Was ist Heizwasser? (2) – Wann Heizwasser Probleme macht

In Teil 1 unserer Artikelreihe zu Heizwasser haben wir euch erklärt, warum Wasser sich als wärmeübertragendes Heizwasser so gut macht. Dabei haben wir auch angesprochen, dass schmutziges Heizungswasser Folgen nach sich ziehen kann: Betriebsstörungen und Schäden an der Anlage. Im vorliegenden zweiten Teil soll es deshalb um Verschmutzungen in Heizwasser gehen und darum, wie sie überhaupt passieren. Wobei Verschmutzung ein weitgefasster Begriff ist, unter dem auch  heizwasserspezifische Eigenschaften wie Luftgehalt und Wasserhärte verstanden werden.

Heizwasser Probleme: Sichtbare Verschmutzungen des Heizwassers

Als Erstes sind die Verschmutzungen zu benennen, die im Heizwasser offensichtlich sind. Dazu gehören:

• Metallspäne,
• Sandkörner,
• sogenannte Schweißperlen (wie sie beim Schweißen entstehen – und nicht etwa beim Schwitzen)
• sowie Reste von Dichtungsmitteln.

Solcherlei Verschmutzungen gelangen unter anderem

• bei der Errichtung der Heizungsanlage
• bei Reparaturen daran
• oder über eventuelle Undichten

in den Heizkreislauf. Sie lassen sich vergleichsweise einfach entfernen, zum Beispiel, indem der Heizkreislauf gespült wird oder indem man geeignete Schmutzfilter darin integriert.

Heizwasser Probleme: Luft stört im Heizwasser

Luft im Heizwasser stört den einwandfreien Heizkreislauf. Sie ist entweder im Heizwasser gelöst oder tritt darin in Form von Luftbläschen auf. Es gibt einige Wege, wie Luft überhaupt in den Heizkreislauf gelangen kann:

• Luft verbleibt als eingeschlossene Restluft nach dem Füllvorgang des Heizungskreislaufs mit Heizwasser im Heizwasser.
• Luft gelangt mit dem Füll- und Ergänzungswasser in den Heizkreislauf. Dazu müsst ihr wissen, dass in einem Kubikmeter (1 m³= 1000 Liter) Leitungswasser mit 2 bar Druck und 10 Grad Celsius Temperatur etwa 68 Liter Luft gelöst sind. Wird das Leitungswasser auf 75 Grad Celsius erhitzt, setzt dies etwa 40 Liter Luft davon frei.
• Luft kommt über undichte Stellen in den Heizkreislauf, wenn sich das Heizwasser darin abkühlt, wobei es sich zusammenzieht.
• Luft dringt über ein zu klein dimensioniertes Membranausdehnungsgefäß in den Heizkreislauf ein.
• Luft gelangt bei Änderungsarbeiten an der Anlage in den Heizkreislauf, zum Beispiel beim Austauschen von Heizkörpern.

Ist Luft im Heizwasser beziehungsweise in der Heizungsanlage, kann sie den Heizwasserlauf stören, was zu Problemen bei der gleichmäßigen Wärmeverteilung führen kann. Außerdem fördert sie Korrosionsvorgänge (Rost) und verursacht störende Geräusche.

Größere Luftblasen, die sich naturgemäß an der höchsten Stelle der Anlage oder im oberen Bereich des Heizkörpers sammeln, werdet ihr mit Hilfe passender, vergleichsweise einfacher Entlüftungsventile los. Anders ist das mit den klitzekleinen Luftbläschen, die im strömenden Heizwasser stecken. Die schwimmen viel zu schnell an den Entlüftungsventilen vorbei, als dass sie über diese entschwinden könnten. Um sie aus dem Heizwasser zu kriegen, sind spezielle Entlüftungsventile gefragt,

• die entweder die Strömungsgeschwindigkeit des Heizwassers abbremsen, so dass sich die Luftbläschen aus dem Heizwasser lösen
• oder die das strömende Heizwasser in Rotation (Drehung) bringen, wobei das schwerere Wasser an den Rand des Abscheiders gedrückt wird (Stichwort: Zentrifugalwirkung) und sich die leichteren Luftbläschen in der Mitte der Rotation sammeln und sich von dort fortleiten lassen.

Wichtig: Kommen solche Spezialentlüfter zum Einsatz, solltet ihr darauf achten, dass sie mit sogenannten Lufteintrittssperren ausgestattet sind, damit bei Unterdruck keine Luft in die Anlage eindringt.

Heizwasser Probleme: Hartes Wasser hinterlässt Kesselstein

Zu den verschiedenen Wasserqualitäten gab es im ersten Teil schon einen Absatz. Deshalb hier nur kurz die Kennwerte der einzelnen Wasserhärtegrade im Überblick:

°dH                       Härtebereich

• <= 8,4             weich
• 8,4 bis 14       mittel
• >14                 hart

Wobei die die Wasserhärte als die Konzentration von Ionen von Kalzium und Magnesium definiert wird. Der Gehalt an Kalzium- und Magnesiumsalzen bestimmt demnach die Eigenschaften des Wassers im Allgemeinen und des Heizwassers im Besonderen. Dabei gilt: Je höher der Anteil der Salze ist, desto härter ist das Wasser. Kalzium und Magnesium werden deshalb auch als Härtebildner bezeichnet, ihr Vorhandensein bestimmt die “Gesamthärte” des Heizwassers. Ein sogenannter deutscher Härtegrad (1° dH) entspricht 10 Milligramm (mg) Kalziumoxid oder 7,19 mg Magnesiumoxid pro Liter Wasser.

Hartes Wasser, wie es in gut der Hälfte Deutschlands als Leitungswasser (Trinkwasser) aus dem Hahn kommt,  birgt für Warmwasser- und Heizungsanlagen ein Risiko: Es kann sogenannten Kesselstein bilden. Dabei handelt es sich um eine fest Abscheidung von Kalk, die in Heizkesseln und zugehörigen Rohren passiert, die über einen gewissen Zeitraum mit Wasser gefüllt sind. Kesselstein selbst besteht Großteils aus sogenannten Erdalkalisalzen Kalziumkarbonat und Magnesiumkarbonat.

Wie kommen die Salze in das Heizwasser?

In Oberflächenwasser, welches durch einen Boden fließt, der kalkhaltig ist, lösen sich wegen der gebundenen Kohlensäure (Kohlenstoffdioxid) Kalzium- und Magnesiumverbindungen. Die Summe der Kalzium- und Magnesiumsalze ist landläufig auch unter dem Begriff Gesamthärte des Wassers bekannt.

Wie entsteht Kesselstein (Kalkstein) in der Heizungsanlage?

Wird hartes Wasser erhitzt oder verdampft es gar, entweicht daraus das Kohlendioxid, das gelöste Kalziumhydrogenkarbonat wird zu unlöslichem Kalziumkarbonat (auch als „Kalk“ bekannt) und es kommt zu Ausfällungen, die sich an den Wänden des Gefäßes an bereits bestehenden Kristallisationskeimen niederschlagen. Neben dem Kesselstein bildet sich außerdem weicheres (kalkärmeres) Wasser. Dazu müsst ihr wissen, dass in Heizwasser mit einer Temperatur von 80 Grad Celsius die Kalkbildung um das Sechsfache größer ist als in 40 Grad heißem Heizwasser.

Wie schadet Kesselstein der Anlage?

Auch gut zu wissen: Kesselstein bildet sich vorzugsweise dort, wo die höchsten Temperaturen und die geringsten Fließgeschwindigkeiten sind. Die höchsten Temperaturen sind im Heizkessel auf der sogenannten Wasserseite des Feuerungsraumes anzutreffen. Von festgesetztem Kesselstein wird der Wärmeübergang verschlechtert, es entstehen Spannungen (bevorzugt an Edelstahl-Wärmetauschern), die schließlich zu Rissen und damit zum Springen und Bersten des Kessels führen. Außerdem kann es zu sogenannten Siedegeräuschen kommen.

Solche Ablagerungen bilden auch andernorts in der Heizungsanlage. Infolgedessen

• verengen sie die Querschnitte der Heizungsrohre und ändern somit die Hydraulik der Anlage
• verstopfen sie Pumpen, Ventile und Armaturen
• verschlechtern sie die Wärmeübertragung und -verteilung
• beeinträchtigen sie die Regelung der Anlage

Kurz: Kesselstein reduziert die Effizienz der gesamten Heizungsanlage. So bewirkt ein harter Belag von einem Millimeter Stärke laut der Fachzeitschrift SBZ online „einen Mehraufwand an Primär- und Hilfsenergie von 10 bis 15 Prozent.“ Demzufolge seien es jedoch nicht nur „harte Ablagerungen“, die dem Heizsystem zu schaffen machten. „Weiche Ausfällungen“ wie Calciumphosphat legten sich demzufolge „in Form von Schlamm in den unteren Bereichen von Heizkörpern und Pufferspeichern, aber auch in Fußbodenheizungsrohren ab“ und würden zu Effizienzverlusten, hydraulischen Problemen und bei Stahlbauteilen sogar zu Korrosion führen.

Bedenkt man dazu, dass sich im Zuge der technischen Entwicklung von Heizungsanlagen auch das Füllvolumen, also die Menge an Heizwasser, mit dem die Anlage betrieben wird, vervielfacht hat, kann man sich vorstellen, mit wie viel Härtebildnern man es heute zu tun hat.

Was tun gegen Härtebildner?

Für Heizungsanlagenbesitzer und -betreiber heißt das: Statt hartem Heizwasser ist weiches, sprich: kalkarmes Heizwasser zum Be- und Nachfüllen der Heizungsanlagen zu verwenden. Oder man nutzt chemische Zusätze, sogenannte Inhibitoren. Das sind Stoffe, die die Reaktion zwischen anderen Stoffen verzögern oder verhindern. Dieser Schritt sollte aber einem Experten überlassen werden, denn eine falsche Dosis kann mehr Schaden als Nutzen verursachen.

Foto: Funkenschlag / photocase

Weitere Teile dieser Artikelreihe

Was ist Heizwasser? (1) – Warum Wasser Wärme weiterleitet