So funktioniert die Entgasung des Anlagenwassers
Der englische Chemiker William Henry und seine Untersuchungen zur Menge von in Wasser absorbierten Gasen stehen Pate für das Gesetz von Henry. Was im 19. Jahrhundert noch niemand ahnte: Das Funktionsprinzip findet auch bei Heizungs- und Kühlsystemen Anwendung – nämlich bei der Entgasung des Anlagenwassers.
Vereinfacht ausgedrückt lautet das Henry’sche Gesetz: Temperatur und Druck beeinflussen den Anteil des im Wasser gelösten Gases. Sinkt die Temperatur oder erhöht sich der Druck, steigt der Anteil des im Wasser gebundenen Gases. Im Umkehrschluss ziehen eine Temperaturerhöhung und eine Druckabsenkung die Freisetzung der im Wasser gelösten Gase mit sich.
In einem Kochtopf kann der Vorgang der temperaturbedingten Entgasung beobachtet werden. Ein spektakuläreres Beispiel für die Beobachtung des Henry’schen Gesetzes ist die tiefenabhängige Auflösung von Sauerstoff und Stickstoff im Blut von Unterwassertauchern, die sich während des Druckabfalls verändert und zur Dekompressionskrankheit führt. Doch auch bei Heizungs- und Kühlsystemen findet es Anwendung, wenn es um das Befreien des Anlagenwassers von Gasen mittels Entlüftung bzw. Entgasung geht.
Wie kann man das Gas entfernen?
Jedes Gas hat zunächst eine andere Löslichkeit. Beim Anlagenwasser von Heizungs- und Kühlsystemen spricht man von Luft im weitesten Sinne: Diese besteht zu etwa 78% aus Stickstoff, zu knapp 21% aus Sauerstoff sowie aus kleinen Mengen Argon, Kohlenstoffdioxid und anderen Gasen in Spuren. In geschlossenen Systemen ist es insbesondere der Sauerstoff, der eine Gefahr birgt: Er geht verhältnismäßig schnell eine chemische Reaktion ein. An alten Stahlrohren oder anderen metallischen Bauteilen kann es so zu Korrosion kommen, infolgedessen Rost- oder Schlammbildung auftreten. Das Resultat ist eine geschmälerte Anlagenleistung. Zudem können Korrosionspartikel Komponenten wie die Pumpe beschädigen, was letztlich sogar zu einem Ausfall führen kann. Lufteinschlüsse lassen sich zwar nicht verhindern, selbst im Füllwasser der Anlage sind bereits gelöste Gase enthalten. Aber sie können entfernt werden.
Temperaturerhöhung versus Druckabsenkung
Generell gibt es nach dem Funktionsprinzip des Henry’schen Gesetzes zwei Möglichkeiten, Gase vom Anlagenwasser zu trennen: durch eine Temperaturerhöhung oder eine Druckabsenkung. Klassische Entlüfter wie Luftabscheider machen sich erstere zunutze. Sie werden bei Heizungsanlagen in den Vorlauf installiert. Weil hier die Temperatur höher und dementsprechend die Löslichkeit der Gase geringer ist, können die Gase abgeschieden werden.
Da die Temperatur für ein wirtschaftliches Arbeiten der Anlage und zur Schonung ihrer Komponenten nicht zu hoch sein darf, stellt das Herabsenken des Drucks eine wirksamere Methode zur Entfernung von Gasen dar. Hier gibt es zwei verschiedene Techniken: Die eine ist die Normalentgasung mit einer pumpengeregelten Druckhaltung. Dabei wird das Heizungswasser, das auf einem anlagenbedingten Überdruck gehalten wird, einem drucklosen Behälter zugeführt. Durch die Druckdifferenz lösen sich die im Wasser enthaltenen Gase, so dass eine relative Gasfreiheit herrscht. Bei Kühlanlagen ist die Normalentgasung jedoch nicht sehr effektiv, weil hier die Temperatur des Wassers zu niedrig ist.
Effektive Vakuumentgasung
Wirkungsvoller sowohl bei Heizungs- als auch bei Kühl- und Kälteanlagen sind sogenannte Vakuumentgaser, wie Flamco sie mit der Produktlinie Vacumat im Sortiment hat. Diese erzeugen ein Vakuum, indem die Pumpe mehr Wasser aus der Säule des Gerätes zieht, als zulaufen kann. Im Vakuum wird das Gas freigesetzt und sammelt sich über dem Wasserspiegel. Durch Herunterfahren der Pumpe wird der Druck kurzzeitig erhöht, wodurch die freigesetzten Gase abgeschieden werden. Praktisch: Bei zu niedrigem Systemdruck speisen die Entgaser vollautomatisch nach, bis der voreingestellte, optimale Betriebsdruck wieder erreicht ist.
Wasserdampfbildung und -austritt vermeiden
Bei geschlossenen Heizungsanlagen ist der Dampfdruck temperaturabhängig. Wird das Wasser beim Entgasen auf ein Vakuum von 0,3 bar absolut bzw. –0,7 bar herabgesetzt, sinkt auch die Temperatur, die benötigt wird, um den kritischen Punkt der Dampfdruckkurve zu erreichen. Sie liegt dann bei lediglich rund 70 °C. Folglich besteht beim Erreichen dieser Gradzahl die Gefahr, dass das Wasser von der flüssigen Phase in die gasförmige übertritt und Wasserdampf abgelassen wird. Diesem Zustand gilt es vorzubeugen, da thermische Energie vernichtet wird und mechanische Bauteile beschädigt werden können.
Überwachung von Druck und Temperatur
Flamco bietet aus diesem Grund neben der Ausführung Vacumat Basic seine Weiterentwicklung Vacumat Eco an. Sie verfügt über eine vollautomatische Systemüberwachung mittels Sensoren, die kontinuierlich Temperatur und Druck messen und somit das effektivste Vakuum errechnen. Sie optimieren so den Entgasungsprozess und vermeiden die Entstehung von Wasserdampf. Nur die im Wasser gelösten Gase werden abgeschieden. Die drehzahlgesteuerte Pumpe des Gerätes bringt eine bessere Leistung als die Basic-Version und begünstigt gleichzeitig Energieeinsparungen. Die stark vergrößerte Entgasungskapazität sorgt darüber hinaus für einen schnelleren Entgasungsprozess, wodurch Widerstandsverlusten ebenso vorgesorgt wird wie Verschleißerscheinungen und Schäden der Anlage, deren Lebensdauer sich somit verlängert. Ein benutzerfreundliches, interaktives Display ermöglicht einen Überblick über die Entgasungsleistung in Echtzeit.
Energieeinsparungen durch bedarfsweisen Betrieb
Ein weiteres Alleinstellungsmerkmal des Vacumat Eco ist seine automatische Standby-Funktion: Die Sensoren erkennen, wie viel Gas im Anlagenwasser verbleibt. Ist dieses gasfrei, schaltet sich der Automat für 24 Stunden ab und startet erst dann wieder einen Testlauf. Drei Einstellungsmöglichkeiten erlauben die Anpassung an die jeweilige Anlagensituation. Weil das Gerät nur im Bedarfsfall arbeitet, kommt es zu signifikanten Energieeinsparungen. Im Vergleich zu konventionellen Produkten am Markt läuft der Vacumat Eco achtmal ökonomischer. Zudem arbeitet der innovative Entgaser von Flamco bei lediglich 52 Dezibel, was mit der Lautstärke eines modernen Haushaltsgerätes wie einem Wäschetrockner vergleichbar ist. Dies erlaubt auch den Einsatz in geräuschsensitiven Gebäuden.
Diese Vorteile bringen Vakuumentgaser
Entgaser werden stets in den Rücklauf eingebaut. Bei Heizungsanlagen ist hier das Anlagenwasser kälter, so dass die Bauteile weniger beansprucht werden. Im Gegensatz dazu ist der Rücklauf bei Kühlanlagen wärmer als ihr Vorlauf. Die höhere Temperatur fördert die Entgasung nach dem Prinzip von Henry. Flamco liefert sowohl den Vacumat Basic als auch den Vacumat Eco vollständig vormontiert und anschlussfertig. Eine kurze und leicht verständliche Videoanleitung zur Inbetriebnahme steht bei der jeweiligen Produktübersicht auf der Herstellerwebsite zur Verfügung.
Der Einsatz von Vakuumentgasern ermöglicht selbst bei großen und komplexen Systemen eine größtmögliche Gasfreiheit. Die Anlage arbeitet effizienter, was zu Energie- und Kosteneinsparungen führt. Durch den Schutz der Komponenten vor Korrosion wird ein störungsfreier Betrieb gefördert und ihre Lebensdauer verlängert sich.
Wirkungsbereich des Vacumat Eco:
- Stand Min ist für die meisten Anlagen geeignet und hat den geringsten Energieverbrauch. Das System wird bis zu 15 ml Gas/l Flüssigkeit entgast.
- Stand Med entgast stärker, verbraucht aber auch etwas mehr Energie. Entgasung bis zu 12 ml/l.
- Stand Max sorgt für eine optimale Entgasung, hat allerdings auch den höchsten Energieverbrauch. Entgasung bis 8 ml/l (nach VDI 2035-2 und 4708-2).
Dieser Beitrag von Ralf Winskewitsch erschien zuerst in SBZ Monteur 10/2019. Ralf Winskewitsch ist Leiter im Kundendienst bei Flamco.
