24. März 2020

Anhand einfacher Merkmale kann eine Erosion von anderen Schadensursachen unterschieden werden.
Die Problemlösung ist simpel

Korrosion in Trinkwasserleitungen kann vielfältige Ursachen haben. Kommt es jedoch in Warmwasser- oder Zirkulationsleitungen aus Kupfer zu Undichtigkeiten im Bereich eines Bogens, so ist zumeist eine sogenannte Erosion die Ursache. Dabei handelt es sich weniger um eine Korrosion, als eher um einen stetigen mechanischen Abtrag der schützenden Oxidschichten, z. B. durch zu hohe Fließgeschwindigkeiten oder mangelhafte Verarbeitung.

Aus versorgungstechnischen und ökonomischen Gründen ist die zulässige Fließgeschwindigkeit des Trinkwassers in der Installation begrenzt. Für den Warm- und Kaltwasserbereich werden in DIN 1988-300 für Anschlussleitungen und für Verbrauchsleitungen bei Fließdauern über 15 Minuten eine maximale Fließgeschwindigkeit von 2 m/s empfohlen. Unter 15 Minuten Fließdauer kann die Fließgeschwindigkeit in Verbrauchsleitungen bis zu 5 m/s betragen. Für Zirkulationsleitungen gelten indes andere regulatorische Vorgaben: Unabhängig vom Leitungsquerschnitt wird in DIN EN 12502-2 eine Begrenzung der Fließgeschwindigkeit auf maximal 0,5 m/s empfohlen.
Das hat mehrere Gründe: Es ist zum einen technisch und wirtschaftlich nicht sinnvoll, größere Wassermengen als erforderlich umzuwälzen. Zum anderen trägt eine Begrenzung der Fließgeschwindigkeit auf die oben genannten Werte effektiv zur Vermeidung von Erosion bei. Denn Erfahrungen aus der Praxis zeigen, dass Erosion fast ausschließlich in Warmwassersystemen auftritt.

Wie erkenne ich Erosion?
Anhand einfacher Merkmale kann eine Erosion von anderen Schadensursachen unterschieden werden: Der größte Teil der inneren Oberflächen ist mit einer homogenen, karbonatischen Deckschicht versehen. In anderen Bereichen sind muldenförmig scharf umgrenzte Unterbrechungen in den oben beschriebenen Deckschichten erkennbar, auf deren Grund sich die „blanke“ Kupferoberfläche zeigt. In diesen Bereichen sind in der Regel auch die Durchbrüche angesiedelt – und das bekanntlich oftmals in  oder in der Nähe von Bögen.
Der Grund: Örtlich überhöhte Fließgeschwindigkeiten verursachen einen ständigen Abtrag von frisch gebildeten Schichtprodukten, was zur beschriebenen Muldenbildung führt. Daraus resultiert die bereits genannte Empfehlung der DIN EN 12502-2 in Anlehnung an DIN 1988-300, die Fließgeschwindigkeit in Zirkulationsleitungen möglichst niedrig zu halten – maximal 0,5 m/s. Mit Einhaltung einer Strömungsgeschwindigkeit unterhalb dieses Wertes kann das Auftreten von Erosion so gut wie ausgeschlossen werden.

Verarbeitungsfehler vermeiden
Außer der mittleren Fließgeschwindigkeit des Wassers beeinflussen im Wesentlichen konstruktive Gegebenheiten, Installationsbedingungen und Verarbeitungseinflüsse die Erosion – soweit sie eine örtliche Erhöhung der Fließgeschwindigkeit zur Folge haben: Erosion tritt bevorzugt bei Wirbelbildung, also stark turbulenten Strömungsprofilen, im Bereich von Querschnittsveränderungen und Umlenkungen auf. Grate oder Einschnürungen, verursacht von Rohrabschneidern, oder jede Art von verarbeitungsbedingten Unregelmäßigkeiten können nachteilig sein, wenn gleichzeitig weitere ungünstige Faktoren vorliegen.
Von der Wasserbeschaffenheit wird die Erosion dagegen nur geringfügig beeinflusst. Die Erfahrung zeigt, dass übermäßig vorhandene freie Kohlensäure auf den Korrosionsverlauf nachteilig einwirken kann. Im Wasser regelmäßig mitgeführte Feststoffpartikel oder fein verteilte Gasblasen können die Wahrscheinlichkeit für Erosion ebenfalls erhöhen.
Die Anwesenheit von Feststoffpartikeln lässt sich durch saubere Materiallagerung und Verarbeitung (Rohrenden gerade abtrennen und sorgfältig entgraten!), Spülen der Installation und Einbau eines rückspülbaren Feinfilters nach DIN EN 13443 (Schutz vor Fremdstoffeintrag von außen) vermeiden. Eine sorgfältige Entlüftung der Installation verhindert das Auftreten von Gasblasen.
Gelegentlich geäußerte Vermutungen, dass vagabundierende Ströme oder ein fehlender Potenzialausgleich die Ursache sein könnten, sind unzutreffend. Elektrische Einflüsse spielen bei den rein mechanischen Vorgängen der Erosion keine Rolle.

Die Lösung ist simpel
Zur Schadensvermeidung ist auf jeden Fall ein thermisch-hydraulischer Abgleich der einzelnen Stränge untereinander vorzunehmen. In der Regel kann der Zirkulationsvolumenstrom durch den Einsatz geeigneter Regulierventile  reduziert werden, wobei in jeden der vorhandenen Stränge oder Etagenverteilungen jeweils ein solches Ventil einzusetzen ist. Positiver Nebeneffekt: Der thermisch-hydraulische Abgleich ermöglicht eine kontrollierbare thermische Desinfektion der Anlage zur Eindämmung der Gefahr des Legionellenwachstums nach DVGW-Arbeitsblatt W 551 (Trinkwassererwärmungs- und Trinkwasserleitungsanlagen – Technische Maßnahmen zur Verminderung des Legionellenwachstums – Planung, Errichtung, Betrieb und Sanierung von Trinkwasser-Installationen) und reduziert das Umwälzvolumen der Zirkulationspumpe erheblich.
Wenn die Fließgeschwindigkeit im Warmwassersystem auf das zulässige Maß reduziert wird, ist die Ursache des Schadens beseitigt. Weitere Schäden gleicher Art sind in Zukunft nicht mehr zu erwarten.

Autor: Dipl.-Ing. M. Werner, Deutsches Kupferinstitut Berufsverband e. V.

www.kupferinstitut.de

Literaturtipp
Weiterführende Hinweise zur sachgerechten Einregulierung von Zirkulationssystemen sind dem DVGW-Arbeitsblatt W 553 (Bemessung von Zirkulationssystemen in zentralen Trinkwasser-Erwärmungsanlagen) zu entnehmen.