DE102005036356B4

DE102005036356B4 - Wasserbehandlungseinrichtung für eine Heizanlage

Info

Publication number: DE102005036356B4
Application number: DE102005036356A
Authority: DE
Inventors: Dietmar Dr. Ende; Michael Sautter
Original assignee: PERMA TRADE WASSERTECHNIK GmbH; PERMA-TRADE WASSERTECHNIK GmbH
Current assignee: PERMA TRADE WASSERTECHNIK GmbH; PERMA-TRADE WASSERTECHNIK GmbH
Priority date: 2005-07-29
Filing date: 2005-07-29
Publication date: 2008-11-20
Anticipated expiration: 2025-07-30
Also published as: DE102005036356A1; DE102005036356C5

Abstract

Wasserbehandlungseinrichtung für eine Heizanlage mit einem Behälter (10), der eine wasserdurchflossene Kammer (12) aufweist, wobei in der Kammer (12) Ionentauscherelemente (13) gehalten sind, wobei die Ionentauscherelemente (13) das durch die Kammer (12) geleitete Wasser zumindest teilweise entmineralisieren und wobei der pH-Wert des Wasser auf einen Wert im Bereich zwischen 8 und 11 überführt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wasserbehandlungseinrichtung für eine Heizung.
Praktisch in jeder Heizung wird Wasser als Wärmeträgermedium verwendet. Dabei kommt es zur Wechselwirkung des Wassers und der Wasserbestandteile mit den Heizungswerkstoffen wobei Schäden durch Korrosionsreaktionen und Belagsbildung entstehen.
Besonders durch die Steigerung der Wirkungsgrade von Heizungsanlagen wurden die Heizflächenbelastungen (kW/m²) und somit die Oberflächentemperaturen der Wärmeübertragungsflächen an der Wasserseite in den letzten Jahren zunehmend gesteigert. Dies hat zur Folge, dass eine Belagsbildung im Bereich der Flamm- und Rauchgasrohre bei modernen Heizkesseln wesentlich stärkere Auswirkungen hat, als bei älteren Modellen. Je Millimeter Belagsstärke ergeben sich Wirkungsgradverluste von bis zu 15%.
Aus diesen Gründen wird bei großen Anlagen schon immer enthärtetes bzw. entmineralisiertes Wasser eingesetzt, um den gefürchteten Kesselstein zu verhindern und um mögliche Korrosionsvorgänge weitgehend zu inhibieren. Um Letzteres zu gewährleisten, müssen zusätzlich ein erhöhter pH-Wert eingestellt und gegebenenfalls auch chemische Inhibitoren zugesetzt werden.
Was seit längerer Zeit für große Anlagen gilt, wird als Empfehlung auf Klein- und Kleinstanlagen ausgedehnt und gilt somit als Stand der Technik. Im Grundsatz bedeutet dies, dass die Richtlinie im Schadensfall zur Beurteilung herangezogen werden kann.
Derzeit wird bei Anlagen > 100 kW mit einer mobilen Wasseraufbereitungsstation befällt und gleichzeitig Konditioniermittel zur pH-Einstellung, Korrosionsinhibition und ggf. Sauerstoffbindemittel zugegeben. Bei kleineren Anlagen wird das Wasser in der Regel nicht aufbereitet, da dies zu aufwändig ist.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Wasserbehandlungseinrichtungen bekannt. Die DE 35 34 154 A1 beschreibt eine Heizungsanlage, die einen wasserführenden Kreislauf aufweist. Dem in dem Kreislauf geführten Wasser ist Frostschutzmittel, Zitronensäure, Korrosionsschutzmittel und Natriumazid zugesetzt.
Aus der DE 36 21 928 A1 ist eine Wasser-Enthärtungsanlage bekannt. Diese weist einen Behälter auf, der mit Ionentauscherelementen befüllt ist. Der Behälter wird vom Rohwasser durchflossen, das beim Behälterdurchtritt enthärtet und dann als Brauchwasser in eine Leitung übergeben wird. Wenn die Ionentauscherelemente in ihrer Funktion erschöpft sind, wird eine Regeneration vorgenommen. Hierzu wird der Leitungsabfluss gesperrt und eine Zirkulationsleitung mit einem Salzbehälter in leitende Verbindung mit der Ionentauscherkammer gebracht. Die Salzlösung regeneriert die Ionentauscherelemente und wird dann nach vollendeter Regeneration in einem Auffangbehälter gesammelt.
Aus der FR 2 787 344 geht eine Wasserenthärtungsanlage als bekannt hervor, die einen Behälter mit Ionentauscherelementen aufweist. Nachdem die Ionentauscherelemente in ihrer Funktion erschöpft sind, kann der Behälter ausgewechselt werden.
Die DE 101 19 828 A1 offenbart ein Kalkschutzgerät, bei dem ein Elektrokondensator zum Einsatz kommt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Wasserbehandlungseinrichtung zu schaffen, mit der ein Heizungsinstallateur die Befüllung kleiner und mittlerer Heizungsanlagen mit Heizungswasser einfach durchführen kann.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Wasserbehandlungseinrichtung mit einem Behälter der eine wasserdurchflossene Kammer aufweist, wobei in der Kammer Ionentauscherelemente gehalten sind, und wobei die Ionentauscherelemente das durch die Kammer geleitete Wasser zumindest teilweise entmineralisieren und wobei der pH-Wert des Wasser auf einen Wert im Bereich zwischen 8 und 11 überführt wird.
Die Wasserbehandlungseinrichtung kann vom Installateur beispielsweise an die normale Trinkwasserversorgung angeschlossen werden. Das Wasser durchfließt die Kammer und wird dort mittels der Ionentauscherelemente entmineralisiert. Auf diese Weise wird die Kesselsteinbildung verhindert oder zumindest stark verringert. Gleichzeitig wird auch das Wasser in einen pH-Wert-Bereich überführt, der im Bereich zwischen 8 und 11 liegt. Der eingestellte pH-Wert verringert gleichzeitig die Korrosionsvorgänge an den metallischen Teilen des wasserführenden Systems.
Die Wasserbehandlungseinrichtung kann vom Installateur einfach gehandhabt werden und erfordert keine weiteren Fachkenntnisse. Vorteilhafter Weise ist die Anordnung als Einwegpatrone ausgeführt, die nach dem Befüllvorgang vom Installateur entsorgt werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Erfindungsausgestaltung ist es vorgesehen, dass der pH-Wert in der Kammer mittels der Ionentauscherelemente einstellbar ist. Auf diese Weise kann der konstruktive Aufwand deutlich vereinfacht werden. Dabei lässt sich vorteilhaft die pH-Wert-Einstellung dadurch erreichen, dass in der Kammer eine Mischung aus sauren und basischen Ionentauscherelementen gehalten ist. Über das Mischungsverhältnis von schwach und stark sauren Ionentauscherelementen kann der gewünschte pH-Wert eingestellt werden.
Eine bevorzugte Ausgestaltungsvariante ist dergestalt, dass zumindest ein Teil der Ionentauscherelemente von Ionentauscherharz-Teilen gebildet ist. Die Ionentauscherharz-Teile sind kostengünstig, in der Regel in Granulatform, zu beziehen und sie verlieren ihre Eigenschaften auch dann nicht, wenn die Wasserbehandlungseinrichtung im rauen Baustellenalltag zum Einsatz kommt.
Wenn das wasserführende System Aluminiumwerkstoffe enthält, wird eine Wasserbehandlungseinrichtung eingesetzt, mittels der der pH-Wert auf einen Wert unter pH-Wert 9 eingestellt wird. Damit wird die Korrosion unter Aluminatbildung verhindert.
Die Wasserbehandlung kann zusätzlich dadurch effektiviert werden, wenn vorgesehen ist, dass in dem Behälter oder in einem Zusatzbehälter ein Korrosionsschutzmittel gehalten ist. Dabei kann es insbesondere vorgesehen sein, dass das Korrosionsschutzmittel einen chemischen Inhibitor, beispielsweise Molybdat oder ein Sauerstoffbindemittel aufweist.
Dabei ergibt sich eine einheitlich handhabbare Einheit, wenn vorgesehen ist, dass in dem Behälter eine wasserdurchströmte zweite Kammer angeordnet ist, in der das Korrosionschutzmittel bevorratet ist. Das Korrosionsschutzmittel kann beispielsweise flüssig oder vorzugsweise in Tablettenform verwendet werden. Der Installateur kann die Wasserbehandlungseinrichtung dann einfach an die Heizungsanlage und/oder die Wasserversorgung anschließen, wenn vorgesehen ist, dass der Behälter einen Zulauf und einen Ablauf aufweist und dass der Ablauf und/oder der Zulauf eine Anschlusskupplung aufweist.
Um zu verhindern, dass Ionentauscherelemente mit dem durchfließenden Wasser ausgeschwemmt werden, kann die Wasserbehandlungseinrichtung dergestalt sein, dass in Strömungsrichtung hinter den Ionentauscherelementen ein Filter angeordnet ist. Damit kann auch das Heizungs(nach)füllwasser gefiltert und Schwebstoffe zurückgehalten werden. Beispielsweise hat sich ein Filter mit einer Maschenweite von ca. 50 μm als geeignet erwiesen.
Damit das Wasser in die Kammer gleichmäßig einströmt und/oder der Wasserstrom die Ionentauscherelemente in der Kammer nicht verdrängt, kann es vorgesehen sein, dass in Strömungsrichtung vor den Ionentauscherelementen ein Strömungsverteiler angeordnet ist.
Eine mögliche Erfindungsvariante kann dadurch gekennzeichnet sein, dass dem Behälter eine Messeinheit zugeordnet ist, die mittelbar oder unmittelbar den Erschöpfungsgrad der Ionentauscherelemente signalisiert.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die 1 zeigt eine Wasserbehandlungseinrichtung in schematischer Seitenansicht und im Schnitt.
Wie die 1 erkennen lässt, weist die Wasserbehandlungseinrichtung einen Behälter 10 auf, der eine erste Kammer 11 und eine zweite Kammer 12 bildet. Dabei stehen die beiden Kammern 11 und 12 in strömungsleitender Verbindung. An den Behälter 10, der beispielsweise aus PE oder PP bestehen kann, sind ein Zulauf 16 und ein Ablauf 15 angeschlossen, beispielsweise angeschweißt. Sowohl der Zulauf 16 als auch der Ablauf 15 sind mit einer Anschlusskupplung 17 ausgerüstet. Mit dieser kann die Wasserbehandlungseinrichtung schnell und einfach an eine Wasserzufuhr beziehungsweise an den Einfüllstutzen einer Heizanlage angeschlossen werden.
Wie die 1 weiter erkennen lässt, ist in den Zulauf 16 ein Wassermengenmesser integriert. Dieser ermittelt die Durchflussmenge des Wassers und gibt dem Installateur so eine Information über den Verschleißzustand der Wasserbehandlungseinrichtung. Zusätzlich oder alternativ kann auch eine Messeinrichtung verwendet werden, die das behandelte Wasser ausgangsseitig misst. Beispielsweise kann anhand einer Stromleitfähigkeitsmessung auf die Funktionsfähigkeit der Wasserbehandlungseinrichtung rückgeschlossen werden.
In der Kammer 12 ist eine Mischung aus schwach und stark sauren sowie basischen Ionentauscherelementen 13 gehalten. Mit diesen wird das durchfließende Wasser entmineralisiert und gleichzeitig ein pH-Wert zwischen 8,5 und 10,5 eingestellt.
Das behandelte Wasser durchströmt anschließend die Kammer 11, in der ein chemisches Korrosionsschutzmittel 14 in Form einer Tablette gehalten ist. Das Korrosionsschutzmittel 14 gibt chemische Bestandteile in das Wasser ab. Anschließend strömt das Wasser durch den Ablauf 15 aus und in die Heizungsanlage ein. Um zu verhindern, dass mit dem Wasser mitgeführte Festkörperteilchen in die Heizungsanlage gelangen oder durch den Zulauf 16 Ionentauscherelemente 13 austreten, sind ein- und ausgangsseitig am Behälter 10 jeweils ein Filter 19 vorgesehen.
Ein gleichmäßiger Wassereintritt in die Kammer 12 wird mit einem Strömungsverteiler 20 erreicht.

Claims

Wasserbehandlungseinrichtung für eine Heizanlage mit einem Behälter (10), der eine wasserdurchflossene Kammer (12) aufweist, wobei in der Kammer (12) Ionentauscherelemente (13) gehalten sind, wobei die Ionentauscherelemente (13) das durch die Kammer (12) geleitete Wasser zumindest teilweise entmineralisieren und wobei der pH-Wert des Wasser auf einen Wert im Bereich zwischen 8 und 11 überführt wird.
Wasserbehandlungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der pH-Wert in der Kammer (12) mittels der Ionentauscherelemente (13) einstellbar ist.
Wasserbehandlungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kammer (12) eine Mischung aus sauren und basischen Ionentauscherelemente (13) gehalten ist.
Wasserbehandlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Ionentauscherelemente (13) schwach und ein weitere/Teil stark sauer ist.
Wasserbehandlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Ionentauscherelemente (13) von Ionentauscherharz-Teilen gebildet. ist.
Wasserbehandlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der pH-Wert des Wassers auf einen Wert < 9 überführt wird.
Wasserbehandlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 in dem Behälter (10) oder in einem Zusatzbehälter ein Korrosionsschutzmittel (14) gehalten ist.
Wasserbehandlungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Korrosionsschutzmittel (14) einen chemischen Inhibitor, beispielsweise Molybdat oder ein Sauerstoffbindemittel aufweist.
Wasserbehandlungseinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Behälter (10) eine wasserdurchströmte zweite Kammer (12) angeordnet ist, in der das Korrosionschutzmittel (14) bevorratet ist.
Wasserbehandlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (10) einen Zulauf (16) und einen Ablauf (15) aufweist und dass der Ablauf (15) und/oder der Zulauf (16) eine Anschlusskupplung (17) aufweist.
Wasserbehandlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung hinter den Ionentauscherelementen (13) ein Filter (19) angeordnet ist.
Wasserbehandlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung vor den Ionentauscherelementen (13) ein Strömungsverteiler angeordnet ist.
Wasserbehandlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass dem Behälter (10) eine Messeinheit (18) zugeordnet ist, die mittelbar oder unmittelbar den Verschleißzustand der Ionentauscherelemente (13) signalisiert.