Wasserführende Heiz- und Kühlsysteme
Korrosion in hydraulischen System erkennen

In diesem Forschungsprojekt wird die Korrosions-Problematik in Heiz- und Kühlsystemen über drei Jahre genauer untersucht. Korrosion und Verschlammung in Heiz- und Kühlsystemen kann deren Funktionsfähigkeit merklich beeinträchtigen. Neben einer breit angelegten Online-Umfrage, die sich an Planer und Anlagenbetreiber richtet, und einem Feldtest, in dem ein neu entwickelter Korrosionssensor getestet werden soll, werden mikrobiologische Untersuchungen durchgeführt. Hier liegen jetzt erste Ergebnisse vor.

Korrosion kann das Leistungsvermögen wasserführender Heiz- oder Kühlsysteme beeinträchtigen oder deren Funktion komplett lahmlegen. In dem Forschungsprojekt „EQM:Hydraulik“ – Energie- und Qualitätsmanagement gegen Korrosion und Belagbildung in hydraulischen Systemen – soll die Problematik genauer untersucht werden. Eine hierfür entwickelte Online-Befragung richtet sich an Fachplaner und Betreiber. Für die Online-Befragung, die etwa 10 Minuten in Anspruch nimmt, sind weitere Teilnehmer gesucht, um die Auswertung auf eine breitere Basis stellen zu können. 

In einem anschließenden Feldtest sollen in mehreren Gebäuden die Korrosionsphänomene identifiziert und Abhilfemaßnahmen beispielhaft umgesetzt werden. Hierfür werden noch Referenzgebäude gesucht.

Chemische und mikrobiologische Untersuchungen

Korrosion in Heiz- und Kühlanlagen wird von einer Vielzahl von Faktoren beeinflusst. Temperaturniveaus spielen eine Rolle, ebenso die verwendeten Materialien und Materialpaarungen, die Wassereigenschaften und verschiedene mikrobiologische Prozesse.

Moderne Niedrigtemperatursysteme sind anfälliger für eine mikrobielle Korrosion. Einen stärkeren Einfluss hat jedoch die Materialwahl: Aus Schwarzstahl bzw. Kohlenstoffstahl aufgebaute Systeme sind anfällig gegenüber eintretendem Sauerstoff. „Bei Verwendung dieses verbreiteten, kostengünstigen Werkstoffs muss besonders auf die Diffusionsdichtigkeit geachtet werden, beispielsweise bei angeschlossenen Übergabesystemen aus Kunststoffen“, sagt Dr. Oliver Opel von der Leuphana Universität Lüneburg. Die Kombination Edelstahl und Kunststoffe sei unproblematischer, weil höhere Sauerstoffgehalte tolerierbar sind. „Aber auch solche Systeme können Anlagenbauteile aus Eisenwerkstoffen enthalten, beispielsweise ein Pumpenrotor aus Guss, die in solchen Systemen korrodieren können“, ergänzt Opel. Derartige Materialpaarungen sollten vermieden werden. Bei der Planung solcher Systeme wäre es erforderlich, die für einzelne Komponenten und Bauteile verwendeten Materialien sorgfältig zu prüfen.

Bei den Anlagen im Gebäudebestand finden sich oft ungünstige Materialpaarungen. Auch Kupfer- und Messing- bzw. Rotgussbauteile können korrodieren oder zu Korrosionserscheinungen an anderen Bauteilen führen. Zink und Aluminium haben beispielsweise mit Blick auf den pH-Wert des Wassers unterschiedliche Anforderungen.

Entscheidende Rolle der Wasserchemie

Das verbindende Element aller Anlagenteile ist das Füllwasser der Anlage. Der wichtigste Wasserparameter zur Vorbeugung von Korrosion ist neben dem Sauerstoff der pH-Wert. Für Stahlinstallationen, Guss, Messing und Kupfer gilt: Ein möglichst hoher pH-Wert (> 8,5) vermindert Korrosionserscheinungen. Zink und Aluminium dagegen vertragen solch hohe pH-Werte schlechter und sollten daher nicht in Mischinstallation mit Eisenwerkstoffen eingesetzt werden. Das Anlagenfüllwasser sollte zudem weitgehend frei von Partikeln und gelösten Metallionen sein, die auf Korrosion hindeuten und neben dem pH-Wert überwacht werden sollten. Diese Projektergebnisse werden in einen Ausschuss zur Überarbeitung der BTGA-Regel 3.002 „Druckprüfung und Spülen von Heizungs-Installationen“ eingebracht.

Komplexe mikrobiologische Prozesse

Schon länger bekannt ist, dass Bakterien und Pilze die Wasserchemie und resultierende Korrosionsprozesse maßgeblich beeinträchtigen können. Eine zentrale Rolle hierbei spielen Schwefelbakterien. Unklar ist jedoch, welche wie es zu einem massenhaften Auftreten dieser Bakterien kommt und ab wann Schäden in der Hydraulik entstehen. Vermutlich geht es dabei um ineinandergreifende Prozesse verschiedener Organismen. Im Forschungsprojekt EQM:Hydraulik werden erstmalig die in Heiz- und Kühlsystemen vorkommenden Artenzusammensetzungen mittels DNA-Analyse bestimmt und mit wasserchemischen Parametern in Beziehung gebracht.