Trinkwasserleitungen: So schützt die Aufbereitung vor Kalk und Rost

Das Trinkwasser in Deutschland ist so sauber, dass es in der Regel hygienisch und gesundheitlich unbedenklich ist. Dennoch treten in der Hausinstallation immer wieder Beeinflussungen der Trinkwasserbeschaffenheit oder Schäden durch Kalk und Korrosion auf. Ursächlich für die Kalkbildung in Rohrleitungen sind verschiedene Mineralstoffe, die im Wasser enthalten sind. Hartes Wasser enthält viele Calcium- und Magnesiumionen. Für den menschlichen Organismus sind diese beiden Mineralien gesund. Für die Rohre aber ist Kalk Gift.

Ohne eine professionelle Wasseraufbereitung lässt sich eine Kalkbildung nur selten oder gar nicht verhindern. Auch eine Änderung im Wasserfluss, beispielsweise durch eine Richtungsänderung des Rohres oder an einem Schnittpunkt, begünstigt die Kalkbildung. Darüber hinaus entsteht Kalk vor allem, wenn Wasser erhitzt wird, also unter anderem in Behältern zur Warmwasseraufbereitung oder in Heizelementen.

Kalkbildung steigert den Energieverbrauch

Das offensichtliche Problem der Kalkablagerungen sind Verstopfungen. Wasserdurchfluss und auch der Wasserdruck werden durch die Ablagerungen geringer. Unternimmt man nichts gegen die Kalkbildung, verstopft das Rohr irgendwann vollständig. Eine weniger offensichtliche Folge von Kalkbildung ist ein höherer Energieverbrauch: Die wachsende Kalkschicht an Heizelementen senkt deren Wirkungsgrad.

Schon bei einer Kalkablagerung von nur 1mm steigt der Energiebedarf um ca. 10%. Durch die Verkalkung entstehen aber noch weitere Kosten. So müssen beispielsweise Duschköpfe oder Wasserkocher bei laufender Verkalkung häufiger ausgetauscht werden. Dies gilt im gewerblichen Bereich auch für Maschinen, deren Ausfall einen teuren Produktionsstopp verursachen kann.

Gefahr durch Korrosion

In den meisten Fällen entsteht Korrosion bei veralteten Rohrleitungen. Beispielsweise kann bei stahlverzinkten Rohrleitungen die Verzinkung beschädigt bzw. verbraucht sein; bei Kupferleitungen kommt Flächenkorrosion und/oder Lochfraß vor. Ohne Prävention durch entsprechende Mineralstofflösungen können die Rohrleitungen deutlich beeinträchtigt werden.

Laut Angaben des Statistischen Bundesamtes gibt es in Deutschland einen hohen Altbestand an Wohnhäusern, deren Rohrleitungen vor 1975 installiert wurden, sodass die Halbwertszeit längst überschritten ist. Kommt es zu Leitungswasserschäden – allein in Deutschland gibt es circa 1,2 Millionen Wasserschäden pro Jahr –, kann die Schadenssumme enorm hoch sein.

Zusammengefasst ist unser Trinkwasser grundsätzlich gesund, unbedenklich und für Menschen genießbar. Für Leitungen aber kann das Trinkwasser ohne entsprechende Behandlung aus technischer Sicht schädlich sein – was sich sowohl im Energieverbrauch als auch bei der Lebensdauer von Rohren und Leitungen sowie von Maschinen und Geräten bemerkbar macht.

Physikalische Wasserenthärtung und Filtersysteme

Zum Schutz vor Kalk gibt es verschiedene Methoden und Verfahren. Am meisten verbreitet ist das Ionenaustauschverfahren, welches dem Wasser den Kalk entzieht. Ferner können auch Dosieranlagen den Kalk im Wasser stabilisieren. Häufig steht jedoch bei der Dosiertechnik der Korrosionsschutz im Vordergrund. Beide Verfahren werden nachfolgend erläutert.

Unter den physikalischen Wasseraufbereitungsmethoden gibt es zweifelhafte Produkte, deren Wirksamkeit wissenschaftlich widerlegt ist. Zudem gilt es auch, die Wasserreinigung mit speziellen Filterungstechniken von der reinen Wasserenthärtung zu unterscheiden. Wasserfilter, die in der Regel direkt nach dem Wasserzähler am Hauseingang verbaut sind, dienen dazu, kleinste Partikel aus Sand oder Rost sowie andere Schwebestoffe aus dem Wasser auszufiltern.

Auch diese Partikel können die Funktion der Kalt- und Warmwassersysteme stören und Folgeschäden hervorrufen. In Kombination mit einem Druckminderer kann zudem ein solcher Wasserfilter auch Apparate und Armaturen vor Druckschlägen und Schäden schützen. Allerdings werden mit diesen Wasserfiltern nicht die härtebildenden Mineralstoffe Calcium und Magnesium entfernt. Dafür braucht es eine weitere Behandlung.

Eine Orientierungshilfe zur Auswahl der Verfahren bietet der Deutsche Verein des Gas- und Wasserfaches e. V. (DVGW). Die von diesem Verein mit einem Prüfzeichen gekennzeichneten Geräte entsprechen den allgemein anerkannten Regeln der Technik und können normgerecht angewendet werden. Das Prüfzeichen des DVGW gewährleistet unter anderem, dass die Wasserenthärtung ökonomisch und ökologisch abläuft.

Wasserenthärtung mittels Ionentauscher

Bei den meisten Enthärtungsanlagen kommt das Ionenaustauschverfahren zum Einsatz. Dabei werden die aus technischer Sicht schädlichen Magnesium- und Calciumionen durch Natriumionen ausgetauscht. Deshalb wird eine derartige Anlage auch Ionenaustauscher genannt.

Im Detail betrachtet enthalten die Wasserenthärtungsanlagen Harze, auf deren Oberflächen Natriumionen angelagert sind. Es werden meist Kunstharze auf Polystyrolbasis verwendet. Diese werden unter anderem auch in der Lebensmittelindustrie eingesetzt und sind damit unbedenklich. Kommt das unbehandelte Wasser mit diesen Harzen in Berührung, verdrängen die Magnesium- und Calciumionen die Natriumionen und lagern sich auf dem Harz an.

Die leitungsschädlichen Magnesium- und Calciumionen sind nun chemisch gebunden. Dadurch kann nur technisch unschädliches Wasser in die Leitungen fließen. Das Harz kann aber nicht unbegrenzt Calcium oder Magnesium binden. Deshalb wird das Harz regelmäßig regeneriert und ist damit wieder aufnahmefähig. Dazu werden die Ionenaustauscher mit einer Regeneriersalzlösung gespült.

Die Wasserenthärtungsanlage nimmt die Regenerationen automatisch vor. Die Frequenz bzw. die Häufigkeit der Regenerierung hängt dabei unter anderem vom Härtegrad und der Verbrauchsmenge des Wassers ab. Bei Einzelanlagen (die Anlage enthält nur einen Ionenaustauscher) steht während der Regeneration nur Hartwasser zur Verfügung. Intelligente Anlagen legen die Regeneration in die Zeiten, in denen normalerweise kein Wasser verbraucht wird. Um durchgehend enthärtetes Wasser nutzen zu können, empfiehlt sich der Einbau einer Doppelanlage mit einem zweiten Ionenaustauscher. Dieser übernimmt dann die Wasserenthärtung, während der andere regeneriert.

Einbau eines Ionenaustauschers erfordert Fachkenntnisse

Für jeden Anwendungsfall, vom Single- bis zum Mehrfamilienhaushalt, gibt es passende Modelle. Die Kapazität der Anlage muss auf den individuellen Wasserverbrauch ausgelegt werden. Moderne Anlagen passen die Kapazität selbstständig an das schwankende Verbrauchsverhalten an. Der Einbau muss immer von einem fachkundigen Installateur ausgeführt werden. Ansonsten kann sowohl eine zu große wie auch eine zu kleine Anlage negative Folgen haben: Eine zu groß dimensionierte Anlage kann zu unnötigem Verbrauch von Salz und Wasser führen.

Das Problem gibt es bei den Enthärtungsanlagen der neuesten Generation in der Regel nicht, da diese bereits ab einer Person einsetzbar sind. Sie ermitteln den Durchschnittsverbrauch für jeden Wochentag auf Basis der letzten vier Wochen und optimieren so das Verbrauchsprofil. Ist die Anlage aber zu klein dimensioniert, wird möglicherweise nicht ununterbrochen weiches Wasser generiert.

Auch beim Einbau sind ein paar Dinge zu beachten. Vor allem bei größeren Objekten oder beim Einsatz eines Ionenaustauschers im gewerblichen Bereich muss zum Beispiel der Druckverlust miteinkalkuliert werden. Bei einem mehrgeschossigen Objekt kann unter Umständen der Versorgungsdruck aus dem öffentlichen Trinkwassernetz für den Einbau eines Ionentauschers zu gering sein.

Mineralstofflösungen verhindern Kalk- und Korrosionsbildung

Eine andere Methode, die die Ausfällung von Kalk verhindert, ist die Zugabe von Mineralstofflösungen ins Trinkwasser. Hier wird dem Wasser der Kalk nicht wie beim Ionenaustauschverfahren entzogen, sondern in Lösung gehalten und setzt sich somit nicht mehr an Rohrleitungen und Armaturen ab.

Je nach eingesetztem Dosiermittel steht entweder der Kalk- und/oder Korrosionsschutz im Vordergrund. Durch die Zugabe von natürlichen Mineralstoffen, wie Phosphaten und Silikaten, in das Trinkwasser wird eine Schutzschicht an der Rohrinnenseite gebildet, die Korrosionsschäden abwendet. Außerdem kann dadurch zusätzlich das Ausfällen von Kalk verhindert werden. Der Verbrauch der Mineralstofflösung ist abhängig vom Wasserbedarf. Zudem gilt es, bei der Auswahl der Wirkstoffe das Material der Rohre zu beachten. In jedem Fall ist für die Menge und Art der Mineralstofflösung eine fachmännische Beratung notwendig.

Funktionsweise der Dosiertechnik

Sind Menge und Art der Mineralstofflösungen fachmännisch festgelegt, sorgt eine Dosieranlage, wie beispielsweise die exaliQ von Grünbeck, für eine automatisch gesteuerte und konstante Zufuhr der Mineralstofflösungen zum Schutz der Rohrleitungen vor Korrosion und/oder Kalkausfällung. Darüber hinaus gibt es neben den Dosieranlagen Genodos seit Mitte 2019 die intelligenten Kompaktdosieranlagen exaliQ:KC und Sauglanzengeräte exaliQ:SC von Grünbeck. Letztere bieten einen optimierten Rohrleitungsschutz auf dem neusten Stand der Technik.

Intuitives Bedienkonzept für beide Gerätevarianten

Die Dosierung der Mineralstofflösung der exaliQ-Dosieranlagen von Grünbeck ist vollständig automatisch geregelt. Der Füllstand der Mineralstofflösung wird permanent geprüft und über einen grünen LED-Leuchtring angezeigt. Bei geringem oder leerem Dosiermittelstand sorgt zudem ein akustisches Signal für eine verlässliche Signalgebung. So können Kunden einen niedrigen Füllstand oder eine Leermeldung erkennen. Ist der Dosierbehälter komplett leer, wird die Dosieranlage zudem automatisch abgeschaltet und vor Trockenlauf geschützt.

Das Bedienfeld mit Hintergrundbeleuchtung zeigt verschiedene Betriebszustände des Gerätes an und ermöglicht mit Tastensymbolen eine Steuerung der Anlage. Für maximale Transparenz lassen sich die Dosierdaten über einen USB-Stick in Tabellenform auslesen und analysieren. Die Dosierdaten werden fortlaufend bis zu ein Jahr lang aufgezeichnet. Damit lässt sich im gewerblichen Bereich die wöchentliche Aufzeichnungspflicht gemäß Trinkwasserverordnung erfüllen.

Die immer höheren Anforderungen an eine integrierte Konnektivität erfüllt beispielsweise Grünbeck über eine eigens entwickelte Kommunikationsschnittstelle. So können die exaliQ-Dosieranlagen in der speziellen Enthärter-Variante mit anderen Grünbeck-Anlagen kommunizieren. Über eine eigene App lassen sich die Anlageninformationen auch auf dem Smartphone abrufen.

Fazit

Kalk- und Korrosionsschutz lohnt sich, allerdings mit fachmännischer Beratung. Ob Ionenaustausch- oder Dosieranlagen, ob beide kombiniert oder in der Einzelanwendung, am Ende entscheiden die Gegebenheiten vor Ort, welche Methode der Wasseraufbereitung am besten geeignet ist. Alle Anlagenformen lassen sich nachrüsten. In jedem Fall sollten Verbraucher hier keinen Alleingang wagen, sondern sich fachmännische Hilfe bei der Auswahl und der Konzeption der Anlagen einholen. Nur so ist eine umwelt- und budgetschonende Lösung mit maximaler Wirksamkeit gewährleistet.

Dieser Beitrag von Jochen Kitzler ist zuerst erschienen in SBZ 16-17/19. Jochen Kitzler ist Leiter Vertrieb Innendienst bei der Grünbeck Wasseraufbereitung GmbH.