Orben: Bypassverfahren für Heizungswasser nach VDI 2035

(30.10.2023) Mehrere Heizungsgenerationen unter einem Dach vereinte ein Problem: schadstoffbelastetes, unbehandeltes Kreislaufwasser reduzierte nicht nur die Effizienz der Komponenten, sondern drohte auch mit Totalausfall. Bei laufendem Klinikbetrieb musste die Heizwasseranlage Evangelisches Diakonissenkrankenhaus Leipzig gemäß VDI 2035 regelkonform umgestellt werden.

Mit 285 Kilometer Heizungsleitungen, gefüllt mit 140.000 Liter Wasser im Bypass-Verfahren aufbereiten war eine Herausforderung, der sich die Klinik stellen musste. Bei einem Anlagenvolumen von rund 140 m³ keine leichte Aufgabe. Hilfe bot der Wiesbadener Wasserspezialist Orben.

Die Gebäudeanlage umfasst sechs Kliniken, verschiedene Behandlungszentren, Belegkliniken, mehrere Seniorenwohn- und Pflegeheime, eine Kurzzeitpflegestation sowie eine Notfallambulanz. Der Stand der Technik ist bei jedem Gebäude und der zugehörigen Heizungsanlage unterschiedlich.

Links das denkmalgeschützte Diakonissenmutterhaus, rechts der Klinikneubau von 2004: Heizungsanlagen mit verschiedenen Anforderungen, aber demselben Kreislaufwasser. (Bild: Kay Zimmermann) 

Defekte Wärmetauscher führen zu Ineffizienz und Schäden an der Heizungsanlage

Die Heizleistung von ca. 3.400 kW wird durch zwei Kessel mit je 1.350 kW und ein Blockheizkraftwerk mit zweimal 340 kW erreicht. Die im Laufe der Jahre entstandene Materialvielfalt bei den Wärmeaustauschern, Armaturen und Rohrleitungen des Krankenhauses führte zu einer Mischung aus Alt und Neu, die den Anforderungen an eine zeitgemäße Heiztechnik nicht mehr gerecht wurde. Die Wasserqualität der Anlage entsprach nicht der VDI 2035, die die Qualität des Heizungswassers regelt. Die Folge waren Verkalkung und Korrosion in den Wärmetauschern. Die Gefahr der Beschädigung der gesamten Anlage bis hin zum Totalausfall war groß. Zur Vermeidung weiterer Schäden war neben dem Austausch der defekten Teile auch ein Austausch des Anlagenwassers, der eigentlichen Schadensursache, erforderlich. Beim Weiterbetrieb mit demselben Wasser würden innerhalb kürzester Zeit wieder dieselben Probleme auftreten. Während des Austauschs musste der Klinikbetrieb aufrechterhalten werden.

Heizungswasseraufbereitung nach VDI2035 für den Langzeitbetrieb

Ein Dauerbetrieb bedeutet eine permanente Belastung der Komponenten. Die VDI 2035 wurde erarbeitet, um die Gefahr von Steinbildung und Korrosion in den Bauteilen zu vermeiden. Für die Beschaffenheit des Heizwassers gibt sie verbindliche Richtlinien vor. Diese Anforderungen an das Kreislaufwasser stellen einen wirksamen Schutz für die Wärmeerzeuger, die Ventile, die Pumpen und die Rohrleitungen in der Heizungsanlage dar. Die richtige Aufbereitung des Heizungswassers ist Voraussetzung für einen langen und störungsfreien Betrieb. Um die Hauptursachen für Schäden an der Heizungsanlage zu vermeiden, muss das Heizungswasser bestimmte Eigenschaften hinsichtlich Härte, pH-Wert und elektrischer Leitfähigkeit aufweisen.

Das Wiesbadener Familienunternehmen Orben begleitete die Aufbereitung des Anlagenwassers nach VDI 2035

Eine große Herausforderung für die Betreiber des Klinikums war ein über Jahrzehnte gewachsenes Heizungsnetz in verschiedenen Gebäuden. Es war nicht möglich, die Klinik einfach stillzulegen, um das alte Wasser abzulassen und das aufbereitete Heizungswasser in die bestehende und teilweise erneuerte Anlage zu füllen. Eine genaue Abschätzung des Zeitrahmens für die Durchführung der Maßnahme war ebenfalls nicht möglich. Nach einigen Vorbesprechungen fiel die Wahl auf das Familienunternehmen Orben aus Wiesbaden, das sich auf Produkte und Dienstleistungen für die Aufbereitung von Heiz- und Kreislaufwasser spezialisiert hat. Vom größten Wärmespeicher Deutschlands mit 56 Millionen Litern Anlagenwasser bis zum privaten Pufferspeicher findet sich passende Lösungen für die Wasseraufbereitung.

Mobile Wasseraufbereitung vor Ort durch eigenes Personal der Klinik

Für den Austausch des Heizungswassers in mehreren Schritten wurde in Zusammenarbeit mit der Haustechnik des Klinikums ein Ablaufplan erstellt. In Abhängigkeit von der Anlage und der Wasserqualität war auch eine Reaktion auf die Situation erforderlich. Die Aufbereitung erfolgte vor Ort durch die Haustechnik des Klinikums, da sich die Maßnahme über mehrere Monate hinziehen würde. Der monatelange Prozess wurde von Orben begleitet und überwacht. Viel Fingerspitzengefühl und eine gute partnerschaftliche Zusammenarbeit erforderten das Zusammenspiel von Einweisung, Überwachung und Austausch der Infiltrationseinheiten.

Vorfiltration des bestehenden Anlagenwassers

Früher wurden Wärmeerzeuger nicht so kompakt gebaut, wie es heute, in Zeiten effizienter Heiztechnik, der Fall ist. Zu dieser Zeit hatten Schwebstoffe und Partikel in den großvolumigen Kesseln und Rohrleitungen in der Regel ausreichend Platz, um sich abzusetzen, ohne dass es zu Einschränkungen in der Funktion oder in der Leistung der Wärmeerzeugung kam. Dies hatte zur Folge, dass die Wasserqualität des Klinikum-Anlagenwassers nicht mehr nachvollziehbar war. Vor allem die neuen, gegenüber Härtebildnern und Verschmutzungen deutlich empfindlicheren Bauteile wurden durch Kalk und Korrosion aus dem Altwasser der Anlage geschädigt. 

Mit der Vorfiltration des gesamten Wassers im Heizungskreislauf wurde im Januar 2023 begonnen. Das Ergebnis war zunächst ein Schutz des Ionenaustauscherharzes in den Patronen, die später im Einsatz sein sollten. Der erste Schritt war die Filtration von Magnetit, Feststoffen und Schwebstoffen aus dem Anlagenwasser mit Hilfe von Beutelfiltern als Schmutzfänger.

Wasseraufbereitung im laufenden Klinikbetrieb durch Bypassverfahren

Die Aufrechterhaltung des Betriebs der Klinik ohne Unterbrechung war notwendig. Der nächste Schritt war daher die Aufbereitung des mit 5 µm vorfiltrierten Anlagenwassers im Bypassverfahren nach den Vorgaben der VDI 2035. Mit den von Orben entwickelten Inline Select Aufbereitungseinheiten wurde ein Teilstrom des Hauptnetzes während des laufenden Heizbetriebes über das Bypass-Modul geleitet. Dies ermöglichte eine unterbrechungsfreie Aufbereitung. Die Ionenaustauscher aus Edelstahl, die mit der Anlage geliefert werden, sind mit hochwertigen, gebrauchsfertigen Mischbettharzen gefüllt, die speziell für den Einsatz in Wärme- und Kälteanlagen entwickelt wurden.

Orben Ministil Ionenaustauscherpatronen

Mit einer Reinwasserleistung von 2.400 Litern pro Stunde ging es weiter auf dem Weg zu einem Wasser, das den Anforderungen des Regelwerks entspricht. Beim Durchströmen des Harzes findet ein Ionenaustausch statt, bei dem alle wasserlöslichen Salze, u.a. Calcium und Magnesium, aus dem Wasser herausgefiltert und gegen die Ionen H+ und OH- (H+ + OH- = H2O) ausgetauscht werden. Die Patrone wird mit wenigen Handgriffen ersetzt, wenn die Harzkapazität erschöpft ist.

Um eine optimale Leistung der Inline Select Einheit zu gewährleisten, ist eine prozessbegleitende Wartung von großer Bedeutung. Die Mitarbeiter der Haustechnik erhielten eine detaillierte Einweisung und konnten den notwendigen Austausch vornehmen, so dass eine unterbrechungsfreie Aufbereitung erfolgen konnte. In regelmäßigen Abständen war ein Mitarbeiter von Orben vor Ort in Leipzig, begleitete den Prozess, überprüfte die Filter und sorgte für den rechtzeitigen Nachschub an Patronen für den Ionentausch.

Weitere Informationen können per E-Mail an Orben angefordert werden.