Heizungswasseraufbereitung
ÖNORM H 5195 1 Ausgabe 01.07.2016 Wärmeträger für haustechnische Anlagen Verhütung von Schäden durch Korrosion und Steinbildung in geschlossenen Warmwasser - Heizungsanlagen Grünbeck Prozesstechnik GmbH Firmensitz : 1200 Wien Leithastraße 25 Tel. +43 1 3329416 office@gruenbeck.at Niederlassung : 4060 Leonding Herderstraße 4 Tel. +43 732-90600 linz@gruenbeck.at
Kurzportrait Grünbeck Gründung im Jahr 1949 Entwicklung, Design, Konstruktion, Fertigung und Vertrieb von Komponenten und schlüsselfertigen Lösungen für Wasser- und Abwassertechnik Über 60 Vertriebs- und Kundendienstpartner im In- und Ausland 700 Mitarbeiter weltweit Geschäftseinheiten Haustechnik Badewasser Hygiene/Gesundheitswirtschaft Getränke- und Lebensmittelindustrie Energiezentralen Wasserversorgung Medizinprodukte Tafelwasser
Heizungsanlagen und Wasserqualität früher tonnenschwere Hundehütten Kesselwandungen bis zu 20 mm Wärmeübertragungsfläche sehr groß vergleichsweise wenig Füllvolumen/kW große Strömungskanäle wenig Wasserinhalt massive Korrosionsvorgänge schwarzes Wasser duftendes Wasser durch Rostschlamm
Warum heute Heizungswasser aufbereiten? weiter fortgeschrittene Entwicklung der Heiztechnik gewachsener Kenntnisstand über Schadensursachen und Möglichkeiten für Ihre Vermeidung höhere auf die installierte Heizleistung bezogene Anlagenvolumina ( Pufferspeicher ) Entwicklung der Heiztechnik zu kompakteren Wärmeübertragungsflächen Trend zu Mehrkesselanlagen
Die neue ÖNORM H 5195-1 ersetzt die Norm von 2010, die technisch überarbeitet wurde. Die wesentlichen Änderungen sind nachfolgend angeführt. Die Grenzwerte für die Gesamthärte beziehen sich auf den Wasserinhalt und zusätzlich auf die Leistung der Heizungsanlage. Die Entgasung des Wärmeträgers und die Kreislauffiltrationwurden berücksichtigt. Die ÖNORM H 5195 besteht aus folgenden Teilen. Teil 1 : Verhütung von Schäden durch Korrosion und Steinbildung Teil 2 :Frostschutz in Heizungsanlagen und sonstigen Anlagen mit Wärmeträgern Teil 3 : Geschlossene Kaltwasser-und Kühlwassersysteme
Anwendungsbereich Diese ÖNORM stellt Anforderungen an die Planung, die Errichtung und den Betrieb zur Verhütung von Korrosionsschäden, Steinbildung und Ablagerungen in geschlossenen Warmwasser-Heizungsanlagen fest. Diese Norm ist für neu zu errichtende Anlagen anzuwenden. Zusätzliche Maßnahmen für bestehende Anlagen sind unter Abschnitt 9 beschrieben. Für Fernwärmenetze gelten die Richtlinien des Netzbetreibers Werden vom Hersteller der Heizungsanlage oder vom Erzeuger der Komponenten über die Anforderungen dieser Norm hinausgehende Festlegungen getroffen sind diese einzuhalten. Wird diese ÖNORM auch auf bestehende Anlagen angewendet, so ist zu prüfen, ob die Betriebsverhältnisse den in dieser ÖNORM festgelegten Anforderungen entsprechen. Bei Abweichungen ist zu klären, ob verfahrenstechnische und konstruktive Anpassungen durchzuführen sind.
Planungs- und Ausführungshinweise Für die Beurteilung des Korrosionsverhaltens sind zu berücksichtigen : Allgemeine Planungshinweise Die zur Verfügung stehende Wasserqualität. Verwendung der geeigneten Werkstoffe für die Heizungswasser führende Seite. Verträglichkeit der eingebauten Werkstoffe untereinander. Vorgesehene Betriebsweise (zb. teilweise oder gänzliche Stilllegung). Richtige Auslegung und ordnungsgemäße Ausführung der Anlage ( gemäß ÖNORM H 5151-1 ). Aufeinanderfolge von Fertigstellung, Druckprobe, Spülung und IBN ohne größere Intervalle. Einhaltung der Anforderungen an das Heizungswasser, das Füll- und das Ergänzungswasser.
Planungs- und Ausführungshinweise Verschmutzung Schmutz und andere Verunreinigungen (Fremdpartikel) stellen beachtliche Korrosionsfaktoren dar, daher ist das Einbringen von Verunreinigungen in das Heizungssystem zu vermeiden. Dies wird unter anderem durch Verwendung von sauberen und normgerechten Rohrmaterialien sowie durch saubere handwerkliche Fertigung erreicht. Spülstutzen Spülstutzen sind im Vorlauf und im Rücklauf in DN 50 auszuführen. Bei einer Leitungsdimension kleiner als DN 50 ist der Spülstutzen gleich groß wie die Leitungsdimension auszuführen.
SPÜLSTUTZENSCHEMA
Kreislauffilter und Schlammabscheider Da ab einer Nennweite über DN 50 eine Spülung auf Grund geringer Fließgeschwindigkeiten in den meisten Fällen nicht möglich ist, ist ab DN 50 ein Filter oder Schlammabscheider mit einer Filterschärfe 50µm in der Rohrdimension im Hauptstrom einzusetzen. Weiters wird auch bei Dimensionen unter DN 50 ein Einbau empfohlen. Bei Anlagen mit Eisenwerkstoffen sind vorzugsweise Filter oder Schlammabscheider mit Magneten einzusetzen. Die Reinigung der Filter ist in den Wartungsplan aufzunehmen. Eine Differenzdruckmessung am Filter wird empfohlen.
Sauerstoff bei Stahl, Grauguss und Mischinstallationen führt Sauerstoff zu Korrosionen. Abhilfe durch ausreichende Dimensionierung des Ausdehnungsgefäßes, richtiger Anlagendruck und Systemtrennung und/oder Einsatz von Inhibitoren.. Druckhaltung Die Druckhaltung ist gemäß ÖNORM H 5151-1 auszuführen, sodass ein Eindringen von Gasen unterbunden wird.. Entgasung Bei der Befüllung der Anlage lassen sich nicht alle Gase ( Sauerstoff, Stickstoff und Kohlenstoffdioxid ) vollständig entfernen. Mittels Mikroblasenabscheider oder durch Druckentspannung des Wärmeträgers lassen sich die gelösten Gase deutlich reduzieren.
Elektrochemische Prozesse Durch die Verwendung von Materialien mit unterschiedlichen Normalpotentialen entsteht eine galvanische Korrosion, wenn diese Bauteile untereinander in leitender Verbindung stehen. Leitfähigkeit Die im Wasser gelösten Salze wirken als Elektrolyte und beschleunigen den Korrosionsvorgang, der zu Lochfraß führt. Spannungsreihe Metalle Material Volt Aluminium - 1,70 Zink - 0,76 Eisen - 0,44 Cadmium - 0,40 Nickel - 0,25 Wasserstoff +/- 0 Kupfer + 0,34 Sauerstoff + 0,41 Silber + 0,80 Gold + 1,40 unedler edler
Galvanische Elemente (2) Galvanische Korrosion kann durch folgende Maßnahmen verhindert werden: Vermeidung von Kontakten zwischen Materialien mit stark unterschiedlichen Normalpotentialen. Verwendung von entsalztem Wasser - Salzarme Fahrweise laut VDI 2035 < 100 µs/cm Beispiel: Material Al - 1,70 Volt Material Cu + 0,34 Volt Differenzspannung 2,04 Volt
Spülwasser : Wasserbeschaffenheit Das zur Spülung verwendete Wasser mußklar, farb-und geruchlos, frei von Schwebstoffen > 25µm sein. Füllwasser : Als Füllwasser ist Wasser, klar, farb-und geruchlos, frei von Schwebstoffen > 25µm einzusetzen. Die wasserchemischen Parameter haben den Festlegungen in der ÖNORM gemäß Tabelle 1 sowie 5.3 zu entsprechen und sind durch eine aktuelle Analyse zu belegen. Ergänzungswasser : Als Ergänzungswasser sollte Wasser, frei von Schwebstoffen über 25µm verwendet werden. Es sind die Wasserchemischen Parameter gemäß Tabelle 1 sowie 5.3 einzuhalten. Die Menge des Ergänzungswassers ist zu erfassen und zu dokumentieren, die Konzentration an Schutzstoffen ist zu überprüfen und bei Bedarf zu ergänzen. Wenn wesentliche Anlagenteile wiederholt gefüllt werden ist auch bei Anlagen unter 200 KW das Füll-bzw. Ergänzungswasser auf 0,6 dhzu enthärten oder zu entsalzen. Bei Leckagen die nicht sofort abgedichtet werden können, gilt das selbe. Entspricht die Qualität des Heizungswassers den Anforderungen der ÖNORM H 5195-1 sollte es bei Entleerung gespeichert und zur Wiederbefüllung verwendet werden. Bei Heizungsanlagen < 50 kw darf einmal jährlich das halbe Volumen des Expansionsgefässes mit Trinkwasser nachgefüllt werden.
Heizungswasser Das Wasser sollte frei von sichtbaren Verunreinigungen klar und ohne Schwebstoffe sein. Die Farbe und Geruch dürfen durch den Einsatz von Zusatzstoffen verändert sein. Das Heizungswasser muss den Anforderungen gemäß Tabelle 1 sowie 5.3,5.4, 5.5 und 5.6 entsprechen. Gesamthärte Die Gesamthärte ist abhängig von der Anlagenleistung, dem spezifischen Wasserinhalt und dem System der Wärmebereitstellung.
Tabelle 1 - Höchstzulässige Gesamthärte des Füllwassers für Warmwasser -Heizungsanlagen Spezifischer Wasserinhalt der Anlage < 50 l/kw Gesamtleistung der Wärmebereitstellung Summe Erdalkali Grad Deutscher Härte 50 KW 1,0 mmol/l 5,6 dh > 50 KW bis <200 KW 0,5 mmol/l 2,8 dh > 200 KW 0,1 mmol/l 0,6 dh Spezifischer Wasserinhalt der Anlage > 50 l/kw alle 0,1 mmol/l 0,6 dh a Gemäß dem geltenden SI System wird die Summe der Erdalkalien in mmol/l b Die nicht mehr gültige Angabe Grad Deutsche Härte dient lediglich zur Information.
Wasserchemie Heizung Calcuimcarbonatabscheidung Kesselwandung zu erwärmendes Heizwasser T T T T T Feuerung 90 95 100 250 500
Wasserchemie Heizung Calciumcarbonatabscheidung Calciumcarbonatbeläge verhindern den Wärmeübergang! T T T T T Bereits eine 1 mm dicke Kalkschicht benötigt 10 % mehr Energie! 90 95 150 250 500
Kalkmenge in 1m³-Füllwasser 600 500 400 357 300 200 100 0 0 5 10 15 20 25 30 Gesamthärte ( dh) Menge an gelöstem Kalziumkarbonat (Gramm)
Anleitung zur Tabelle 1 1 Gesamten Heizungswasserinhalt durch die Leistung des kleinsten Wärmebereitstellers dividiert ergibt den spezifischen Wasserinhalt in l/kw 2 Entsprechend der Leistung des WBS die höchstzulässige GH in der jeweiligen Spalte ablesen. BEISPIEL : 20 kw Heizleistung und 1200 l Systeminhalt 1200 l : 20 kw = 60 l/kw ergibt in der Tabelle 1 < 0,6 dh
Was bedeutet dies nun in der Praxis? Beispiel: Solarunterstützung Heizungsanlage Heizsysteminhalt ca. Pufferspeicherinhalt Rohwasser 3,57 mol/m³ 25 kw 500 l 1000 l (20 dh) Berechnung spezifisches Anlagenvolumen: 500 Liter + 1000 Liter = 1500 l 1500 Liter : 25 kw = 60 Liter / kw Gemäß Tabelle 1 muss das Füll - und Ergänzungswasser auf < 0,1mmol/l (0,6 dh) enthärtet werden.
Was bedeutet dies nun in der Praxis? Beispiel: Holzkessel Heizungsanlage Heizsysteminhalt ca. Pufferspeicherinhalt Rohwasser 3,57 mol/m³ 200 kw 1500 l 1500 l (20 dh) Berechnung spezifisches Anlagenvolumen: 1500 Liter + 1500 Liter = 3000 l 3000 Liter : 200 kw = 15 Liter / kw Gemäß Tabelle 1 muss das Füll- und Ergänzungswasser auf 0,5 mmol/l (2,8 dh) enthärtet werden.
Was bedeutet dies nun in der Praxis? Beispiel: Mehrkesselanlage Heizungsanlage 1x50/1x200 kw Heizsysteminhalt ca. 3000 l Rohwasser 3,57 mol/m³ (20 dh) Berechnung spezifisches Anlagenvolumen: 3000 Liter : 250 kw = 12 Liter / kw Gemäß Tabelle 1 muss das Füll und Ergänzungswasser auf < 0,1 mmol/l (< 0,6 dh ) enthärtet werden.
Anforderungen und Maßnahmen hinsichtlich der Wasserbeschaffenheit Chloride, Nitrate und Sulfate Wenn ein Chloridgehalt über 30 mg/l vorliegt, die Kontakttemperatur über 60 C ist und eine erhöhte Konzentration an Nitraten und Sulfaten besteht, ist insbesondere bei Aluminium- und Stahlwerkstoffen mit einem verstärkten Korrosionsverhalten zu rechnen. Als Gegenmaßnahme empfiehlt sich die Vollentsalzung des Füllwassers und /oder die Dosierung von Korrosionsinhibitoren. Ammonium Der Anstieg des Gehalts an Ammonium ( gemessen als NH₄ ) ist zu beobachten. Bei Anstieg sind die Ursachen durch Folgeuntersuchungen zu klären. Ist der Anstieg des Gehalts an Ammonium auf mikrobiologischen Wachstum zurückzuführen, wird der Einsatz von Biozid empfohlen. ph - Wert Bei Anlagen ohne Aluminium-Werkstoffen sollte ein ph-wert Bereich von etwa 8,2 bis 10 angestrebt werden. Bei Anlagen mit Aluminium sollte der ph-wert zwischen 8 und 8,5 liegen. Inhibitoren sind in der Lage, bei abweichenden ph Wert einen ausreichenden Korrosionsschutz zu bieten. Produktdatenblatt des Herstellers ist zu beachten.
ph-wert ÖNORM H-5195-1 schwach sauer 1 2 3 4 5 ph 8,2 10,0 6 7 stark alkalisch 8 9 neutral stark sauer 10 14 13 12 11 schwach alkalisch Achtung: Bei Aluwerkstoffen ist der ph- Wert auf max. 8,5 zu begrenzen
Schutzstoffe, Inhibitoren Bei Einsatz von Schutzstoffen ist auf die Einhaltung des zulässigen Konzentrationsbereiches zu achten. Art der Schutzstoffe ( Beispiel ) zulässige Konzentration mg/l Phosphate berechnet als P ² O ⁵ 5 bis 30 Phosphate berechnet als PO⁴ 6,5 bis 40 Polysilikate SiO ² 20 bis 60 Fettsäureamid 50 bis 110 Aliphatische Polyamine 10 bis 50 Sulfit berechnet als SO ³ 10 bis 30 Molybdat MoO 4 150 bis 500 Schutzstoffe sind mittels Produkt-und Sicherheitsdatenblätter zu dokumentieren.
Korrosionsverhalten von Werkstoffen und Werkstoffkombinationen Unlegierte und niedriglegierte Stähle und Gusseisen Diese weisen bei Beachtung der Anforderungen an das Heizungswasser eine gute Korrosionsbeständigkeit auf. Nicht rostende Stähle, Kupfer und Kupferlegierungen Weisen bei Beachtung der Herstellerhinweise gute Korrosionsbeständigkeit gegenüber Heizungswasser auf. Plattenwärmetauscher aus nichtrostenden Stählen enthalten häufig Kupferlote. Die Herstellerangaben insbesondere für ph Wert und Leitfähigkeit sind zu beachten. Aluminium und Aluminiumlegierungen Anlagen mit Aluminium- und Aluminiumlegierungen sind hinsichtlich der Einhaltung des ph-wertes kritisch, weil enthärtetes Wasser zu einem allmählichen ph-wert- Anstieg führen kann. Es wird empfohlen, die Anlage mit vollentsalztem Wasser zu befüllen, sodass die Anforderungen an die Gesamthärte gemäß 5.2. eingehalten werden. Gegebenenfalls ist zu inhibieren oder ein Trenn-Wärmetauscher einzubauen. Die Hinweise des Bauteilherstellers sind zu beachten. Die vom Bauteilhersteller angegebene höchstzulässige Strömungsgeschwindigkeit darf wegen der Gefahr von Materialabtrag durch Erosion nicht überschritten werden.
Korrosionsverhalten von Werkstoffen und Werkstoffkombinationen Organische Werksoffe, Kunststoffe. Bei organischen Werkstoffen wie Kunststoff, temperaturbeständigen Gummimischungen u. dgl. ist der Sauerstoffeintrag zu beachten. Kunststoff- und Verbundrohrleitungssysteme dürfen eine maximale flächenbezogene Sauerstoffdurchlässigkeit gemäß DIN 4726 aufweisen. Werkstoffkombinationen Kombinationen unterschiedlicher Werkstoffe sind zulässig, wenn das Heizungswasser und die Betriebsbedingungen dem Abschnitt 4 und Abschnitt 5 entsprechen. Verzinkte Teile Die Verwendung verzinkter Bauteile ist nicht empfehlenswert. Wasserseitig feuerverzinkte Bauteile dürfen wegen der Blasenbildung im Bereich des Zinküberzuges und der möglichen Folge von Abplatzungen nicht zum Einsatz kommen. Fittings und Verbindungsstücke, die aus Korrosionsschutzgründen außen galvanisch verzinkt sind und bei denen technisch unvermeidbar ein gewisser Zinkeintrag auf die Innenoberfläche erfolgt, dürfen zur Verbindung mit innen nicht beschichteten Rohren aus unlegiertem Stahl eingesetzt werden.
Errichtung und Betrieb Allgemeine Anforderungen Die Errichtung und der Betrieb einer Heizungsanlage haben so zu erfolgen, dass der Zutritt von Luft in das geschlossene System bestmöglich unterbunden wird. z.b. Richtige Dimensionierung und Situierung der Umwälzpumpe und den ordnungsgemäßen Betrieb der Druckhalteanlage. Für die metallischen Anlagenteile ist gemäß ÖVE/ÖNORM E 8001-1 ein elektrischer Potenzialausgleich erforderlich. Inbetriebnahme der Heizungsanlage Bei Erstinbetriebnahme ist die Heizungsanlage mit der mindestens 2 fachen Menge des Wasserinhaltes durchzuspülen. Danach ist das Füllwasser in entsprechender Qualität einzubringen. Unmittelbar nach der Befüllung muss die Heizungsanlage mindestens 72 Stunden mit Auslegungstemperatur oder mindestens 60 C in Betrieb bleiben, um die Ausgasung zu beschleunigen und Korrosionserscheinungen vorzubeugen. Nach diesem Erstbetrieb ist die Einhaltung des ph-werts zu überprüfen und gegebenenfalls durch den Zusatz geeigneter Stoffe gemäß 5.5 und 5.6 einzustellen. Nach der Erstinbetriebnahme sind die Protokolle gemäß Anhang A und Anhang B dem Betreiber zu übergeben. Bei Einsatz von Schutzstoffen ist das Produkt und Sicherheitsdatenblatt den Protokollen beizulegen. Dem Anlagenbetreiber ist mitzuteilen, dass spätestens im Zeitraum von 4 Wochen bis 6 Wochen Heizbetrieb das Heizungswasser gemäß Anhang A zu überprüfen ist. Nach der Erstinbetriebnahme darf das Heizsystem nicht mehr entleert werden. Wasserbeschaffenheit Die Sollwerte für das Heizungswasser nach Abschnitt 5 sind unabhängig vom Betriebszustand einzuhalten.
Füllwassermenge Allgemeine Anforderungen Die Füllwassermenge ist jedenfalls bei der Erstbefüllung mit einem Wasserzähler zu ermitteln und im Protokoll nach Anhang A einzutragen. Filtration Zur Vermeidung des Einbringens von Partikel > 25 µm ist ein Feinfilter mit entsprechender Filterschärfe zu verwenden. Spülen der Heizungsanlage Die vollständige Spülung der Anlage ist abschnittsweise durchzuführen. Dieser Vorgang ist im Spülprotokoll zu dokumentieren. Systempflege Um einen einwandfreien Betrieb zu gewährleisten, sind die Anforderungen an die Wasserbeschaffenheit und die Wartungsrichtlinien einzuhalten.
Wartung Wartungsanleitung Der Anlagenerrichter ist verpflichtet, dem Betreiber der Anlage eine ausführliche und verständliche, beim Betreiber verbleibende Bedienungsanweisung, welche spezielle Angaben zur Wartung enthalten muss, mit dem Betrieb der Anlage vertraut zu machen. Die Inhibitoren unterliegeneinem Verbrauchsprozess und daher ist die Konzentration regemläßig zu überprüfen, erforderlichenfalls ist eine Korrektur vorzunehmen. Anlagenbuch Teil Wärmeträger Ein Anlagenbuch besteht aus einer fortlaufenden Sammlung der beschriebenen Protokolle und dient dazu, die Überprüfung und Wartung zu dokumentieren. Überprüfungsintervalle Heizungsanlagen mit einem Wasserinhalt bis 5000 Liter mindestens alle zwei Jahre, solche mit über 5000 Liter mindestens ein Mal jährlich überprüft werden. Durchführung der Überprüfung Für die Durchführung der Überprüfung des Zustandes des Heizungswassers ist der Betreiber der Heizungsanlage verantwortlich. Bei Arbeiten an der Heizungsanlage, die mit Wasserverlust verbunden sind ist eine Überprüfung des Heizungswassers durch den Betreiber durchführen zu lassen. Bei Wasserverlust < halber Inhalt des Expansionsgefäßes keine Überprüfung nötig. Überprüfungsergebnis Im Zuge der Wartung ist zu kontrollieren, ob die Heizungsanlage hinsichtlich der beigegebenen Inhibitoren ( Schutzstoffe ) deutlich gekennzeichnet (z.b. mit einem Aufkleber) Der Prüfer des Heizungswassers hat den Betreiber oder den Auftraggeber schriftlich (innerhalb von 4 bis 6 Wochen) das Überprüfungsprotokoll zu übermitteln.
Grünbeck empfiehlt
2 Möglichkeiten im Überblick enthärtet kein Kalk ph-wert entsalzt (empfohlen) kein Kalk ph-wert GENO -safe A Vollheizungsschutz ph 8,5 8,2 Zeit Nur evtl. ph Einstellung erforderlich
Heizungs-ABC* A Heizungsbefüllung mit VE-Wasser B ph-wert kontrollieren nach 8 bis 12 Wochen ph-wert (Soll) 8,2-10,0 8,0-8,5 bei Al-Bauteilen C ph-wert nicht im Soll-Bereich -> ph-wert korrigieren
Armatur - Komfort Ausführung Komfort mit Systemtrenner, Filter Druckminderer, Wasserzähler und LF- Messzelle bestückt mit Einwegkartusche Befüllung mit Einwegkartusche, Mehrwegpatrone oder AVRO-Flex GENO -therm
GENO -therm Mehrwegpatronen Typen: 290 570 825 1160 1615 Mehrwegpatrone zum Harzwechsel vor Ort und zur Regeneration in unseren Niederlassungen
GENO -therm Vorteile für den Installateur Einfache Anwendung Keine komplizierte Anlagenauslegung über Kesselleistung, Anlagenvolumen, Werkstoffe, zulässige Härte oder andere Parameter notwendig In der Regel keine Zugabe von Chemikalien erforderlich, der ph-wert muss jährlich im Rahmen der Heizungswartung kontrolliert werden
GENO -therm Zusätzliches Verkaufsargument für den Endkunden Durch den Schutz vor Kalk und Korrosion hat er einen langfristigen Investitionsschutz für seine hochwertige Heizungsanlage Die Sicherheit für einen langfristig wirtschaftlichen Betrieb seiner Heizung, da deren Wirkungsgrad nicht durch Kalkablagerungen am Wärmetauscher beeinträchtigt werden kann!
Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! GRÜNBECK Prozesstechnik GmbH.