Die VDI-Richtlinie 2047 Blatt 2 definiert in Verbindung mit der 42. Bundesimmissionsschutzverordnung (42. BImSchV) präzise Anforderungen an den hygienegerechten Betrieb von Verdunstungskühlanlagen. Im Zentrum dieser Anforderungen stehen die chemisch-physikalischen Untersuchungen des Kühl- und Umlaufwassers – sie bilden die Grundlage für die Vermeidung von Biofilmen, die Legionellen einen idealen Lebensraum bieten.
Die systematische Überwachung stellt Betreiberinnen und Betreiber vor konkrete Herausforderungen: Die elektrische Leitfähigkeit muss kontinuierlich oder mindestens 14-tägig gemessen werden, während andere Parameter in definierten Intervallen zu prüfen sind. Besondere Bedeutung kommt dabei dem Phänomen der Eindickung zu. Durch Verdunstung steigt die Salzkonzentration im Kreislaufwasser kontinuierlich an – ein natürlicher Prozess mit weitreichenden Konsequenzen. Eine wirtschaftliche Eindickungszahl von mindestens 3-fach zu erreichen, setzt fundiertes Wissen über Grenzwerte der VDI 3803, Rohwasserqualität und Werkstoffverträglichkeit voraus.
Inhalte
Regulatorische Grundlagen: VDI 2047, 42. BImSchV und VDI 3803
Die VDI-Richtlinie 2047 Blatt 2 „Sicherstellung des hygienegerechten Betriebs von Verdunstungskühlanlagen“ arbeitet eng mit der 42. Bundesimmissionsschutzverordnung zusammen. Ergänzt durch die VDI 3803 entstehen hohe, aber notwendige Anforderungen an die chemischen und chemisch-physikalischen Untersuchungen von Kühl- und Umlaufwasser.
Das übergeordnete Ziel: Ablagerungen auf wasserführenden Oberflächen müssen verhindert werden. Denn diese führen nicht nur zu Korrosionsschäden und Leistungsminderungen des Wärmeübergangs. Vor allem bilden sich Biofilme – und diese schaffen ideale Lebensbedingungen für Krankheitserreger wie Legionellen.
Regelmäßige Hygienekontrollen: Was Betreiberinnen und Betreiber beachten müssen
Die VDI 2047-2 fordert von Betreiberinnen und Betreibern regelmäßige Hygienekontrollen. Diese umfassen neben Inspektionen und mikrobiologischen Untersuchungen auch die chemisch-physikalischen Untersuchungen des Kreislaufwassers – ein Dreiklang, der für die Anlagensicherheit unverzichtbar ist.
Chemische und physikalische Parameter: Prüfintervalle und Messfrequenzen nach VDI 2047
Die Richtlinie gibt klare Zeitrahmen vor: Die chemischen, physikalischen oder mikrobiologischen Kenngrößen des Nutzwassers müssen mindestens zweiwöchentlich betriebsintern überprüft werden.
Als Beispiel für physikalische Untersuchungen wird die Messung der elektrischen Leitfähigkeit genannt. Diese elektrische Leitfähigkeit ist ein Schlüsselparameter. Er muss entweder kontinuierlich oder mindestens 14-tägig bestimmt werden – hier gibt es keinen Spielraum. Für die übrigen chemischen und physikalischen Parameter des Kreislaufwassers sieht die Norm jedoch eine praktikable Lösung vor: Der Zeitraum zwischen aufeinanderfolgenden Messungen darf auf bis zu zwei Monate ausgedehnt werden. Voraussetzung dafür sind dokumentierte Erfahrungen, die die Stabilität der Werte im laufenden Betrieb belegen.
Dokumentation und Maßnahmen bei Abweichungen
Jedes Messergebnis findet seinen Platz im Betriebstagebuch. Diese lückenlose Dokumentation ist nicht nur Pflicht, sondern auch Nachweis ordnungsgemäßer Betriebsführung. Weichen Untersuchungsergebnisse von den Vorgaben ab, ist schnelles Handeln gefragt. Sofortige Ursachenermittlung und die Einleitung geeigneter Maßnahmen sind dann unumgänglich.
Eindickung bei Verdunstungskühlanlagen verstehen: Warum die VDI 3803 so wichtig ist
Die VDI 3803 befasst sich mit Kühlkreisläufen und raumlufttechnischen Anlagen wie Luftwäschern und Sprühbefeuchtern. Ihre zentrale Aufgabe ist die Festlegung von Konzentrationsobergrenzen für die im Wasser enthaltenen Salze.
Das Prinzip der Eindickung
Was in der Anlage passiert, folgt einem einfachen physikalischen Prinzip: Durch Verdunstung im Kühlturm oder Luftbefeuchter verschwindet das Wasser – die gelösten Salze bleiben zurück. Die Konzentration im Kreislaufwasser steigt kontinuierlich an. Dieser Prozess wird als Eindickung bezeichnet, und genau hier werden definierte Grenzwerte essenziell.
Grenzwerte für kritische Salze
Die VDI 3803 setzt Grenzwerte für wichtige Salze, deren Überschreitung konkrete Folgen hat:
- Werden die Konzentrationsgrenzen für Sulfat und Chlorid überschritten, droht Korrosion mit potenziell erheblichen Schäden
- Eine zu hohe Karbonathärte führt zur Bildung hartnäckiger, leistungsmindernder Beläge, die den Wärmeübergang beeinträchtigen
Eindickungszahl berechnen und steuern
Aus den Grenzwerten der VDI 3803 und den Konzentrationen im Rohwasser lassen sich die zulässigen Eindickungszahlen berechnen. Als wirtschaftlich gilt eine Eindickungszahl ab mindestens 3-fach – ein Wert, den Betreiberinnen und Bertreiber anstreben sollten.
Wird die maximal zulässige Eindickung überschritten, muss gehandelt werden. Ein Teil der Salzfracht wird aus dem Kreislauf entfernt. Moderne Kreislauf-Absalzautomatiken arbeiten leitfähigkeitsgesteuert und nehmen diese Aufgabe zuverlässig ab. Noch effizienter können Online-Wassermonitoring-Systeme sein. Sie fahren die Eindickung kontrolliert auf ein Maximum und sparen dabei Wasser.
Wasseraufbereitung und Wasserbehandlung: Die Basis für einen sicheren Betrieb
Priorität Nummer eins: die Rohwasseraufbereitung
Die fachgerechte Wasseraufbereitung des Rohwassers – auch Nachspeisewasser genannt – steht an erster Stelle. Sie ist die Voraussetzung für ein dauerhaft sauberes System. Bei der Untersuchung wird die erzielte mit der erwarteten Wasserqualität verglichen. Im Fokus stehen dabei Parameter wie Resthärte, Leitwert, m-Wert, Eisen und Mangan.
Wasserbehandlung: Konditionierung im Blick behalten
Die Überprüfung der Wasserbehandlung – auch Konditionierung genannt – beinhaltet die Kontrolle der Dosieranlagen und der zugesetzten Chemikalien. Diese sorgen für Härtestabilisierung, Dispergierung und Korrosionsschutz.
Was dabei konkret zu überwachen ist:
- Funktionalität der Dosieranlagen: Laufen sie einwandfrei? Stimmen Dosiermengen und Dosierzeiten? Ist ausreichend Vorrat vorhanden?
- Die Kalibrierung von Sensoren für Leitwert und pH-Wert – nur präzise Messungen führen zu verlässlichen Ergebnissen
- Die tatsächliche Konzentration des Konditionierungsmittels im Kreislaufwasser
- Ein wichtiger Sonderfall: Bei der Dosierung von Bioziden muss die Absalzung während der Wirksamkeit des Biozids verriegelt sein
Wasserrichtwerte individuell festlegen
Die Festlegung der Wasserrichtwerte für Zusatz- und Kreislaufwasser ist keine Standardaufgabe. Sie berücksichtigt die spezifische Rohwasserqualität, die eingesetzten Werkstoffe (z.B. C-Stahl, Buntmetalle, Kunststoffe, Aluminium), die jeweilige Korrosionsbeständigkeit und nicht zuletzt die Vorgaben der Hersteller. Nur so entsteht ein maßgeschneidertes Konzept für jede einzelne Anlage.
Übersicht: Diese chemisch-physikalischen Parameter müssen Sie überwachen
Gemäß der Richtlinie VDI 2047 sollten beispielsweise folgende chemische Parameter bestimmt werden:
- pH-Wert
- Elektrische Leitfähigkeit / Leitwert
- Gesamthärte (Summe Erdalkalien)
- Säurekapazität
- Nitrat
- Ammonium
- Gesamtphosphat
- Silikat
- Eisen
- Kupfer
- Zink
- Chrom
- Nickel
- TOC (Total Organic Carbon)
- Trübung (oder abfiltrierbare Stoffe)
- Konzentration des Konditionierungsmittels
Fazit: Fachwissen macht den Unterschied
Die Zuverlässigkeit der chemisch-physikalischen Untersuchungen hängt von der fachgerechten Entnahme der Wasserproben, der Anwendung normgerechter Verfahren, der Qualität der eingesetzten Messtechnik, der Schulung des Personals und der systematischen Wartung aller Komponenten ab.
Die Umsetzung nach VDI 2047 und 42. BImSchV ist anspruchsvoll und erfordert fundiertes Fachwissen über die komplexen Zusammenhänge zwischen Wasserchemie, Anlagentechnik und Hygieneanforderungen. Die präzise Überwachung der vielfältigen Parameter, die richtige Interpretation der Messwerte im Kontext von Eindickung und Werkstoffverträglichkeit sowie die lückenlose Dokumentation bilden essenzielle Bestandteile der Betreibendenverantwortung – und schaffen die Grundlage für einen sicheren und wirtschaftlichen Anlagenbetrieb.
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Chemisch-physikalische Untersuchungen sind Messungen und Analysen des Kühl- und Umlaufwassers zur Überwachung von Parametern wie pH-Wert, Leitfähigkeit, Härte, Chlorid und Sulfat. Sie dienen der Vermeidung von Ablagerungen, Korrosion und Biofilmen nach VDI 2047 Blatt 2.
Die elektrische Leitfähigkeit muss kontinuierlich oder mindestens alle 14 Tage gemessen werden. Sie ist ein Schlüsselparameter nach VDI 2047 Blatt 2.
Chemische und physikalische Parameter müssen mindestens zweiwöchentlich überprüft werden. Für stabile Werte kann das Intervall auf bis zu zwei Monate erweitert werden – mit dokumentierter Begründung.
Eindickung bezeichnet die Aufkonzentration von Salzen im Kreislaufwasser durch Verdunstung. Eine wirtschaftliche Eindickungszahl liegt bei mindestens 3-fach. Die Grenzwerte regelt die VDI 3803.
Bei Abweichungen sind sofortige Ursachenermittlung und Gegenmaßnahmen im Betriebstagebuch zu dokumentieren. Die 42. BImSchV und VDI 2047 fordern lückenlose Aufzeichnungen aller Untersuchungsergebnisse.
Biofilme sind Schleimschichten aus Mikroorganismen (Bakterien, Pilze, Algen), die wasserberührte Oberflächen besiedeln. Sie bieten einen hervorragenden Lebensraum für Krankheitserreger wie Legionellen. Biofilme schützen Keime vor Bioziden, Wärme und UV-Licht, weshalb deren Bekämpfung besonders schwierig ist.
Korrosionsinhibitoren sind chemische Zusätze, die eine Schutzschicht auf Metalloberflächen bilden und so Korrosion (Rost) verhindern. Sie hemmen entweder anodische oder kathodische Korrosionsreaktionen. Die Wirksamkeit hängt von pH-Wert, Temperatur und den eingesetzten Werkstoffen ab.
Dispergatoren halten Feststoffe (Kalk, Schmutz, Korrosionsprodukte) fein verteilt im Wasser und verhindern deren Verklumpen und Ablagerung. Sie lagern sich an Partikeloberflächen an und sorgen für gegenseitige Abstoßung. Biodispergatoren können zusätzlich Biofilme ablösen.
Der m-Wert (Säurekapazität KS 4,3) ist ein Maß für die Karbonathärte des Wassers. Er gibt an, wie viel Säure bis pH 4,3 neutralisiert werden kann und zeigt die Pufferkapazität an. Erhöhte m-Werte begünstigen Kalkausfällungen bei Erwärmung und pH-Anstieg durch Verdunstung.
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