Geschlossene Systeme gem. VDI2035


Für Trinkwassererwärmungsanlagen und Warmwasser-Heizungsanlagen

Blatt 1 – Steinbildung

Die Richtlinie VDI 2035 Blatt 1 gilt für Trinkwassererwärmungsanlagen nach DIN 4753 und für Warmwasser-Heizungsanlagen nach DIN EN 12828 innerhalb eines Gebäudes, wenn die Vorlauftemperatur bestimmungsgemäß 100 °C nicht überschreitet. Außerdem gilt diese Richtlinie für Anlagen des Wärmecontracting, bei denen Gebäudekomplexe versorgt werden, wenn sichergestellt wird, dass während der Lebensdauer der Anlage das Ergänzungswasservolumen höchstens das Doppelte des Füllwasservolumens beträgt. Andernfalls ist, wie für Industrie- und Fernwärmeheizanlagen, das AGFW-Arbeitsblatt FW 510 oder das VdTÜV-Merkblatt TCh 1466 zu berücksichtigen.

Blatt 2 - Wasserseitige Korrosion

Die Richtlinie VDI 2035 Blatt 2 gilt für Warmwasser-Heizungsanlagen nach EN 12828 innerhalb eines Gebäudes, wenn die Vorlauftemperatur bestimmungsgemäß 100 °C nicht überschreitet. Außerdem gilt diese Richtlinie für Anlagen des Wärmecontractings, bei denen Gebäudekomplexe versorgt werden, wenn sichergestellt wird, dass während der Lebensdauer der Anlage das Ergänzungswasservolumen höchstens das Zweifache des Füllwasservolumens beträgt. Andernfalls ist, wie für Industrie- und Fernwärmeheizanlagen, das Arbeitsblatt AGFW FW 510 oder Merkblatt VdTÜV MB TECH 1466 zu berücksichtigen. Diese Richtlinie gibt Hinweise und formuliert in Einzelfällen Anforderungen zur Minderung der heizungswasserseitigen Korrosionswahrscheinlichkeit in Warmwasser-Heizungsanlagen.

1. Die Technische Regel VDI 2035

Aufgrund einer immer kompakteren Bauweise von Heizgeräten reagieren insbesondere die Wärmeerzeuger sensibel auf hartes und korrosives Füllwasser. So führen höhere Wärmebelastungen und kompaktere Wärmetauscher zu höheren Oberflächentemperaturen und somit zur Bildung von Kalkablagerungen, die eine gute Wärmeübertragung vereiteln. Schon geringe Kalkablagerungen können durch ihre isolierende Wirkung zu Spannungsrissen und damit undichten Wärmetauschern führen. Daneben reagieren verwendete Werkstoffe wie Aluminium oder Edelstahl äußerst empfindlich auf Sulfate oder Chloride. Unbehandeltes Trinkwasser ist daher in der Regel oft ungeeignet zur Befüllung der Heizungsanlage. Um Schäden durch ungeeignetes Heizwasser zu vermeiden, wurden mit der Technischen Regel VDI 2035 klare und verbindliche Anforderungen für das Heizwasser definiert.

1.1. Kernziele der VDI 2035

• Vermeidung von Steinbildung (VDI 2035 Blatt 1)
• Vermeidung von wasserseitig verursachten Korrosionsschäden (VDI 2035 Blatt 2)

1.2. Wasserbehandlung nach VDI 2035

Hinsichtlich der Behandlung des Heizwassers gibt die VDI 2035 mehrere Möglichkeiten vor: Enthärtung, Härtestabilisierung, Härtfällung, Enthärtung und Entsalzung. Die VDI 2035 benennt die Enthärtung und dei Entsalzungals bevorzugte Verfahren, bei denen die im Wasser enthaltenen Calcium- und Magnesiumionen bzw. alle ionogenen Stoffe entfernt werden. Nur das durch Enthärtung und Entsalzung vollentsalzte (VE) Heizwasser bietet somit optimale Voraussetzungen, um störende Ablagerungen und Korrosion im Heizkreis zu vermeiden. Deshalb wird für smartblock-BHKW zumindest enthärtetes Heizwasser vorgeschrieben, aber vollentsalztes Heizwasser dringend empfohlen.

1.3. Vorteile von VE-Heizwasser:

• durch die Entfernung der Härtebildner hat vollentsalztes Wasser eine Härte von ~0,001°dH, wodurch Schäden durch Kalkstein vorgebeugt wird.
• durch die Entfernung von Chloriden, Sulfaten und Nitraten wird Korrosion und unlöslichen Ablagerungen vorgebeugt.
• durch die Entfernung aller austauschbaren Ionen sinkt die elektrische Leitfähigkeit auf <10μS/cm, wodurch Korrosion nur unwahrscheinlich langsam stattfinden und ein höherer Sauerstoffgehalt im Wasser toleriert werden kann.
• durch die Entfernung auch von Kohlensäure und Kieselsäure liegt der pH-Wert im neutralen Bereich und kann sicher eingestellt werden.
• In der Regel ist eine Zugabe von Chemikalien nicht erforderlich. Nur wenn der pH-Wert nach der vorgeschriebenen Kontrolle (8 bis 12 Wochen) nicht im Bereich von pH 8,2 bis pH 8,5 liegt, ist eine Konditionierung erforderlich.
• Absolute Rechtssicherheit für den Installateur der Anlage. Die Anforderungen von KW Energie, der VDI 2035-1 und -2 sowie des gemeinsame Arbeitsblatts von BDH und ZVSHK werden erfüllt.

1.4. Verantwortung für das Heizwasser

Mit Inkrafttreten der VDI 2035 Blatt 2 im August 2009 wird erstmals eine Regelung hinsichtlich der Zuständigkeit für das Heizwasser getroffen. Grundsätzlich ist der Betreiber einer Anlage für den ordnungsgemäßen Zustand seines Heizwassers verantwortlich. Da der Betreiber für gewöhnlich ein Laie ist, wird aber der Planer bzw. der SHK-Fachbetrieb in die Pflicht genommen. Somit tragen Heizungsfachleute die Verantwortung für die vorgeschriebene Qualität von Füll- und Ergänzungswasser in Heizsystemen. Das ist unter Umständen eine echte Herausforderung, denn bei Nichteinhaltung der vorgeschriebenen Wasserhärte und des pH-Wertes kann es zu Steinbildung und wasserseitig verursachten Korrosionsschäden kommen – und dafür muss der Heizungsfachmann im Schadensfall haften!

1.5. Befüllung der Heizungsanlage mit vollentsalztem Heizwasser

Die Befüllung erfolgt sinnvollerweise über eine fest installierte Befüllarmatur, die sowieso zur Nachspeisung von Heizwasser benötigt wird. An der Befüllarmatur wird z. B. eine mit Mischbettharz gefüllte Mehrwegpatrone (Vollentsalzung) angeschlossen. Die erforderliche Größe der Mehrwegpatrone wird von der erforderlichen Wassermenge und der Leitfähigkeit des Füllwassers bestimmt. Mobile Befüllarmaturen oder die Befüllung mit extern aufbereitetem Heizwasser sind auch möglich.

1.6. Nachspeisung von Heizwasser

Im Laufe der Zeit lässt selbst bei der besten Heizungsanlage der Druck des Heizwassers langsam aber sicher nach. Die erforderliche Nachspeisung von Heizwasser muss über eine zugelassene Nachspeisearmatur erfolgen. Die Nachspeisearmatur besteht im Wesentlichen aus Systemtrenner, Druckminderer, Wasserzähler, Vollent-salzungskartusche und Absperrhähnen. Nur so ist sichergestellt, dass die Forderungen der VDI 2035 bezüglich der Füllwasserqualität sowie der DIN EN 1717 bezüglich der Sicherheit erfüllt werden. Die Nachspeisung des Heiz-wassers muss ggf. im Anlagenbuch dokumentiert werden. Abbildung: Beispiel einer Befüll- und Nachspeisearmatur Quelle Firma Grünbeck

1.7. Dokumentationspflicht

In der VDI 2035 wird gefordert, dass für Anlagen mit einer Kesselleistung >50 kW ein Anlagenbuch anzulegen und zu führen ist. Hierin sind unter anderem die Füllwassermenge, die Gesamthärte, die Leitfähigkeit und der pH-Wert bei Erstbefüllung und bei den vorgeschriebenen Wiederholungsprüfungen zu dokumentieren. Die Nachprüfung nach 8 bis 12 Wochen, die Ergänzungswassermengen und die Wasserwerte des Ergänzungswassers müssen ebenfalls dokumentiert werden. Kann der Betreiber die entsprechenden Dokumente in einem späteren Schadensfall nicht vorlegen, haben die Versicherung und der Hersteller der defekten Bauteile u.U. ein Leistungsverweigerungsrecht. Dieses Leistungsverweigerungsrecht beruht auf einer Vermutung, dass der eingetretene Schaden auf eine fehlerhafte Wasserbehandlung zurückzuführen ist.

2. Begriffe und Messtechnik

2.1. Was ist die Wasserhärte?

Unter Wasserhärte wird die Konzentration von Calcium- und Magnesium- Ionen verstanden. Je höher deren Anteil, desto härter ist das Wasser. Calcium und Magnesium werden deshalb auch als Härtebildner bezeichnet. Ihr Vorhandensein bestimmt die Gesamthärte. Angegeben wird die Wasserhärte in °dH (deutscher Härte) oder in mol/m³ (=Mengeneinheit). Die VDI 2035 lässt je nach Heizleistung und spezifischem Anlagenvolumen unterschiedliche maximale Wasserhärten zu (siehe Tabelle). Blockheizkraftwerke werden in der Regel immer in Verbindung mit einem Pufferspeicher betrieben, was zur Folge hat, das wir nahezu immer über 50 Liter Heizungsfüllwasser pro kW Heizleistung liegen. Somit ist für uns nach VDI 2035 die rechte Spalte mit maximal 0,11 °dH gültig. Eine Überschreitung der Wasserhärte führt zu Kalkablagerungen im Abgaswärmetauscher und damit zu dessen Zerstörung. Für die zuverlässige und langfristige Funktion der smartblock-BHKW wird auch bei geringeren Heizwasserfüllmengen eine Wasserhärte von maximal 0,11 °dH (in der Praxis <0,5°dH)gefordert!

2.2. Was ist die Leitfähigkeit?

Die Leitfähigkeit ist eine Kenngroße für die Reinheit des Wassers. Die elektrische Leitfähigkeit von Wasser hängt vom Salzgehalt des Wassers ab, da nur die Ionen der Salze elektrischen Strom im Wasser leiten. Je höher der Leitwert, desto höher ist der Anteil an gelösten Salzen (z.B. Calcium, Magnesium, Natrium, Chlorid, Nitrat). Angegeben wird die Leitfähigkeit in μS/cm (micro Siemens pro cm). Nach der VDI-Richtlinie 2035 kann eine Leitfähigkeit von >100 μs/cm3 nur toleriert werden, wenn eine sehr geringe Sauerstoff konzentration (I0,02 mg/l) vorliegt. Durch den Einsatz von vollentsalztem Wasser (Härte ~0 °dH, Leitfähigkeit I100 μs/cm3) wird eine geringe Leitfähigkeit erreicht. Unter Umständen ist beim Einsatz von vollentsalztem Wasser nach Kontrolle des pH-Wertes im Heizwasser nach ca. 8 bis 12 Wochen ein entsprechender Vollschutz einzufüllen. So wird die Anlage dauerhaft vor Korrosion geschützt. Der empfohlene Leitfähigkeit-Wert beträgt maximal 100 μS/cm. Dies entspricht nach VDI 2035 salzarmen Heizwasser.

2.3. Was ist der pH-Wert?

Der pH-Wert ist ein Maßstab für den Säuregrad. Er zeigt an, ob eine wässrige Flüssigkeit sauer (Säure), basisch (Lauge) oder neutral reagiert. pH-Werte unter 7 zeigen Säuren an, je kleiner die Zahl, desto stärker die Säure. Werte über 7 zeigen Laugen (Basen) an, je höher die Zahl, desto stärker die Lauge. Reines Wasser hat genau pH 7, es ist weder Säure noch Lauge. Bei fast allen Korrosionsprozessen spielt der pH-Wert eine entscheidende Rolle. Ein zu hoher und ein zu niedriger pH-Wert führen zu Korrosion an den wasserführenden Bauteilen. Die VDI 2035 bennent den zulässigen pH-Wert bei 20°C Heizwassertemperatur im Bereich von minimal 8,2 bis maximal 10,0. Der Bereich muss jedoch bei Verwendung von Bauteilen, die aus Aluminium- und Aluminium-Legierungen (pH-Wert-Bereich von 6,5 bis 8,5 bzw. max. 9,0) bestehen, eingeschränkt werden. Der vorgeschriebene ideale pH-Wertebereich für smartblocks liegt zwischen 8,2 und 9,0 .

2.4. Wie werden die Werte gemessen?

Die Messung der Leitfähigkeit und des pH-Werts erfolgt mit einfachen digitalen Messgeräten. Beide Messwerte können mit einem Messgerät erfasst werden. Die exakte Wasserhärte kann nur durch aufwändige Laboruntersuchungen ermittelt werden. In der Praxis reicht es aber aus, die Wasserhärte durch Titrieren zu bestimmt. Mit einer entsprechenden Wasserprüfeinrichtung kann durch Titrieren eine Genauigkeit von bis zu 0,1°dH erreicht werden. In der Praxis kann jedoch mit der üblichen komplexometrischen Titration (Tropfen bis Farbumschlag) bei doppelter Wassermenge ein Wert von <0,5°dH noch ausreichend genau bestimmt werden. Dies ist unserer Meinung nach für die Messung der Wasserhärte in der Praxis ausreichend.

3. Anforderungen an die Heizwasserqualität für smartblocks

ACHTUNG:

Die Nichteinhaltung der vorgeschriebenen bzw. ausreichenden Grenzwerte führt zu Schäden am BHKW und zum Verlust der Gewährleistung.

Parameter vorgeschrieben ausreichend empfohlen
Wasserhärte < 0,11 °dH < 0,5 °dH
pH-Wert 8,2-9,0
Leitfähigkeit < 100 μS/cm