandlung durch Zugabe von Chemikalien soll auf Ausnahmen beschränkt sein" (VDI 2035, Blatt 2, Punkt 8.4.1) werden in der Praxis noch immer vielfach ignoriert.

Was auch gerne übersehen wird: Jeder Zusatzstoff kann die Fluidkategorie des Heizwassers verändern und somit zum Beispiel eine Trennung durch Doppelwände anstelle der kostengünstigeren einwandigen Wärmeübertrager nach sich ziehen. Hinzu kommt, dass die Zugabe solcher Stoffe gegen den Geist der VDI 2035 verstößt: Blatt 2 verweist auf die Eigen-Alkalisierung von naturbelassenem Wasser und stellt mehrfach fest, dass eine Behandlung mit Chemikalien nicht notwendig ist. Ausnahmen sind lediglich korrosionstechnisch offene Anlagen oder ein durch andere Maßnahmen nicht vermeidbarer Eintrag von Sauerstoff. Merke: Die natürliche Wasserchemie (Eigen-Alkalisierung) kommt ohne Zusatzstoffe aus.

Nur korrekte Messverfahren messen richtig

Richtwerte für das Heizungswasser werden im Zusatzwasser bzw. im Füllwasser oft mit nicht anerkannten Messverfahren (pH-Messgeräten mit wenig präziser 1-Punkt-Kalibrierung; ungenauen Farbindikatoren) beprobt mit dem Hinweis, dass sich die richtigen Werte dann im Heizungssystem einstellen würden. Das ist schlicht und ergreifend irreführend: Misst der Heizungsbauer am falschen Punkt mit einem falschen Messverfahren zum falschen Zeitpunkt, geht er ein rechtliches Risiko ein. Häufig ist das sogar im Haftungsausschluss im Kleingedruckten nachzulesen.

Da stellt sich doch die Frage: Wie soll der Heizungsbauer mit Haftungsausschlüssen umgehen, die im System (nicht im Füllwasser!) vorschreiben, dass Reste von Zusätzen jeglicher Art (Säuren, Glykol, Reiniger usw.) nicht zulässig sind, da sonst eine Einhaltung der Richtwerte im System nicht garantiert werden kann? Wäre da eine Einhaltung der Vorgaben aus der VDI-Richtlinie 2035 nicht einfacher und für den Anlagenersteller und seine Haftung gegenüber seinen Endkunden rechtlich sicherer?

Fakt ist:

• Die VDI-Richtlinie formuliert klare Vorgaben für den pH-Wert im Heizungswasser.

• Die VDI-Richtlinie beschreibt zudem eindeutig, dass ein zu niedriger pH-Wert des Füll- und Ergänzungswassers nicht repräsentativ für den sich im Betrieb ergebenden pH-Wert des Heizwassers ist.
• Ein Messen des pH-Wertes sofort beim Befüllen oder gleich nach der Inbetriebnahme ist nicht sinnvoll (wird demzufolge auch nicht in der VDI beschrieben).
• Das Ergebnis einer Messung mit einem pH-Messgerät, das mittels einer 1- Punkt-Kalibrierung – also mit lediglich einem einzigen pH-Wert – arbeitet und zudem an der falschen Stelle zum falschen Zeitpunkt erfolgte, findet bei einem Schadensfall keine Anerkennung (das Risiko trägt dann der Heizungsbauer!).
• Vergleichbar sind Farbindikatoren in Befülleinrichtungen; sie sind Orientierungshilfen, zeigen keine Qualität des Heizungswassers an.

Problematisch ist auch dies: Eine temporäre Füllung mit Frostschutzmitteln bzw. ein unbeabsichtigter Eintrag von Solarflüssigkeiten durch den Einsatz von Schläuchen und Geräten, die für die Solarthermie eingesetzt wurden und dann zum Befüllen von Heizungssystemen Verwendung finden. Auch Reste von Reinigern oder Restwasser aus nicht mehrfach gespülten Systemen mit hohen Aluminiumgehalten (meist nach defekten Kesseln vorzufinden) werden zu einem sehr großen Prozentsatz erst durch Messungen des pH-Wertes nach acht bis zwölf Wochen Betrieb erkannt.

Das sind keinesfalls selten anzutreffende Probleme: Eine Auswertung von jährlich mehr als 30.000 befüllten Heizungssystemen ergab eine Fehlerhäufigkeit von vier bis fünf Promille (von 1.000 befüllten Anlagen sind vier bis fünf nicht korrekt eingestellt).

Die Alternative: Salzarm, ohne Chemie

Es geht tatsächlich ohne Chemie: Ökologisch und am sichersten ist die in allen Normen beschriebene salzarme Fahrweise als chemiefreier Betrieb. Wird ein Heizungssystem entsprechend der DIN EN 14336 ("Heizungsanlagen in Gebäuden – Installation und Abnahme der Warmwasser-Heizungsanlagen") gebaut und in Betrieb gesetzt, stellt sich schon nach kurzer Zeit von alleine ein sehr niedriger Sauerstoffgehalt ein. Salzarmes, natürliches Wasser hat zudem den Vorteil, dass der Mineraliengehalt (und damit die Leitfähigkeit), der einen wesentlichen Einfluss auf die Korrosion bzw. die Korrosionsgeschwindigkeit hat, gering ist.

Werden die einfachen Vorgaben an Salzgehalt (Leitfähigkeit) und pH-Wert eingehalten, so zeigt die nun seit Jahren praktizierte salzarme Fahrweise mit "natürlich perfektem Heizungswasser", dass dies die Vorgehensweise für einen problemlosen Betrieb ist. Salzarm ist das Mittel der Wahl – man kann ohne Übertreibung auch sagen: Stand der Technik.

Die natürliche Umsetzung von Kohlendioxid in Hydrogencarbonate und Carbonate und der Einfluss dieser Produkte auf den pH-Wert eines Heizungsumwälzwassers sind für den Chemiker Standardwissen, dargestellt im doppelt-logarithmischen Hägg-Diagramm. Dass ein Mischbettharz deshalb einen höheren Anteil an Anionenharz aufweisen muss, um genügend Hydrogencarbonate im Füllwasser mit sich zu führen, damit sich im Heizkreislauf der natürliche pH-Wert von 7,5 bis 9,0 von selbst einstellt, war schon immer dem Namen und der Idee des "natürlichen, perfekten Heizungswassers ohne Zusatzstoffe" geschuldet.

Wird ein salzarmes Wasser über eine Umkehrosmose beziehungsweise über einen überfahrenen Mischbett-Ionenaustauscher (mit einem Mischungsverhältnis von 60/40) erzeugt, stellt der dann vorhandene Natriumhydrogen-Gehalt nach einem Zeitraum von zwei bis vier Wochen den richtigen pH-Wert im Heizungswasser ein. Die Natur macht das ohne äußeren Zwang ganz von alleine [1].

Eine Kontrolle nach acht bis zwölf Wochen wird dann zusätzlich auch eine Sauerstoffkorrosion anzeigen: Verfärbt sich das Probenwasser vor Ort gelb bzw. braun, stimmt etwas nicht. Der erhöhte Sauerstoffgehalt muss nach VDI 2035, Blatt 2, Punkt 8.4.3 durch bauliche Maßnahmen behoben werden (Überprüfen der Druckhaltung im Ausdehnungsgefäß, abgesperrte Entlüfter, korrekte Nachfüllmengen usw.).

Nicht zuletzt verringert salzarmes Wasser signifikant die Gefahr einer mikrobiell beeinflussten Korrosion (MIC). Mikrobiologische Aktivität kann bei Temperaturen unter 45 °C zu Veränderungen der Wasserbeschaffenheit führen. Die VDI nennt hier unter Punkt 7.9.2 beispielhaft die Sulfat- und Nitratreduktion. Bei einer Entsalzung werden neben Sulfaten und Nitraten auch die organischen Bestandteile des Wassers, die Bakterien als Nahrung dienen können, weitestgehend entfernt. Die aus Kunststoffteilen im Heizungssystem abgegebenen organischen Substanzen sind in der Regel vernachlässigbar.

Generell gilt: Je geringer die Leitfähigkeit eines Wassers, umso geringer die Korrosionswahrscheinlichkeit und Korrosionsgeschwindigkeit. Jeder kennt die rasch einsetzenden Korrosionsreaktionen von Metallen in Meerwasser (sehr hoher Salzgehalt = beste Leitfähigkeit). Doch gilt es, Augenmaß zu behalten: Für die üblicherweise in Heizungsanlagen eingesetzten Werkstoffe müssen nicht die Anforderungen an das (vollentsalzte) VE-Umlaufwasser in Kraftwerken herangezogen werden. Andererseits darf "salzarm" (10 bis 100 µS/cm) dann nicht mit der Qualität von vollentsalztem Wasser (VE-Wasser) gleichgesetzt werden.

Die Diskussion, dass eine Leitfähigkeit von unter 100 µS/cm (am besten 30 bis 80 µS/cm) Korrosion unterbindet bzw. dass diese bei exakt 110 µS/cm beginnt, sollte beendet werden. Die Praxis zeigt, dass die Vorgaben der Schweizer SWKI-Richtlinie von 200 µS/cm im Heizwasser zu keiner messbaren Erhöhung der Korrosionsraten führt (Anmerkung: Aber auch die Schweiz erlaubt für das Füll- und Ergänzungswasser nur eine Leitfähigkeit von 100 µS/cm).

So einfach kann in Heizungssystemen Korrosion vermieden werden. Und der Anlagenersteller (der Heizungsbauer) kann seine rechtlich haftungsrelevanten Tätigkeiten mit einem "Erledigt-Haken" versehen.

Härten mindern, nicht komplett vermeiden

Ähnlich verhält sich das mit der Neigung zur Steinbildung. Die in den Richtlinien vorgegebenen Anforderungen für das Füll- und Ergänzungswasser werden im Heizungswasser gemessen und bewertet. Häufig werden die Richtwerte sogar für juristische Auseinandersetzungen herangezogen. Vor allem bei Umlaufwasserheizern mit hohen spezifischen Anlagenvolumina ergeben sich nicht nachvollziehbare bzw. juristisch schwer haltbare Vorgaben.

Werden die Richtwerte für das Füll- und Ergänzungswasser irrtümlich als Vorgaben für das Heizungswasser (Systemwasser) herangezogen, ergibt sich das folgende Ergebnis:

Hier kann jeder Praktiker die Frage stellen: Wie erkennt der eingebaute Kessel, der bei einem spezifischen Anlagenvolumen von 10 bis 20 l/kW eine definierte Kalkmenge beherrschen muss (im Beispiel 200 g x 3 für drei Systemvolumina während der gesamten Laufzeit eines Kessels), dass das System mit einem spezifischen Anlagenvolumen von größer 50 l/kW gefüllt wurde – und somit nur noch 2 g (mal Faktor 3) im System erlaubt sind? Was schaltet der Kessel automatisch ab, damit beim identischen Kessel ein Kalkeintrag von 10 bis 20 g zu einem Defekt führen kann, wenn er doch auch die 600 g beherrschen kann?

Sprünge in den Vorgaben für das Füll- und Ergänzungswasser von bis zu 1:100 lassen sich schwer erklären und können rechtlich nicht haltbar sein. Das gilt aber nur für Kessel mit Gesamtheizleistungen kleiner 600 kW. Selbst Stadtwerke hätten in ihren Fernwärmesystemen in der Praxis Probleme, die Richtwerte des Füll- und Ergänzungswassers im Heizwasser einzuhalten.

Solange das Füllwasser mit der "Härtetröpfchen-Methode" (1 Tropfen = 1°dH) kontrolliert wird, sollte logischerweise entsprechend der Genauigkeit solcher Messverfahren im Heizungswasser keine Analyse mit Kommastellen – die allenfalls mit richtigen Labormessungen sichergestellt werden könnte – zur Diskussion gestellt werden. Auch hier gilt: Bitte etwas mehr Pragmatismus! Der Praktiker wird es danken.

Kosten und Aufwand: Eine Gegenüberstellung

Nach Jahren praktischer Erfahrungen mit dem in den Richtlinien geforderten salzarmen Wasser ohne Zusatzstoffe kann auch die Frage nach Kosten und Aufwand seriös beantwortet werden.

Das Befüllen mit Trinkwasser ohne jegliche Aufbereitung oder Behandlung ist selbstverständlich die preiswerteste Vorgehensweise; sie kann jedoch nicht problemlos für alle Systeme eingesetzt werden. Sind Vorgaben der Hersteller bzw. der Richtlinien zu beachten, stehen prinzipiell diese Verfahren zur Wahl :

• Enthärtung,
• Enthärtung + Behandlung (Zugabe von Zusatzstoffen),
• Entsalzung (Mischbettverfahren),
• Entsalzung (Umkehrosmoseverfahren),
• Entsalzung + Behandlung (Zugabe von Zusatzstoffen).

Da die VDI 2035, Blatt 2, Punkt 8.4.1 klar schreibt: "Eine Wasserbehandlung durch Zugabe von Chemikalien soll auf Ausnahmen beschränkt sein" und unter Punkt 8.4.3 auch Korrosionsinhibitoren klar beschränkt ("Eine Inhibierung des Heizwassers ist nur bei ständigem, durch andere Maßnahmen nicht vermeidbarem Sauerstoffeintrag notwendig"), müsste man sich streng genommen von vornherein nur auf die von der VDI 2035 explizit priorisierten Aufbereitungsverfahren konzentrieren. Im weiteren Verlauf des Beitrags wird dazu ein kostengünstiges neuartiges Befüllkonzept vorgestellt.

Ein Blick auf die zusätzlichen Kosten und auf den hinzukommenden Aufwand bei einer Behandlung des Heizungswassers ist dennoch interessant.

Eine Behandlung mit Folgen...

Gängige Zusatzchemikalien entsprechen den Gefährdungsklassen 3 oder 4 (mit Gefährdung der Gesundheit durch giftige, sehr giftige, krebserzeugende… usw.) und beinhalten in größeren Mengen Dispergatoren. Diese sorgen durch ein feines Verteilen dafür, dass auch die eigentlich nicht störenden Ablagerungen aus Heizkörpern usw. "optimal" dem Heizungskreislauf immer wieder zugeführt werden – und damit leider auch den Magneten moderner Hocheffizienzpumpen. Deren Hocheffizienz ist dann schnell Makulatur.

Die per Behandlung ausgelöste Reinigungs- und Lösewirkung sorgt in den meisten Fällen erst für hohe Eisenwerte (manche Hersteller erlauben dann max. 125 mg Eisen/l Wasser) im Kreislauf – mit der weiteren Folge, dass ein außergewöhnlicher Zutritt von Luft in Warmwasser-Heizungsanlagen nicht mehr einfach zu erkennen ist.

Hingegen ist es im salzarmen Wasser durch eine einfache visuelle Beurteilung der Wasserprobe vor Ort möglich, Abweichungen von den Richtwerten festzustellen: Gelbe/braune Verfärbungen weisen auf unerwünschten Lufteintritt hin. Bei durch einen dispergierten hohen Eisengehalt leicht schwarzen bis dunkelschwarzen Wässern geht diese wichtige Information verloren.

Viel mehr Beachtung muss der vor dem Einsatz eines Inhibitors auf Basis von Passivatoren (z. B. Molybdate usw.) durchzuführenden Reinigung mittels aggressiver Chemikalien geschenkt werden. Es ist im Normalfall nicht zwingend erforderlich, neue Systeme mit Zusatzstoffen zu reinigen. Anders verhält es sich bei Einsatz dieser Inhibitoren: Wird der Warmwasser-Kreislauf vor der Erstbefüllung nicht gereinigt, werden gemäß Herstellerangaben die Grundlagen für Korrosion und Störungen gelegt. Die Aussage "Reiniger verbleibt nicht dauerhaft" in der Anlage bedeutet ein intensives Spülen der Anlage und den Nachweis, dass keine Reste von Säuren, Reinigern usw. – also von Zusätzen jeglicher Art (siehe Haftungsausschluss) – im System verbleiben.

Es ist dies ein zeitraubendes, kostenintensives Verfahren, das ansonsten nur in Ausnahmefällen notwendig wäre. Neben der erforderlichen zusätzlichen Arbeitszeit und den nicht unerheblichen Kosten solcher Zusatzstoffe sollte der Umweltgedanke, der Arbeitsschutz der Mitarbeiter und der Verbraucherschutz beachtet (und bedacht) werden.

Der TÜV bestätigt die Richtlinien in seinen "Erläuterungen zur VDI 2035": Korrosionstechnisch geschlossene Systeme, die sachgemäß gebaut und betrieben werden, weisen im Wasser Sauerstoffgehalte < 0,05 mg/l auf.

Bei salzarmem Wasser nennt die Norm einen Wert von 0,1 mg/l; in der Praxis sind Werte von 0,3 mg/l problemlos. In salzhaltigen Wässern wären Werte < 0,02 mg/l erforderlich. Zu beachten ist: Sauerstoffmessungen sind nur für den Bereich der Messstelle repräsentativ und stellen nicht sicher, dass kein erhöhter Sauerstoffeintrag an einer anderen Stelle im System stattfindet.

Die Farbkontrolle einer Wasserprobe gegen weißes Papier lässt sich einfach durchführen – ebenso eine Leitfähig-keits- bzw. pH-Wert-Messung. Das ist einer der großen Vorteile der salzarmen Fahrweise.

Bereitstellung von salzarmem Wasser

Mobile Reinigungs- und Befüllsysteme sowie Systeme zum Querspülen auch für den laufenden Betrieb, um auf ein VDI-2035-konformes Wasser zu kommen oder unerwünschte Stoffe aus dem Kreislauf zu entfernen, sind im Markt in beachtlicher Zahl verfügbar.

BWT offeriert für sein Heizungswasser-Konzept ("Reinheizgebot") die entsprechende Werkzeug- und Systemtechnik: Reinigungswerkzeuge ("AQAtherm HRA"), Befüllwerkzeuge ("AQAtherm HBA" bzw. "MoRo") und Nachspeisesysteme.

Mit der "AQAtherm Move" bringt BWT nun weitere Bewegung in den Markt für die Heizungsbefüllung: Eine leichte, mobile Umkehrosmoseanlage auf Rollen, die salzarmes Wasser zum Befüllen von Heiz- und Kühlsystemen erzeugt. Das Rohwasser wird durch zwei parallel durchströmte Membran-Kartuschen aufbereitet.

Ein Stromanschluss ist entbehrlich, da der Leitungsdruck für die Aufbereitung des Heizungsbefüllwassers ausreicht. Kalk und aggressive Stoffe, die im geschlossenen Wassersystem einer Heizungsanlage zu Korrosion und Verkalkung führen können, werden in den Membran-Kartuschen reduziert. Dank des "Speed Connection Systems" ist der Wechsel der beiden Membran-Kartuschen ohne Werkzeug unkompliziert und schnell durchzuführen, spart dem Heizungsbauer Zeit und dessen Kunden damit Kosten.

Mit einem Durchfluss von ca. 180 bis 200 l/h (bei einem gegebenen Trinkwasserdruck von 5 bar bei 15 °C) ist mit den beiden Membran-Kartuschen bei einer Rohwasserhärte von 20 °dH eine Befüll-Leistung von 80 m³ Heizungswasser gewährleistet – wirtschaftlich, umweltschonend und einfach im Handling. Die Erzeugungskosten für 1 m³ salzarmes Befüllwasser können mit ca. 10 Euro als preiswert bezeichnet werden. Ist eine Befüllung mit kleineren Durchflussleistungen akzeptabel, kann der Heizungsbauer mit weiteren Preis-, Umwelt- und Handlingvorteilen kalkulieren.

Die Gegenrechnung: Soll die gleiche Menge an Befüllwasser über Mischbettharze produziert werden, ist mit einem Harz-Volumen von 40 x 25 Liter zu kalkulieren (1.000 Liter = 1 m³), das zudem arbeitsintensiv mehrere Male in der Befüllanlage auszutauschen ist. Ausgehend von Kosten in Höhe von 200 Euro je 25 l Harz, errechnet sich gegenüber "AQAtherm Move" ein Kostenvorteil in den Betriebskosten von rund 7.200 Euro (8.000 Euro Harzkosten, abzüglich der rund 800 Euro Kosten für zwei Membran-Kartuschen des "AQAtherm Move").

Fazit

Das "Reinheizgebot" von BWT mit seinem Leitfaden zur Prüfung des Heizungswassers und seiner Heizungswasser-Werte-Ampel beschreibt seit Jahren bereits die normenkonforme Vorgehensweise, steht für Nachhaltigkeit, Sicherheit und Rechtskonformität. Perfekt aufbereitetes Heizwasser verhindert Ablagerungen, Schlamm und Korrosion und sorgt so für die reibungslose Funktion der Heizanlage. Wichtig: Zusatzstoffe sind absolut entbehrlich.

Literatur:

[1] HeizungsJournal, Ausgabe 6, Juni 2012: Heizungswasseraufbereitung – "Kreislaufprobleme" in Heizungssystemen vermeiden