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Sauerstoffdiffusion - Kurzfassung

Autoren
OldBo
10.08.2014
Auch nach dem Umbau von offenen Anlagen in geschlossene Systeme wurde das Sauerstoffproblem nicht beseitigt. Es gibt keine luftdichte Anlagen, da an Verbindungsstellen (Gewindeverbindungen, Flanschverbindungen) immer Sauerstoff diffundieren (eindringen, einziehen) kann.
Verschlammte Pumpe
 Verschlammte Pumpe
Quelle: Bosy
An der Verfärbung der Rohre sieht man die ersten Magnetitablagerungen einer neuen Anlage
 An der Verfärbung der Rohre sieht man die ersten Magnetitablagerungen einer neuen Anlage
Quelle: Bosy
Ablagerungen in einem Heizkörperventil
 Ablagerungen in einem Heizkörperventil
Quelle: Bosy
Heizungswasser - VE-Wasser unbehandelt; rechts: VE-Wasser behandelt
 Heizungswasser - VE-Wasser unbehandelt; rechts: VE-Wasser behandelt
Quelle: Bosy
Auch nach dem Umbau von offenen Anlagen in geschlossene Systeme wurde das Sauerstoffproblem nicht beseitigt. Es gibt keine luftdichte Anlagen, da an Verbindungsstellen (Gewindeverbindungen, Flanschverbindungen) immer Sauerstoff diffundieren (eindringen, einziehen) kann. Die Verwendung von Heizungsrohren aus Kunststoff hat die Aufnahme von Sauerstoff besonders begünstigt. Durch den zunehmenden Einbau von Fußbodenheizung aus Kunststoffrohren in Verbindung mit Metallanlagen- und Bauteilen (Stahl, Grauguss) Ende der 70er Jahre (ca. 30 % Marktanteil im Neubau) wurden Anlagenstörungen durch Schlammbildung bekannt. Heutzutage werden auch Wandflächen-, Decken- und Kühlsysteme aus Kunststoff hergestellt.
  • Ablagerungen in Wärmeerzeugern führten zu Siedegeräuschen, die spezifische Heizflächenbelastung wurde zu groß. Es kam zu Spannungsrissen.
  • Rohrleitungen und Armaturen wurden durch die Ablagerungen verengt bzw. verstopft, der Wasserumlauf reduziert, was die Heizleistung gemindert, bis zum "Heizungsinfakt".
  • Die Einsätze in den Filtern der Wärmemengenzähler waren nach kurzer Zeit verstopft und mussten ständig gereinigt werden.

Die DIN 4726 "Rohrleitungen aus Kunststoffen für Warmwasser-Fussbodenheizunge" stellt bestimmte Anforderungen an Heizungsrohre aus Kunststoffen, so dass die Gefahr einer Verschlammung durch Sauerstoffdiffusionen bei den Rohrleitungen nicht mehr so extrem besteht, aber nach dem Prozentsatz von Stahlteilen in der Anlage nicht ausgeschlossen wird.

Wie kommt Sauerstoff in eine geschlossenen Anlage?
Es ist ein Naturgesetz, dass alle Kunststoffe mehr oder weniger gasdurchlässig, also auch sauerstoffdurchlässig sind. Deshalb sind z. B. auch Lebensmittel in Kunststoffverpackungen nur begrenzt haltbar. Bei der Fußbodenheizung muss der Sauerstoff der Umgebungsluft zunächst durch den Bodenbelag und den Estrich hindurch an den Rohrwerkstoff gelangen. Jeder Stoff hat eine unterschiedliche Sauerstoffdurchlässigkeit, sie wird durch die Diffusionszahl ausgedrückt. Den Vorgang selbst bezeichnet man als Sauerstoffdiffusion. Im Fall der Fußbodenheizung besitzt das Heizungsrohr stets eine geringere Durchlässigkeit als die übrigen Bauteile wie z. B. Estrich, Wärmedämmung. Die Menge an Sauerstoff, die diffundiert, ist abhängig vom verwendeten Kunststoffmaterial, dem Partialdruck des Sauerstoffes in der Luft und der Temperatur des Heizungswassers, der Wanddicke und der Oberfläche des Heizungsrohres. Mit steigender Betriebstemperatur vergrößert sich im Rohrwerkstoff der Abstand und die Bewegung der Moleküle, wodurch die Sauerstoffdurchlässigkeit zunimmt. Andererseits nimmt die Löslichkeit für Sauerstoff im Heizungswasser mit steigender Temperatur ab. Die durch Fußbodenheizungsrohre aus Kunststoff eindringenden Sauerstoffmengen sind jedoch in der Regel so gering, dass die temperaturbedingte Sauerstofflöslichkeit unberücksichtigt bleiben kann. Da aber der Sauerstoff ständig in geringer Menge von außen her eindringt, kommt es zu einer mehr oder weniger großen Verschlammung der Anlagen.


Um eine Verschlammung möglichst gering zu halten oder zu vermeiden, gibt es verschiedene Maßnahmen.

  • Das Kunststoffrohr (Verbundrohr) wird mehrlagig aufgebaut. Eine der Schichten besteht aus einer Metallfolie (Metallverbundrohr - Aluminium) oder einer Kunststofffolie (Mehrschichtverbundrohr - EVOH [statistisches Copolymer aus Ethylen und Vinylalkohol]).
  • Einsatz einer Systemtrennung. Der "undichte" Anlagenteil aus Kunststoffrohr wird vom Rest des Systems durch einen Wärmeübertrager getrennt.
  • Behandeln des Heizungswassers durch die Zugabe von korrosionsverhindernden Mitteln (Inhibitoren). Diese verhindern auch bei der Anwesenheit von Sauerstoff die Korrosion.

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