Heizwasseraufbereitung nach VDI 2035

In vielen ländlichen Regionen sind Biogasanlagen das Rückgrat moderner Nahwärmenetze, die Wohnhäuser ebenso wie Gewerbe- und Industriebetriebe zuverlässig mit Wärme versorgen. Dadurch werden fossile Energieträger ersetzt, CO₂-Emissionen reduziert und regionale Wertschöpfung gestärkt.

Auch am hier beschriebenen Standort wird seit vielen Jahren eine „alte“ Biogasanlage betrieben, die ein weit verzweigtes Nahwärmenetz versorgt. Zahlreiche Wohngebäude sowie Gewerbe- und Industriebetriebe sind angeschlossen und profitieren von der nachhaltigen Wärmeversorgung. Um die Kapazitäten zu erweitern und den steigenden Wärmebedarf langfristig abzudecken, wurde eine neue Biogasanlage errichtet und in das bestehende Wärmenetz integriert. Ein zentrales Element dieser Erweiterung ist der groß dimensionierte Pufferspeicher mit einem Volumen von 3.150 m³ Heizwasser.

Die Erstbefüllung dieses Pufferspeichers wurde bereits mehrere Monate vor der geplanten Inbetriebnahme durch die Firma UWS durchgeführt. Aufgrund des enormen Volumens erstreckte sich die Befüllung über den Zeitraum von rund einem Monat. Dabei wurde von Beginn an darauf geachtet, die Anforderungen der VDI-Richtlinie 2035 zu berücksichtigen, um Korrosions- und Steinbildungsprozesse im späteren Betrieb zu vermeiden.

Nach Abschluss der Befüllung folgten weitere vorbereitende Maßnahmen, darunter umfangreiche Isolierarbeiten, Dichtheitsprüfungen, die Herstellung der Stromanschlüsse sowie die finale Anlageninstallation.

Heizwasser aufbereiten im Teilstromverfahren

Vor der Inbetriebnahme der neuen Biogasanlage stand jedoch noch ein entscheidender Schritt an: die Aufbereitung des gesamten Bestandswassers im bestehenden Nahwärmenetz. Insgesamt handelte es sich hierbei um eine Wassermenge von rund 120 m³. Diese Heizwasseraufbereitung wurde gemeinsam von den Schwesterfirmen UWS Technologie GmbH und HEATpower24 GmbH geplant und umgesetzt. Ziel war es, das vorhandene Heizwasser normgerecht nach VDI 2035 aufzubereiten und damit optimale Voraussetzungen für den Parallelbetrieb der alten und neuen Anlage zu schaffen.

Da das Nahwärmenetz während dieser Arbeiten durchgehend in Betrieb bleiben musste, wurde die Heizwasseraufbereitung im so genannten Bypassverfahren durchgeführt. Beim Bypassverfahren wird ein Teilstrom des Heizwassers kontinuierlich aus dem laufenden System entnommen, extern aufbereitet und anschließend wieder in das Netz zurückgeführt. Der große Vorteil dieser Methode besteht darin, dass die Wärmeversorgung der angeschlossenen Abnehmer zu keinem Zeitpunkt unterbrochen werden muss. Gleichzeitig erfolgt die Wasseraufbereitung schonend und kontrolliert über einen längeren Zeitraum, bis das gesamte Netzvolumen mehrfach durch die Aufbereitungstechnik geflossen ist.

Für die Umsetzung kamen mehrere Geräte aus dem Hause UWS zum Einsatz. Kernstück der Anlage war eine Heaty Profiline No. 2, ergänzt durch zwei Heaty Filtra Advanced No. 2. Zusätzlich wurde eine Verteileranlage mit sechs 300er-Kartuschen installiert, die jeweils mit 63 l Mischbettharz bestückt waren. Diese Kombination ermöglichte eine leistungsfähige und gleichzeitig flexible Anpassung an die Gegebenheiten des großen Nahwärmenetzes.

Aufbereitung: Die Heaty Profiline No. 2 mit mehreren in Reihe geschalteten Kartuschen bereitet das Wasser im laufenden Betrieb auf. Bild: UWS

Filtration und Magnetitabscheidung

Der Aufbereitungsprozess begann mit einer mehrstufigen Filtration des Heizwassers. Über Feinfilter wurde das Wasser bis zu einer Feinheit von 1 µm (0,001 mm) gefiltert. Dadurch konnten selbst feinste Schwebstoffe, Korrosionspartikel und Ablagerungen zuverlässig aus dem System entfernt werden. Besonders relevant ist hierbei die Entfernung von Magnetit, einem typischen Korrosionsprodukt in Heizungsanlagen mit Stahlkomponenten.

Zur gezielten Magnetitabscheidung kam gleichzeitig der MAGella twister 10 zum Einsatz, der sowohl in die Filtra- als auch in die Profiline-Geräte integriert ist. Ausgestattet mit einem leistungsstarken Magneten mit 12 × 11.000 Gauß, sorgt dieses System für eine hocheffiziente Abscheidung magnetischer Partikel. Die kontinuierliche Entfernung von Magnetit trägt maßgeblich zum Schutz von Pumpen, Wärmetauschern und Armaturen bei und verbessert die hydraulischen Eigenschaften des gesamten Netzes.

Parallel zur Filtration erfolgte die Wasseraufbereitung über die Mischbettharz-Kartuschen. Diese dienten der Entsalzung des Heizwassers und der gezielten Einstellung der Leitfähigkeit und des pH-Wertes gemäß den Vorgaben der VDI 2035. Insbesondere bei großen Anlagen und Mischinstallationen sind eine niedrige Leitfähigkeit und ein korrekter pH-Wert die entscheidenden Faktoren zur Minimierung von Korrosionsprozessen.

Wasserprobe: Für die Messungen wird Wasser aus der Anlage entnommen. Bild: UWS

Zur präzisen Überwachung der Wasserqualität wurde das UWS WaterBoy Messgerät eingesetzt. In Kombination mit der WaterBoy App konnten Leitfähigkeit und pH-Wert jederzeit digital erfasst, dokumentiert und ausgewertet werden. Vor Beginn der Aufbereitung wurden die Ausgangswerte ermittelt (Leitfähigkeit: 420 µS/cm, pH-Wert: 7,2). Während der zweimonatigen Aufbereitungsphase erfolgten regelmäßige Zwischenmessungen (Leitfähigkeit: 20 µS/cm, pH-Wert: 8,3), um den Fortschritt zu kontrollieren und die Aufbereitung gezielt zu steuern. Nach Abschluss der Maßnahmen lagen die Endwerte schließlich deutlich innerhalb der Anforderungen der VDI 2035 (Leitfähigkeit: 40 µS/cm, pH-Wert: 8,6).

Messungen: Mit dem WaterBoy werden ph-Wert und Leitfähigkeit gemessen. Bild: UWS

Dokumentation: Die WaterBoy-App überträgt die Messwerte in das UWS Cloudportal. Bild: UWS

Die gesamte Heizwasseraufbereitung erstreckte sich über einen Zeitraum von rund zwei Monaten. Diese Dauer war notwendig, um das große Wasservolumen im laufenden Betrieb mehrfach durch die Aufbereitungstechnik zu führen und eine gleichmäßig hohe Wasserqualität im gesamten Nahwärmenetz sicherzustellen.

Da nach Abschluss der Filtration und Aufbereitung sämtliche relevanten Parameter den Vorgaben der VDI 2035 entsprachen, konnte die neue Biogasanlage planmäßig in Betrieb genommen werden. Durch die normgerechte Heizwasseraufbereitung wurden optimale Voraussetzungen für einen effizienten, störungsarmen und langlebigen Anlagenbetrieb geschaffen. Gleichzeitig ist das Nahwärmenetz nun bestens für den langfristigen Parallelbetrieb der bestehenden und der neuen Biogasanlage gerüstet – ein weiterer wichtiger Schritt für eine nachhaltige und zukunftssichere Energieversorgung vor Ort.

Filter im Nahwärmenetz

Ergänzend zur erfolgten Heizwasseraufbereitung wurde im Anschluss dauerhaft ein MAGella Side Stream Filter von UWS Technologie GmbH in das Nahwärmenetz integriert. Der vollautomatische Bypassfilter dient der kontinuierlichen Reinigung des Anlagenwassers während des laufenden Betriebs und sorgt somit langfristig für den Erhalt der erreichten Wasserqualität. Durch die permanente Nebenstromfiltration werden sowohl magnetische als auch nichtmagnetische Partikel zuverlässig aus dem Heizwasser entfernt, ohne den Volumenstrom des Gesamtsystems zu beeinflussen.

Der MAGella Side Stream Filter kombiniert einen leistungsstarken Magnetitabscheider mit einer Feinstfiltration bis 1 µm. Im Inneren arbeiten elf Magnetfelder mit jeweils 12.000 Gauß, wodurch selbst feinste Magnetitpartikel effizient abgeschieden werden. Zusätzlich entfernt der integrierte Feinfilter Schmutz- und Korrosionspartikel aus dem Heizwasser. Dies schützt insbesondere Pumpen, Wärmetauscher, Regelventile und andere sensible Anlagenkomponenten dauerhaft vor Verschleiß, Ablagerungen und Effizienzverlusten.

Ein weiterer Vorteil des Systems ist die vollautomatische Betriebsüberwachung. Der Side Stream Filter überwacht kontinuierlich Durchfluss, Druck, Temperatur und Filterzustand. Bei Überschreitung definierter Grenzwerte erfolgt automatisch eine Alarmmeldung sowie eine Abschaltung der Anlage. Über die integrierte MODBUS-RTU-Schnittstelle und den potentialfreien Kontakt kann der Filter zudem problemlos in die Gebäudeleittechnik eingebunden werden. Dadurch lassen sich Betriebsdaten und Filtrationsmengen jederzeit dokumentieren und überwachen.

Mit der zusätzlichen Installation des MAGella Side Stream Filters wurde nicht nur die normgerechte Erstaufbereitung des Heizwassers sichergestellt, sondern gleichzeitig eine nachhaltige Lösung zur dauerhaften Stabilisierung der Wasserqualität geschaffen.

Dadurch werden Korrosionsrisiken und Verschlammungen langfristig minimiert, die Betriebssicherheit erhöht und die Lebensdauer des gesamten Nahwärmenetzes sowie der angeschlossenen Biogasanlagen deutlich verbessert.

Eine Information der UWS Technologie GmbH, Insingen