Sanitär & Wasser | Unternehmen & Markt | 10.01.2013

10 Fragen – 10 Antworten

Wasserbehandlung ohne Chemie

Was leistet sie wirklich?

Wasserbehandlungsgeräte ohne chemische Zusätze – was leisten sie wirklich gegen unerwünschte Kalkablagerungen oder Korrosion? Obwohl die Wirksamkeit der alternativen Verfahren nachgewiesen ist und die Hersteller umfangreiche Produktlösungen auf den deutschen Markt bringen, gibt es immer wieder Fragen zur „chemiefreien“ Wasserbehandlung. Mit den dazugehörigen Antworten soll etwas Licht in dieses interessante Thema gebracht werden.

  • Kalkablagerungen Sie entstehen in erster Linie bei der Erwärmung von kalkhaltigem Wasser. Mit steigender Temperatur nimmt die Konzentration an Kohlensäure ab, das sogenannte Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht verschiebt sich und es kommt zu einer Übersättigung des Wassers mit Calciumkarbonat Foto: perma-trade

  • Freie Oberflächen Oberflächen z.B. von Wärmetauschern oder Trinkwasserrohren wirken als Kristallkeimbildungszentren und es findet vor allem an diesen Stellen eine Kalkabscheidung statt Foto: perma-trade

  • Wasser ist nicht gleich Wasser Hartes Wasser, das häufig in Deutschland vorkommt, ist sehr kalkhaltig, während die Eigenschaften von weichem Wasser Korrosion begünstigen können Foto: perma-trade

  • Korrosionsschutz Es gibt drei physikalische Methoden: permanentmagnetisch, elektromagnetisch sowie galvanisch Fotos: perma-trade

  • Hohe Temperaturen im Solar-Speicher fördern Verkalkung Bereits eine Verdopplung der Temperatur von 40 auf 80 °C bedeutet eine sechsfache Menge an isolierend wirkendem Calciumkarbonat. Um Solarspeicher ab dem Härtebereich 2 vor Verkalkung zu schützen und somit energieoptimal zu betreiben, sind Kalkschutzgeräte ohne chemische Zusätze bestens geeignet Foto: perma-trade

  • Modernes Kalkschutzsystem Der „permasolvent primus“ von perma-trade (www.perma-trade.de) verzichtet vollständig auf chemische Zusätze. Dabei bleiben die natürliche Qualität des Trinkwassers mit seinen wertvollen Mineralien sowie der Kalkgehalt unverändert. Doch der Kalk lagert sich mit dem „chemiefreien“ Gerät nicht mehr in den Rohren und an den Heiz­elementen ab perma-trade

1) Welche Rolle spielt eigentlich die Wasserhärte?

Das von den Wasserversorgungsunternehmen in Deutschland gelieferte Trinkwasser unterliegt strengsten regelmäßigen Kontrollen und ist sowohl chemisch als auch hygienisch in einem einwandfreien Zustand. Dennoch gibt es innerhalb der Richtwerte der deutschen Trinkwasserverordnung ein breites Spektrum unterschiedlicher Wasserqualitäten. Sie lassen sich unter anderem durch die Wasserhärte, die in „Grad deutscher Härte“ (°d) gemessen wird, genauer beschreiben. Im Zuge der internationalen Harmonisierung setzt sich jedoch immer mehr die Bezeichnung „Summe Erdalkalien in mol/m3“ durch. Nach dem Waschmittelgesetz werden drei Härtebereiche unterschieden: von weichem Wasser bis 8,4 °d (bzw. 1,5 mmol), über den mittleren Härtebereich zwischen 8,4 °d und 14 °d (bzw. 2,5 mmol), bis hin zu hartem Wasser ab 14 °d (bzw. 2,5 mmol). Letzteres fließt nach wie vor aus den meisten Zapfstellen Deutschlands. Die Härte des Wassers ergibt sich also aus der Summe der im Wasser vorhandenen Erdalkali-Ionen Calcium und Magnesium.

2) Was bewirkt Kalk im Wasser?

Hartes Wasser mit einer höheren Magnesium- und Calciumkonzentration ist für den menschlichen Körper eher förderlich, in technischer Hinsicht hat der im Wasser gelöste Kalk aber Nebenwirkungen. Denn was dem Körper gut tut, kann Wasserleitungen und Haushaltsgeräten schwer zusetzen. Kalkflecken auf Armaturen und Fliesen sowie erhöhte Energiekosten durch Kalkablagerungen auf Heizelementen sind hier in erster Linie zu nennen. Selbst eine dünne Kalkschicht von nur rund 3 mm auf einem Wärmetauscher verursacht bereits einen Energieübertragungsverlust von mehr als 20 %. Ganz zu schweigen von den Kosten eines Rohrverschlusses durch Verkalkung. Kalkablagerungen entstehen in erster Linie bei der Erwärmung von kalkhaltigem Wasser. Mit steigender Temperatur nimmt die Konzentration an Kohlensäure ab, das sogenannte Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht verschiebt sich und es kommt zu einer Übersättigung des Wassers mit Calciumkarbonat. Befinden sich jetzt freie Oberflächen, z.B. eines Wärmetauschers oder des Trinkwasserrohrs in der Nähe, so wirken diese als Kristallkeimbildungszentren und es findet vor allem an diesen Stellen eine Kalkabscheidung statt.

3) Gibt es auch bei modernen

Leitungsmaterialien Kalkablagerungen?

Es ist bekannt, dass es in Gebieten mit hartem Wasser bei verzinkten Stahlrohren bzw. Kupferrohren zu Querschnittsverringerungen im Rohr durch Belagsbildung kommen kann. Weniger bekannt ist jedoch, dass gelegentlich auch in Kunststoff- oder Edelstahlrohren unerwünschte Ablagerungen entstehen können. Vor allem die glatte organische Oberfläche von Kunststoff erschwert die Belagsbildung deutlich. Kommt es dann aber doch zu Kalkablagerungen, besteht leicht die Gefahr eines „Rohrinfarkts“. Aufgestaute, abgeplatzte Kalkablagerungen verkleben an schwach durchströmten Abschnitten und können somit im Extremfall das Trinkwasserrohr komplett verstopfen. Dieses Schadensbild tritt am ehesten an Übergängen in senkrechte Leitungsführungen auf, in denen sich diese Halbschalen ansammeln und durch weitere Kalkausscheidungen miteinander „verkleben“.

4) Wie funktioniert Kalkschutz

ohne chemische Zusätze?

Charakteristisch für eine Wasserbehandlung ohne chemische Zusätze ist, dass die natürliche Wasserqualität einschließlich der Mineralstoffe Calcium und Magnesium erhalten bleibt. Dem Trinkwasser werden also weder Inhaltsstoffe entzogen noch hinzugefügt. Die vom DVGW nach dem Arbeitsblatt W 510 erfolgreich getesteten Geräte arbeiten nach dem Prinzip der Kristallkeimbildung und greifen lokal in das Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht ein. Kalk haftet dann – vereinfacht ausgedrückt – nicht mehr auf den metallischen Rohrwandungen oder den Wärmetauschern, sondern auf den im Wasser suspendierten winzigen Impfkristallen. Die Kunst besteht also darin, möglichst viele „Nanokristalle“ pro Zeiteinheit zu produzieren. Übersteigt die Oberfläche aller Impfkristalle die Oberfläche der Heizelemente bzw. der Rohrinnenwand um ein Vielfaches, so ist die Wahrscheinlichkeit, dass sich das Calciumkarbonat am Heizelement ablagert, verschwindend gering. Der im Wasser gelöste Kalk setzt sich demzufolge nicht in den Rohrleitungen oder im Warmwasser-Speicher bzw. in den Armaturen ab, sondern wird einfach mit dem Wasserfluss ausgespült.

5) Was genau ist Kalkschutz

mit DVGW-Zertfizierung?

Eingangsvoraussetzung für den Erhalt eines DVGW-Prüfzeichen ist zunächst der Wirksamkeitsnachweis nach Arbeitsblatt W 512. Anschließend ist eine Gebrauchs­tauglichkeitsprüfung nach Arbeitsblatt W 510 notwendig. Mit der W 510 werden erstmalig die Anforderungen an die Gebrauchstauglichkeit (Volumenströme 1-20 l/min), Beschaffenheit, Betriebssicherheit und Hygiene von Kalkschutzgeräten festgelegt und die Prüfungen angegeben.

Zudem werden nach Arbeitsblatt W 510 geprüft:

■ Erhalt der Wasserqualität, d.h. keine nennenswerte Veränderung, insbesondere die theoretisch mögliche Gasentwicklung sowie Nitritbildung bei stromgebundenen Geräten.

■ Festigkeit (inkl. Druckstoß), Dichtheit, Temperaturbeständigkeit, Druckverlust, Geräuschentwicklung, elektrische Sicherheit, Eigensicherheit.

■ Einbau-, Betriebs- und Wartungsanleitung sowie die Kennzeichnung des Gerätes.

6) Welche Einsatzbereiche gibt

es für Kalkschutzsysteme?

Der Haupteinsatzbereich liegt im Schutz der Trinkwasserinstallation vor Kalkablagerungen in Gebäuden aller Art und Größe. Aber gerade in der heutigen Zeit, in der ein verantwortungsvoller Umgang mit der Ressource Energie zu einer Notwendigkeit geworden ist, wird Kalkschutz auch aus Energieeffizienzgründen wichtiger.

Rund die Hälfte des Trinkwassers in Deutschland gilt als hart und Kalk setzt sich überwiegend auf Heiz­elementen ab. Auf Grund der schlechten Wärmeleitfähigkeit von Kalk wirkt dieser wie ein Isolator und beeinträchtigt die Energieübertragung von Wärmetauschern. Die Folge sind neben den erhöhten Energiekosten zusätzliche Aufwendungen für Wartung und Entkalkung. Und bei Solaranlagen – bei denen hohe Temperaturen im Speicher üblich und auch gewünscht sind – ist noch ein weiteres Phänomen zu beachten: Schon eine Verdopplung der Temperatur von 40 auf 80 °C bedeutet eine sechsfache Menge an isolierend wirkendem Calciumkarbonat in der vergleichbaren Zeit. Um Solarspeicher ab dem Härtebereich 2 vor Verkalkung zu schützen und energieoptimal zu betreiben, sind Kalkschutzgeräte ohne chemische Zusätze geeignet.

7) Gibt es Folgekosten bei „chemiefreien“ Kalkschutzgeräten?

Moderne Kalkschutzsysteme sind grundsätzlich wartungsfrei, besitzen aber eine elektronische Steuerung und benötigen Strom. Bei einem Einfamilienhaus kann man im Stand-by-Betrieb mit weniger als 5 W und bei Wasserentnahmen mit Werten von 25 bis zu 60 W, abhängig vom jeweiligen Gerätetyp und Hersteller, rechnen. Des Weiteren ist ein Austausch der Wirkeinheiten erforderlich. Das Austauschintervall beträgt bei einem Einfamilienhaus mit einem durchschnittlichen Wasserverbrauch von ca. 130 m³/Jahr je nach Hersteller und Gerätetyp max. fünf Jahre.

8) Wo ist der Unterschied zur

konventionellen Enthärtung?

Mit dem klassischen Ionenaustauscher gibt es ein bewährtes Verfahren, mit dem die Härtebildner Calcium und Magnesium gegen Natrium­ionen ausgetauscht und somit weitestgehend aus dem Wasser entfernt werden. Weitestgehend deshalb, da die Trinkwasserverordnung zwar keinen Wert für die Resthärte mehr vorgibt, jedoch sollte das Trinkwasser nicht auf 0 °d enthärtet werden. Von Herstellerseite wird oftmals eine Komforteinstellung nach individuellen Bedürfnissen bzw. eine Resthärte von ca. 5 bis 8 °d empfohlen, wobei bei sehr hartem Wasser der Grenzwert für Natrium in der Trinkwasserverordnung restriktiv wirkt und das Thema Korrosionsschutz bei metallischen Leitungen beachtet werden sollte. Der Unterschied zur „chemiefreien“ Methode liegt also in der grundlegenden Vorgehensweise: Bei der Enthärtung wird aus hartem Wasser weiches gemacht und somit die chemische Zusammensetzung des Trinkwassers verändert. Die Folge sind weniger Kalkablagerungen und somit auch reduzierte Energiekos­ten bei kontinuierlichen Betriebskosten für Strom und Salz.

9) Kann man Kalkschutzsysteme auch zur Rohrsanierung einsetzen?

Eine Rohrsanierung ist mit diesen Verfahren nur bedingt möglich. Kalkschutzsysteme können unter Umständen zu einem Abtrag von Inkrustationen beitragen, aber grundsätzlich ist eine Spülung der Installation sinnvoll und empfehlenswert. Anschließend können die Trinkwasserleitungen mit einem Kalkschutzsystem vor erneuter Verkalkung geschützt werden.
 

10) Wie funktioniert

„chemiefreier“ Korrosionsschutz?

Trotz des Einsatzes moderner Installationswerkstoffe stellt der Bereich Korrosionsschutz immer noch eine große Herausforderung für das Sanitär-Fachhandwerk dar, mit mehr als 1,1 Mio. Leitungswasserschäden pro Jahr in Deutschland. Man unterscheidet drei physikalische Wasserbehandlungsmethoden: das permanentmagnetische, das elektromagnetische sowie das galvanische Verfahren, wobei das Letztere nicht mehr als rein physikalisch zu bezeichnen ist. Beim permanentmagnetischen Verfahren durchströmt das zu behandelnde Wasser Magnetfelder mit alternierender Polarität, die von Permanentmagneten erzeugt werden. Durch eine Veränderung der Wasserstruktur wird die Bildung einer homogenen Deckschicht – der Korrosionsschutzschicht – auf einem Metallrohr begünstigt.

Elektromagnetische Verfahren, auch unter dem Namen „Wickler“ bekannt, generieren Magnetfelder mit Hilfe elektrischer Spulen. Ein Grenzfall stellt das galvanische Funktionsprinzip dar. Hier wird eine Potenzialdifferenz zwischen einer Opferanode aus Zink und der Kathode in Form eines edleren Metalls aufgebaut. Somit löst sich die Zinkanode auf und begünstigt die Ausbildung einer Schutzschicht.

Autor: Dipl.-oec. Markus Kurz,

Leonberg

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