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OldBo
02.05.2016
Der Kalkausfall (Calciumkarbonat) in einer Trinkwassererwärmungsanlage ist von der Wasserhärte und von der Wassertemperatur abhängig. Im Wasser befinden sich Erdalkalimetalle (Calcium, Magnesium) und die an den Erdalkalimetallen gebundene Kohlensäure, die bei ansteigender Wassertemperatur ausfallen. Bei der Kalkausfällung wird die Kohlensäure, welche die Salze in Lösung hält, ausgetrieben. Der Kalk-Kohlensäure-Gleichgewichtszustand ist nicht mehr vorhanden.
Verkalkung
 Verkalkung
Quelle: Bosy
Wirkungsgrad und Wärmedurchgangskoeffizient des Wärmetauschers in Abhängigkeit von der Verkalkung
 Wirkungsgrad und Wärmedurchgangskoeffizient des Wärmetauschers in Abhängigkeit von der Verkalkung
Quelle: VDI 2035 / Bosy
Kesselsteinbildung und Mikroblasenbildung an heißen Wärmeübertragungsflächen
 Kesselsteinbildung und Mikroblasenbildung an heißen Wärmeübertragungsflächen
Quelle: Bosy
Extrem verkalkter Rohrwärmetauscher
 Extrem verkalkter Rohrwärmetauscher
Quelle: Bosy

Der Kalkausfall (Calciumkarbonat) in einer Trinkwassererwärmungsanlage ist von der Wasserhärte und von der Wassertemperatur abhängig. Im Wasser befinden sich Erdalkalimetalle (Calcium, Magnesium) und die an den Erdalkalimetallen gebundene Kohlensäure, die bei ansteigender Wassertemperatur ausfallen. Bei der Kalkausfällung wird die Kohlensäure, welche die Salze in Lösung hält, ausgetrieben. Der Kalk-Kohlensäure-Gleichgewichtszustand ist nicht mehr vorhanden.

Die Folge von Kalkablagerungen ist die Reduzierung der Wärmeübertragung an den Wandungen des Wärmetauscherflächen. Bei höheren Wandungstemperaturen (z. B. direktbeheizte Wassererwärmer) kann es bei stärkeren Kalkablagerungen zu einer lokalen Überhitzung des Metalls kommen, die zu einer Rissbildung führen können. Aber auch innerhalb des Rohrnetzes kann es durch die Rohrquerschnittsverengungen zu erhöhten Strömungswiderständen und zum Ausfall von Armaturen (z. B. thermostatische Auslaufarmaturen) und Zirkulationspumpen kommen.

Besonders anfällig für die Verkalkung (Kesselstein) sind bzw. waren die Boiler, die direktbeheizten Gasgeräte (DLE, Speicher) und die elektrischbeheizten Durchlauferwärmer und Speicher für die Trinkwassererwärmung, denn hier setzt sich der ausgefallene Kalk inform von "Kesselstein" an der heißen Wärmeübergabefläche der Wärmetauscher bzw. der Heizstäbe fest. Was bei fehlender Wartung zum Dichtsetzen des Wärmetauscher bzw. Überhitzung der Heizstäbe und somit zur Leistungminderung bzw. Leistungsausfall führt bzw. führte.

Die erste Regel, um einen Wärmetauscher sauber zu halten, ist eine glatte Oberfläche, die auch möglichst glatt bleiben sollte. Es sollte also im Wärmetauscher nicht zur einer Steinbildung kommen. Dies erreicht man durch eine möglichst niedrige Wandtemperatur und mit einer hohen Strömungsgeschwindigkeit   (Mindest-Strömungsgeschwindigkeit von 1,2 bis 1,4 m/s beim Wärmetausch), um sich bildende Kalkpartikel gleich im Ansatz mitzureißen. Einige Hersteller erreichen mit Hilfe spezieller Einbauten eine turbulente Strömung anstelle von laminaren Strömung. Bei dem Wasserzapfen sollte das Auslaufventil voll geöffnet werden, damit im Wärmetauscher eine hohe Fließgeschwindiglkeit vorhanden ist. Tropfende Armaturen führen erheblich zur Kalkablagerung in den Wärmetauschern und Speichern.

Da in Trinkwasserspeichern sehr niedrige Strömungsgeschwindigkeiten vorhanden sind, lagern sich hier die Kalkpartikel besonders stark ab.

Kalk- und Salzbeläge sind außerdem ein hervorragender Nährboden für Keime und Biofilme.

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