TGA Sanitärtechnik

TGA Ausgabe 11-2008
Dreifach-Enthärtungsanlage

Enthärten ohne Druckverlust

Abb. 1
Dreifach-Enthärtungsanlage Delta-p in der Explosionsdarstellung.

Enthärtungsanlagen nach dem Ionenaustauschverfahren sind seit Jahrzehnten Stand der Technik. Bei größeren Gebäuden und industriellen Anwendungen mit großen Verbrauchsmengen war die Auslegung einer Anlage aber aufgrund der Druckverluste mit erheblichem Aufwand verbunden. Die kürzlich als Weltneuheit präsentierte Dreifach-Enthärtungsanlage Delta-p von Grünbeck Wasseraufbereitung kennt solche Probleme nicht.

Verfahrensbedingt können die Austauscherflaschen einer Enthärtungsanlage nach dem Ionenaustauscherverfahren nur eine bestimmte Zeit enthärten und müssen dann regeneriert werden. Dieser Umstand hat deshalb folgende Grund-Bauarten hervorgebracht:

Einzelanlagen mit einer Austauscherflasche: Während des Regenerationsvorgangs kann kein enthärtetes Wasser dem Leitungssystem entnommen werden. Nur eine Notversorgung mit Hartwasser ist möglich.

Doppelanlagen mit zwei Austauscherflaschen: Bei Regeneration einer Austauscherflasche übernimmt die zweite den Betrieb. Sobald diese erschöpft ist, wird wieder gewechselt. Diese Betriebsart nennt man Pendelbetrieb.

Dreifachanlagen mit drei Austauscherflaschen installiert. Zwei Austauscherflaschen werden parallel durchströmt, während die dritte in Regeneration steht.

Der Vorteil von Dreifachenthärtungsanlagen liegt also in einer Leistungsverdoppelung gegenüber einer Doppelanlage gleicher Größe durch das Hinzufügen nur einer weiteren Austauscherflasche. Allerdings müssen die beiden in Betrieb befindlichen Austauscher exakt gleich durchströmt werden, damit das 0-50-100-Verhältnis nicht aus dem Takt gerät.

Grünbeck bietet jetzt als erster Hersteller weltweit mit der Delta-p eine Dreifachanlage an, die über ein Zentralsteuerventil verfügt. Dem Steuerventil liegt das Konstruktionsprinzip eines Dreiwege-Kugelventils zugrunde. Zusätzlich ist für jede Austauscherflasche ein Turbinenwasserzähler vorhanden, der eine konstante Überwachung der Durchflussmenge gewährleistet.

Minimaler Druckverlust

Durch das Zentralsteuerventil wird das Rohwasser auf zwei Austauscherflaschen verteilt. Infolge der symmetrischen 120°-Aufteilung des Steuerventils ist es gewährleistet, dass die beiden in Betrieb befindlichen Austauscher immer gleichmäßig durchströmt werden. Die dritte Austauscherflasche befindet sich in dieser Zeit in Regeneration. Von den zwei in Betrieb befindlichen Austauscherflaschen hat die erste 50 % Kapazität, die zweite 100 %. Sobald die erste erschöpft ist (0 %), ist die zweite bei 50 %. Die erste Austauscherflasche geht dann in Regeneration und die dritte (fertig regeneriert mit 100 % Kapazität) in Betrieb.

Das Prinzip des Kugelventils in der Enthärtungsanlage Delta-p erlaubt aber nicht nur die exakte Symmetrie zwischen den drei Austauscherflaschen, sondern ist auch die druckverlustärmste Ventilbauart, weil praktisch nur eine schaltbare Rohrleitung ohne Engstellen vorhanden ist. Die Austauscherflaschen wurden konstruktionsseitig so niedrig wie verfahrenstechnisch möglich gehalten. Damit wurden alle Anlagenkomponenten so dimensioniert, dass ein sehr geringer Druckverlust von maximal 0,8 bar nicht überschritten wird.

Einfachste Anlagenauslegung

Enthärtungsanlagen erforderten bisher eine sehr umfangreiche Auslegung. Nenndurchfluss, kurzzeitiger Spitzendurchfluss und maximal möglicher Dauerdurchfluss mussten ermittelt werden, oft auch unter Berücksichtigung der Regenerationsdauer und der Salzlösezeit. Die Verschnitthärte war ebenfalls zu berücksichtigen und vor allem galt es zu überprüfen, ob der dazugehörige Druckverlust nicht unzulässig hoch war. Enthärtungsanlagen der Baureihe Delta-p kennen diese Probleme nicht – sie werden wie ein Wasserfilter nach der Nennweite ausgelegt, der Rest wurde schon im Werk erledigt. Möglich wird dies durch folgende Festlegungen:

1. Es gibt nur einen Anlagentyp je Nennweite im Bereich DN 25 bis DN 50.

2. Der Nenndurchfluss einer Anlage entspricht in etwa dem Spitzendurchfluss der Nennweite bei einer Fließgeschwindigkeit von 2 m/s nach DIN 1988-3. Der Nenndurchfluss ist ohne Verschneidung definiert, d.h. es wird damit jede beliebige Verschnitthärte möglich.

3. Der Nenndurchfluss kann selbst ohne Verschneidung bis zu einer relativ hohen Rohwasserhärte dauerhaft gefahren werden. Dies ist durch eine Kombination von kurzer Regenerationsdauer und hoher Kapazitätszahl möglich.

4. Durch die Solepuffertechnik müssen keine Salzlösezeiten berücksichtigt werden.

5. Der Druckverlust ist so gering, dass er kein Auslegungskriterium mehr darstellt.

Delta-p-Enthärtungsanlagen entsprechen den Vorgaben von DIN EN 14743 und DIN 19636-100. Das Konstruktionsprinzip des Kugelventils erlaubt nicht nur einen sehr geringen Druckverlust, sondern auch ein völlig totraumfreies Ventil. Es existieren keine nichtdurchströmten Bereiche, da der Hinterraum des Kugelventils vom Regenerationswasser durchflossen wird. Unmittelbar vor der Umschaltung auf eine regenerierte und desinfizierte Austauscherflasche, wird zudem ihr kompletter Inhalt zum Kanal ausgespült („Frischwasser-Garantie“). Sowohl die Trinkwasser- als auch die Industrieausführung sind eigensicher und dürfen ohne zusätzliche Sicherungseinrichtungen (Systemtrenner) in die Trinkwasserinstallation eingebaut werden.

Elektronisch geregelte Verschneidung

Nach DIN EN 12502 sollte aus Korrosionsschutzgründen das vollenthärtete Wasser aus der Enthärtungsanlage mit einem geringen Teil Rohwasser verschnitten werden, sodass eine geringe Resthärte erreicht wird. Dies wird bisher durch Verschneideventile realisiert. Bei größeren Objekten ist das erforderliche Anfahren von 20 % und 80 % des Nenndurchflusses aber oft gar nicht möglich. Auch dieses Problem kennen die Delta-p-Enthärtungsanlagen aufgrund ihrer elektronisch geregelten Verschneideeinrichtung nicht. Die gewünschte Verschnitthärte und die Rohwasserhärte werden in der Steuerung hinterlegt. Das Mischungsverhältnis wird berechnet und über ein motorgetriebenes Keramikscheibenventil auf ±10 %, und damit deutlich genauer als in DIN 19636-100 gefordert (+40…–20 %), geregelt.

Für Industrieanwendungen gibt es die Delta-p ohne Verschneideeinrichtung. Bei Bedarf ist jederzeit eine Nachrüstung möglich. Die ansonsten völlig baugleiche Industrieausführung entspricht DIN EN 14743 und, mit Ausnahme der Verschneideeinrichtung, auch DIN 19636-100 (Prüfung angemeldet).

Die Delta-p ist als Trinkwasser- oder Industrieausführung lieferbar. Für die rechtzeitige Meldung zum Nachfüllen des Salztanks kann ein Salzmangelalarm angeschlossen werden. Neben den serienmäßigen Salztanks mit 75 bzw. 200 kg Regeneriersalzvorrat sind optional auch größere Salztanks erhältlich. Zum Anschluss an die Trinkwasserinstallation sind Anschlusssets mit Absperrventilen, Überströmventil und flexiblen Anschlussschläuchen mit Zulassung nach KTW-Kategorie A und W270 erhältlich. Abgerundet wird das Zubehör mit Anlagenpodesten. Soll die Anlage werkseitig fertig montiert werden, werden auf ihnen die Delta-p-Enthärtungsanlagen staplerfähig geliefert. Markus Pöpperl

http://www.gruenbeck.de

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Grünbeck
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