Korrosion und Schlammbildung verhindern

Bewährte Methode zur Sauerstoffbindung in Heizungsanlagen.

Ein entscheidender Punkt bei geschlossenen Warmwasserheizungsanlagen ist der Korrosionsschutz der metallischen Bauteile. Durch eine salzarme Fahrweise von Heizungsanlagen sowie die Reduktion von gelösten Gasen (speziell Sauerstoff) mittels des Einsatzes von Magnesiumanoden, in Kombination mit Magnetflussfiltern, können Korrosionsschäden deutlich reduziert werden.

Die technische Weiterentwicklung von Heizsystemen schreitet stetig voran – dies betrifft sowohl die zum Einsatz kommenden Materialien (z.B. sauerstoffdichte Kunststoffrohre bei Fußbodenheizungen, Metalle und Legierungen für Wärmeübertrager) als auch den Einsatz von alternativen Energiesystemen, wie beispielsweise Solaranlagen, Wärmepumpen und Blockheizkraftwerke (BHKW).

Die Folge ist ein "bunter Materialmix" von metallischen Werkstoffen in der Praxis, welche unterschiedlich auf die Parameter des Heizungswassers reagieren. Ebenso ermöglichen die heute verwendeten Presssysteme einen höheren permanenten Sauerstoffeintrag in das Rohrleitungs- bzw. Heizsystem und können somit das Korrosionspotential erhöhen.

Ursachen der Korrosion

Unter Korrosion versteht man die Reaktion eines metallischen Werkstoffs mit seiner Umgebung, die eine messbare Veränderung des Werkstoffs bewirkt und zu einer Beeinträchtigung der Funktion eines Bauteils oder des ganzen Systems führt (Korrosionsschaden). Diese Reaktion ist in den meisten Fällen elektrochemischer Art. Es kann sich aber auch um chemische oder um metallphysikalische Vorgänge handeln. Bei der Sauerstoffkorrosion reagiert der im Kreislaufwasser (H₂O) gelöste Sauerstoff (O₂) beispielsweise mit dem Eisen (Fe) im Stahl und bildet lösliche Verbindungen bzw. Metallsalze, was schließlich zur Beschädigung der Oberfläche bis hin zu Durchbrüchen und Verschlammung der Anlage führt:

2 Fe + O₂ + 2H2O ⇒ 2 Fe(OH)₂

4 Fe(OH)₂ + O₂ ⇒ 4 FeO(OH)₂

Welche weiteren Eisenverbindungen (z. B. Fe₃O₄, auch bekannt als Magnetit) und Nebenprodukte, wie zum Beispiel Wasserstoff (H₂), entstehen, hängt auch von der Sauerstoffkonzentration im Kreislaufwasser ab.

Elektrochemische Spannungsreihe

Eine elektrochemische Korrosion (galvanische Korrosion) tritt zwischen Metallen mit unterschiedlichen Standardpotentialen auf, wenn diese im direkten elektrischen Kontakt sind und von einem gemeinsamen wässrigen Elektrolyten (leitfähige Salzlösung) benetzt werden. Dies ist zum Beispiel bei Heizungsanlagen der Fall, wenn einzelne Komponenten aus Edelstahl, Kupfer oder Aluminium bestehen und vom Kreislaufwasser durchströmt werden. Das Ausmaß der Korrosion hängt ferner von den gelösten Salzen (elektrische Leitfähigkeit des Umlaufwassers), dem pH-Wert und der Temperatur des Heizungswassers ab.

Damit der Korrosionsprozess abläuft, werden sowohl ein Elektrolyt als auch Sauerstoff benötigt. Würde einer der Parameter fehlen oder deutlich minimiert werden, so würde die Korrosion soweit ausgebremst werden, dass sie faktisch nicht mehr abläuft. Der Elektrolyt ist in diesem Falle das Heizungswasser. Folglich gilt vereinfacht: Je höher die elektrische Leitfähigkeit und der Sauerstoffgehalt des Heizungswassers, umso schneller läuft eine Korrosion ab.

Einsatz von Schutz- bzw. Opferanoden

Beim Anodenschutz mit hochreinem Magnesium (Mg) reagiert der im Kreislaufwasser gelöste Sauerstoff bevorzugt mit dem unedleren Magnesium (und nicht mit dem Eisen) unter Bildung von Magnesiumhydroxid (Mg(OH)₂):

2 Mg + O₂ + 2 H₂O --> 2 Mg(OH)₂

Somit wird zum einen der pH-Wert angehoben (Heizungswasser wird basischer), dem System der Sauerstoff entzogen und die elektrische Leitfähigkeit reduziert. Zum anderen laufen die elektrochemischen Prozesse in dem Sinne ab, dass das Magnesium abreagiert und über einen längeren Zeitraum "zerstört" wird. Nach etwa drei bis sechs Jahren, wenn die Opferanode verbraucht ist, kann sie rasch und unkompliziert durch eine neue Schutzanode ersetzt werden.