Fernwärme & Wärmenetze – Schutz vor Korrosion und Ablagerungen

Wärmenetze sind auf eine zuverlässige Energieübertragung über Jahrzehnte ausgelegt. Das Transportmedium Wasser steht dabei ständig in Kontakt mit den Werkstoffen der Anlage – Rohre, Wärmetauscher, Pumpen und Armaturen. Schon kleinste chemische oder physikalische Störungen können langfristig große Schäden verursachen.

Ohne gezielte Konditionierung drohen:

• Korrosionsschäden: Sauerstoffeintrag über Nachspeisung oder Undichtigkeiten führt zu Lochfraß und Spannungsrisskorrosion. Falsche pH-Führung beschleunigt Materialangriff, insbesondere bei Mischinstallationen mit Stahl, Kupfer oder Aluminium.

• Ablagerungen und Verschlammung: Magnetitbildung, Kalkablagerungen oder Rostschlämme setzen Rohrleitungen und Wärmetauscher zu. Das reduziert den Strömungsquerschnitt und verschlechtert den Wärmeübergang.

• Energieverluste: Schon dünne Beläge auf Wärmetauscherflächen senken den Wirkungsgrad erheblich und erhöhen die Pumpenleistung.

• Erhöhte Betriebskosten: Regelmäßige Spülungen, Entschlammungen und Materialtausch verursachen hohe OPEX und führen oft zu ungeplanten Stillständen.

Die Wasseraufbereitung sorgt dafür, dass die Wasserchemie innerhalb der Vorgaben von AGFW FW 510, FW 524 und VDI 2035 bleibt. Damit werden Korrosions- und Ablagerungsprozesse gezielt verhindert und die Lebensdauer der Netzinfrastruktur deutlich verlängert.

Die richtige Auswahl der Additive ist der Schlüssel für die chemische Stabilität des Netzwassers. Anders als bei offenen Kühlsystemen handelt es sich bei Wärmenetzen um geschlossene Kreisläufe mit langen Verweilzeiten und hohen Temperaturen – die Anforderungen sind deshalb speziell.

Typische Additivgruppen und ihr Nutzen:

• Korrosionsinhibitoren: Sie bilden einen stabilen Schutzfilm auf den Metalloberflächen, der Sauerstoff- und CO₂-Korrosion zuverlässig unterbindet. Damit werden besonders anfällige Bereiche wie Wärmetauscherbündel und Pumpenlaufräder geschützt.

• Härtestabilisatoren & Dispergatoren: Sie halten Kalk, Magnetit und Schlamm in Schwebe, sodass diese mit dem Umlauf transportiert und nicht abgelagert werden. Ablagerungen auf Wärmetauscherflächen werden so effektiv vermieden.

• pH-Stabilisatoren & Alkalisierungsmittel: Sie sorgen dafür, dass der pH-Wert in einem normgerechten Fenster bleibt (oft 8,2–10,0, je nach Werkstoffsystem). Das schützt vor Materialangriff und sichert die Stabilität der Inhibitoren.

• Sauerstoffbinder: Trotz geschlossener Systeme kann Sauerstoff über Nachspeisungen oder Diffusion ins Netz gelangen. Spezielle O₂-Scavenger binden den Rest-Sauerstoff und verhindern Korrosionsreaktionen.

Das Ergebnis ist ein chemisch stabiles Netz, in dem Wärme effizient übertragen und Betriebskosten langfristig reduziert werden.

Der Betrieb von Fernwärmesystemen wird durch eine Vielzahl an technischen Regeln abgesichert. Diese Normen geben nicht nur Zielwerte für die Wasserchemie vor, sondern auch Verfahren für Probenahme, Überwachung und Nachweisführung.

Wesentliche Regelwerke sind:

• AGFW-Arbeitsblatt FW 510: Definiert die Anforderungen an Füll- und Ergänzungswasser. Parameter wie Leitfähigkeit, Härte, Sauerstoff, Eisen und pH müssen hier eingehalten werden.

• AGFW-Arbeitsblatt FW 524: Regelt die Wasseraufbereitung, Überwachung und Dokumentation im laufenden Betrieb.

• VDI 2035: Beschreibt Strategien zur Vermeidung von Korrosion und Steinbildung in Warmwasserheizungen – auch für Fernwärmeanlagen relevant.

• DIN EN 14336: Enthält Anforderungen an die Inbetriebnahme und Prüfungen von Warmwasser-Heizungsanlagen.

Durch die Einhaltung dieser Regelwerke erreichen Betreiber:

• Rechtssicherheit, da alle Vorgaben normgerecht dokumentiert werden,

• Planungssicherheit, weil Schadensfälle und Ausfälle minimiert werden,

• Wirtschaftlichkeit, da Effizienzverluste vermieden und Instandhaltungskosten gesenkt werden.

ALMA AQUA unterstützt Betreiber dabei, diese Regelwerke nicht nur einzuhalten, sondern durch maßgeschneiderte Dosier- und Überwachungskonzepte optimal umzusetzen.

Die Einstellung eines Wärmenetzes ist ein strukturierter Prozess, der sicherstellt, dass das Netz von Beginn an chemisch stabil und normkonform betrieben wird.

Der Ablauf umfasst mehrere Phasen:

1. Systemaufnahme: Erfassung der Netzstruktur, eingesetzten Materialien, Temperaturen, Volumina und Nachspeisemengen.

2. Zieldefinition: Festlegung von Prioritäten – z. B. Korrosionsschutz, Ablagerungskontrolle, Energieeffizienz oder Nachweisführung.

3. Produktempfehlung: Auswahl geeigneter Additive (Inhibitoren, Dispergatoren, pH-Stabilisatoren, O₂-Binder), abgestimmt auf die Netzparameter.

4. Dosier- und Überwachungskonzept: Festlegung der Dosierpunkte und Sollwerte (pH, Leitfähigkeit, Sauerstoff, Eisen, Trübung), Definition von Überwachungsintervallen und Grenzwerten.

5. Probenahme & Validierung: Durchführung von Labor- und Online-Messungen, Abgleich mit Normwerten und Herstellervorgaben.

6. Berichterstattung & Optimierung: Dokumentation der Ergebnisse, Trendanalysen und Anpassung bei Laständerungen oder Rohwasserfluktuationen.

So wird gewährleistet, dass das Netz vom ersten Betriebstag an effizient und regelkonform arbeitet und über die gesamte Lebensdauer stabil bleibt.

Ein Wärmenetz ist ein dynamisches System: Lastprofile ändern sich, Nachspeisemengen variieren und über die Zeit können Leckagen oder Undichtigkeiten auftreten. Auch die Wasserchemie ist nicht statisch, sondern reagiert auf Temperatur- und Druckschwankungen.

ALMA AQUA begleitet Betreiber deshalb nicht nur bei der Inbetriebnahme, sondern über den gesamten Lebenszyklus des Netzes hinweg.

Unsere Leistungen im laufenden Betrieb umfassen:

• Regelmäßige Probenahmen & Laboranalysen von Netz-, Ergänzungs- und Füllwasser (Parameter u. a. pH, Leitfähigkeit, Sauerstoff, Eisen, Trübung).

• Online-Monitoring mit kontinuierlicher Erfassung von Leitfähigkeit, pH, Temperatur und Sauerstoff sowie Alarmfunktionen bei Abweichungen.

• Optimierung der Dosierstrategie, um Chemikalienbedarf, Energieeinsatz und Abschlammungen zu reduzieren.

• Schulung des Betriebspersonals, damit vor Ort die richtigen Maßnahmen ergriffen werden können.

• Dokumentation & Nachweisführung, die für interne Qualitätssicherung und externe Behördenprüfungen auditfest ist.

Damit profitieren Betreiber von einer dauerhaft stabilen Wasserchemie, maximaler Betriebssicherheit und nachweisbarer Normenkonformität – und sichern so die Wirtschaftlichkeit ihrer Wärmenetze langfristig ab.

Auch geschlossene Wärmenetze sind nicht vollkommen sauerstofffrei. Jede Nachspeisung bringt potenziell gelösten Sauerstoff in das System, und selbst kleinste Mengen können Korrosionsprozesse stark beschleunigen.

Die Folgen von Sauerstoffeintrag sind:

• Lochfraßkorrosion an Stahlrohren und Wärmetauschern, insbesondere in Bereichen mit niedriger Strömungsgeschwindigkeit.

• Magnetitbildung (Fe₃O₄) als Korrosionsprodukt, das in Leitungen und Abscheidern zu Schlammablagerungen führt.

• Störung der Inhibitorwirkung, da Sauerstoff bestimmte Schutzfilme destabilisieren kann.

Strategien zur Kontrolle:

• Verwendung von vollentsalztem Ergänzungswasser mit sehr geringer Gaslöslichkeit.

• Einsatz von Sauerstoffbindern, die Rest-O₂ chemisch neutralisieren.

• Druckhaltungssysteme und Membranentgasung, um den Sauerstoffeintrag technisch zu minimieren.

• Monitoring, z. B. durch regelmäßige Messung von gelöstem Sauerstoff und Eisen als Korrosionsindikator.

So bleibt das Netz auch bei unvermeidbarer Nachspeisung chemisch stabil und langfristig korrosionsfrei.

Magnetit (Fe₃O₄) entsteht durch Korrosionsprozesse in Stahlleitungen und ist in Fernwärmenetzen ein bekanntes Nebenprodukt. Einerseits kann Magnetit in dünnen Schutzschichten sogar korrosionshemmend wirken, andererseits führt überschüssiges Magnetit in Suspension zu massiven Betriebsproblemen.

Probleme durch Magnetit im Netz:

• Bildung von Schlämmen, die Wärmetauscher verstopfen oder Pumpen belasten.

• Erhöhte Strömungswiderstände und dadurch höherer Energiebedarf.

• Unwuchten und Verschleiß in Pumpen und Armaturen.

Maßnahmen zum Magnetitmanagement:

• Chemische Dispergatoren, die Magnetitpartikel in Schwebe halten und Ablagerungen verhindern.

• Abscheider und Filter, die Feststoffe gezielt aus dem Netz entfernen.

• Korrosionsinhibitoren, die die Bildung von Magnetit schon im Ansatz unterdrücken.

• Regelmäßige Analysen von Eisen- und Feststoffgehalten zur Bewertung der Netzstabilität.

Ein strukturiertes Magnetitmanagement stellt sicher, dass Fernwärmenetze frei von Ablagerungen und energieeffizient betrieben werden können.

Die pH-Führung ist einer der wichtigsten Faktoren für den Korrosionsschutz. In klassischen Hochtemperatur-Fernwärmenetzen liegen die Zielwerte meist zwischen pH 9,0 und 10,0, da hier Korrosionsgeschwindigkeit und Inhibitorstabilität optimal im Gleichgewicht sind.

In Niedertemperaturnetzen (z. B. Nahwärme, Quartierslösungen mit Vorlauftemperaturen <70 °C) verschieben sich die Anforderungen jedoch:

• Niedrigere Temperaturen verlangsamen zwar die Korrosionskinetik,

• gleichzeitig ist das Risiko von mikrobiologischem Wachstum (z. B. sulfatreduzierende Bakterien) deutlich höher.

Deshalb werden hier häufig leicht höhere pH-Zielwerte (z. B. 9,5–10,2) angestrebt, kombiniert mit einer strikten Sauerstoffkontrolle und ggf. Biozidstrategien.

Zusammengefasst:

• Hochtemperaturnetze: pH 9,0–10,0, Fokus auf Korrosionskontrolle.

• Niedertemperaturnetze: pH 9,5–10,2, zusätzlicher Fokus auf biologische Stabilität.

ALMA AQUA entwickelt für jeden Netztopologie- und Temperaturbereich individuelle pH- und Inhibitorstrategien, die Korrosionsschutz und Hygiene gleichermaßen absichern.