Was ist eine Wasserenthärtungsanlage? Hilft sie wirklich gegen kalkhaltiges Wasser?

Eine Wasserenthärtungsanlage ist ein Gerät zur Wasserkonditionierung, das nach dem Ionenaustauschprinzip arbeitet: Es bindet die Härtebildner im harten Wasser und gibt dafür Natrium ab. Seine Aufgabe ist nicht, das Wasser aufzubereiten, sondern es zu enthärten; mit Bakterien, Chlor, Sedimenten oder Schwermetallen hat es nichts zu tun. Es entzieht dem Wasser ausschließlich die Calcium- und Magnesiumionen, die für die Kalkbildung verantwortlich sind, und sobald diese beiden Ionen fehlen, bildet das Wasser beim Erhitzen keinen Kalkstein mehr.

Die Antwort auf die Frage, wie eine Wasserenthärtungsanlage funktioniert, liegt in ihrem dreiteiligen Aufbau: ein Druckbehälter mit Ionenaustauscherharz, ein Salzbehälter, in dem die Salzlösung angesetzt wird, und ein Steuerventil, das den Wasserfluss lenkt. Während das Wasser den harzgefüllten Behälter durchströmt, haften die Härtebildner am Harz, und am Austritt steht weiches Wasser zur Verfügung. Ist das Harz erschöpft, reinigt sich das Gerät mit Salzwasser selbst; diesen Vorgang nennt man Regeneration. Diese drei Bauteile sind bei einem kleinen Gerät für Wohngebäude und bei einer industriellen Anlage mit einer Kapazität von mehreren hundert Kubikmetern pro Tag dieselben, nur der Maßstab ändert sich.

Wasserenthärtungsanlage und Wasseraufbereitungsanlage werden häufig verwechselt, sind aber nicht dasselbe. Die Wasseraufbereitung zielt meist über Umkehrosmose oder Filtration darauf, den Gesamtgehalt an gelösten Stoffen und die mikrobiologische Belastung des Wassers zu senken. Die Wasserenthärtung dagegen zielt ausschließlich auf die Härte und verringert den Gesamtmineralgehalt des Wassers nicht nennenswert; sie tauscht Calcium und Magnesium gegen Natrium aus, die Ionenzahl bleibt ungefähr erhalten. Beide Geräte können in derselben Anlage so eingesetzt werden, dass sie einander ergänzen. Sie können sich unsere Produktgruppe für Wasseraufbereitungs- und Enthärtungsanlagen ansehen. (Details: Wasseraufbereitung)

Beim Ionenaustausch tauschen die Calcium- und Magnesiumkationen im harten Wasser ihren Platz mit den Natriumkationen auf der Harzoberfläche. Das Harz im Herzen des Geräts ist eine Schüttung polymerer Kügelchen im Submillimeterbereich, die negativ geladene Sulfonsäuregruppen tragen. Diese Kügelchen sind zu Beginn mit Natrium beladen. Während das Wasser zwischen den Kügelchen hindurchströmt, hält das Harz Calcium und Magnesium stärker fest als Natrium, fängt sie deshalb ein und gibt im Gegenzug Natrium an das Wasser ab.

Die chemische Entsprechung des Vorgangs ist ein einfacher Platztausch: Zwei Natriumionen lösen sich, an ihrer Stelle bindet sich ein Calcium- oder ein Magnesiumion. Calcium und Magnesium sind zweiwertig (Ca²+, Mg²+), Natrium dagegen einwertig (Na+); deshalb gehen für ein Härtebildner-Ion zwei Natriumionen vom Harz ins Wasser über. Im Ergebnis werden die kalkbildenden zweiwertigen Ionen aus dem Wasser entfernt, und an ihre Stelle tritt das nicht kalkbildende einwertige Natrium. Die gesamte Ionenfracht des Wassers ändert sich nicht, aber die Härte nähert sich null.

Dass das Harz Härtebildner dem Natrium vorzieht, nennt man Selektivität, und genau deshalb ist der Vorgang umkehrbar. Bei wenig Calcium im Wasser wählt das Harz das Calcium; befindet sich jedoch in der Umgebung des Harzes Natrium in sehr hoher Konzentration, verschiebt sich das Gleichgewicht in die Gegenrichtung, und das Harz gibt das eingefangene Calcium wieder ab. Die Regeneration arbeitet genau nach diesem Prinzip: Eine konzentrierte Salzlösung drängt das Harz dazu, die Härtebildner abzugeben, und belädt es wieder mit Natrium.

Das Harz hat eine bestimmte Aufnahmekapazität für Härtebildner, und diese Kapazität wird pro Liter Harz gemessen. Ein Standard-Kationenaustauscherharz vom Geltyp bindet pro Liter ca. 1,0-1,4 mol Härte; in der praktischen Auslegung wird dieser Wert auf der sicheren Seite mit ca. 60-65 Gramm CaCO3-Äquivalent pro Liter Harz angesetzt. Ist das Harz erschöpft, das heißt, trägt es auf den Kügelchen kein Natrium mehr, wird das Wasser am Austritt nicht mehr enthärtet, und die Härte beginnt durchzubrechen. Die bis zu diesem Zeitpunkt durchgeströmte Wassermenge bestimmt die Zykluskapazität des Geräts. Zu den Arten und zur Lebensdauer von Ionenaustauscherharzen für die Wasseraufbereitung finden Sie Informationen in unserem entsprechenden Ratgeber. (Details: Was ist ein Ionenaustauscherharz für die Wasseraufbereitung? Wann sollte das Harz ausgetauscht werden?)

Die Wasserhärte ist das Maß für die Gesamtkonzentration der im Wasser gelösten Calcium- und Magnesiumionen. Sie wird in zwei gebräuchlichen Einheiten angegeben: dem deutschen Härtegrad °dH und dem Calciumcarbonat-Äquivalent ppm CaCO3, also Teilen pro Million, ausgedrückt als mg/l CaCO3. Zwischen diesen beiden Einheiten besteht eine feste Umrechnung: 1 °dH entspricht ca. 17,8 ppm CaCO3-Äquivalent. Mit steigender Härte nimmt die Kalkmenge, die das Wasser beim Erhitzen absetzt, direkt proportional zu.

Die Härtebereiche sind zahlenmäßig definiert, und die Auswahlentscheidung wird anhand dieser Bereiche getroffen. Allgemein gilt: 0-4 °dH sehr weich, 4-8 °dH weich, 8-12 °dH mittelhart, 12-18 °dH ziemlich hart, 18-30 °dH hart, über 30 °dH sehr hartes Wasser. In ppm CaCO3 entsprechen 8 °dH ca. 142 ppm, 18 °dH ca. 320 ppm und 30 °dH ca. 534 ppm. Hersteller von Kombithermen und Warmwasserspeichern empfehlen in der Regel ab 8-12 °dH eine Wasserenthärtung.

Die Härte Ihres Wassers können Sie auf drei Wegen in Erfahrung bringen. Der erste ist der Wasserqualitätsbericht, den der Wasserversorger Ihrer Region veröffentlicht; die Härte wird meist in französischen Härtegraden °F oder in mg/l CaCO3 angegeben. Der zweite ist ein Tropfentest-Härtetestset, das in wenigen Minuten ein Ergebnis liefert; man tropft Reagenz in eine Wasserprobe, und die bis zum Farbumschlag gezählten Tropfen ergeben die Härte. Der dritte ist die Messung vor Ort. In einem Bericht mit °F-Angaben entspricht 1 °F ca. 0,56 °dH, sodass eine Härte von 40 °F ca. 22,4 °dH bedeutet.

Die Ursache der Härte ist die geologische Schicht, die das Wasser durchströmt. In Gebieten mit viel Kalkstein und Dolomit löst das Wasser Calcium- und Magnesiumhydrogencarbonat und erreicht die Erdoberfläche mit hoher Härte. Deshalb kann die Härte selbst in verschiedenen Stadtbezirken derselben Stadt schwanken. Vor der Geräteauswahl muss unbedingt die tatsächliche Härte an der jeweiligen Adresse gemessen werden; der Wert des Nachbargebäudes oder ein allgemeiner Stadtdurchschnitt kann die Kapazitätsberechnung in die falsche Richtung ziehen. Wie sich nach der Härtemessung die richtige Kapazität auswählen lässt, sehen Sie Schritt für Schritt im Abschnitt zur Kapazität. (Details: Wie wählt man eine Wasserenthärtungsanlage für Haus und Betrieb aus? Ratgeber zur Kapazitätsberechnung)

Die Kapazität einer Wasserenthärtungsanlage ist eine Größe, die die gesamte Härtefracht angibt, die das Gerät zwischen zwei Regenerationen enthärten kann; sie wird in Kubikmeter mal Härtegrad gemessen, also in der Einheit m³ mal °dH. Beträgt die Kapazität eines Geräts 150 m³ mal °dH, bedeutet dieser Wert, dass das Gerät bis zur Regeneration 150 Kubikmeter Wasser um 1 °dH oder 15 Kubikmeter Wasser um 10 °dH enthärten kann. Die Kapazität ist direkt proportional zum Harzvolumen im Gerät.

Der Zusammenhang zwischen Kapazität und Harzvolumen ist einfach. Bei sicherer Auslegung liefert jeder Liter Harz ca. 5 m³ mal °dH Kapazität. Das heißt, ein Gerät mit 20 Litern Harz bietet ca. 100 m³ mal °dH, ein Gerät mit 50 Litern Harz ca. 250 m³ mal °dH Kapazität. Dieser Wert schwankt etwas mit der Salzmenge, die dem Harz zugeführt wird; ein mit mehr Salz regeneriertes Harz liefert pro Liter eine höhere Kapazität, aber die Salzausnutzung sinkt.

Rechnen wir die Berechnung Schritt für Schritt für einen Haushalt durch. Wird für ein Wohngebäude mit vier Personen ein täglicher Wasserverbrauch von ca. 150 Litern pro Person angenommen, ergeben sich insgesamt 600 Liter pro Tag, also 0,6 m³. Bei einer Härte von 25 °dH beträgt die tägliche Härtefracht 0,6 mal 25 gleich 15 m³ mal °dH. Wird die Gerätekapazität mit 150 m³ mal °dH gewählt, vergehen zwischen zwei Regenerationen 150 geteilt durch 15 gleich 10 Tage. Das ist eine gesunde Regenerationshäufigkeit.

Das Regenerationsintervall sollte weder zu lang noch zu kurz sein. Das ideale Intervall zwischen zwei Regenerationen liegt im Bereich von 3-10 Tagen. Wartet das Harz länger als 7 Tage ohne Regeneration, erschwert die darauf angesammelte Härte mit der Zeit die Bindung, und es entsteht, wenn auch selten, ein Bakterienrisiko; deshalb lösen hochwertige Steuerventile auch bei nicht erschöpfter Kapazität spätestens alle 5-7 Tage eine Zwangsregeneration aus. Ein zu kurzes Intervall bedeutet dagegen unnötigen Salz- und Wasserverbrauch. Diese Balance stellt die Zyklusberechnung her.

Die zweite kritische Größe bei der Kapazitätsberechnung ist der momentane Volumenstrom. Das Gerät wird nicht nur nach dem Gesamtwert in m³ mal °dH dimensioniert, sondern auch nach dem Spitzenvolumenstrom. Strömt das Wasser zu schnell durch das Harzbett, verkürzt sich die Kontaktzeit, und die Härte wird nicht vollständig gebunden; diesen Zustand nennt man Härteschlupf. Bei Geräten für Wohngebäude liegt der typische Betriebsvolumenstrom bei 1,5-2,5 m³/h, bei industriellen Anlagen bei mehreren Dutzend m³/h. Die vollständigen Schritte der Volumenstrom- und Kapazitätsberechnung sowie die Auswahl des Salzbehälters finden Sie in unserem Kapazitätsratgeber. (Details: Wie wählt man eine Wasserenthärtungsanlage für Haus und Betrieb aus? Ratgeber zur Kapazitätsberechnung)

Die Regeneration ist der Vorgang, bei dem das erschöpfte Harz mit konzentrierter Salzlösung gespült, wieder mit Natrium beladen und seine Enthärtungskapazität zurückgewonnen wird. Das Steuerventil startet den Regenerationszyklus, wenn die Harzkapazität erschöpft ist oder zu einem zuvor eingestellten Zeitpunkt. Dieser Zyklus dauert bei Anlagen für Wohngebäude in der Regel 60-120 Minuten und besteht aus vier Hauptschritten. Während des Vorgangs ruht die Weichwasserproduktion; deshalb wird die Regeneration meist auf die Nachtstunden mit dem geringsten Wasserverbrauch programmiert.

• Rückspülung — Das Harzbett wird entgegen der Strömungsrichtung gespült, verdichtete Kügelchen lockern sich auf, und abgelagerte Sedimente werden abgeleitet; dauert ca. 8-12 Minuten
• Salzansaugung und langsame Spülung — Aus dem Salzbehälter wird konzentrierte Lösung langsam an das Harz gezogen, Natrium bindet sich an das Harz, während Calcium und Magnesium gelöst und ausgeschwemmt werden; der längste Schritt, ca. 40-60 Minuten
• Schnellspülung — Das im Harz verbliebene Salz wird mit klarem Wasser ausgespült, und der Salzgehalt des Austrittswassers sinkt auf den Wert des Leitungswassers; ca. 8-12 Minuten
• Auffüllen des Salzbehälters — Für die nächste Regeneration wird dem Salzbehälter eine abgemessene Wassermenge zugeführt, und man wartet, bis sich das Salz gelöst hat; ca. 8-12 Minuten

Die Art, wie die Regeneration ausgelöst wird, bestimmt die Effizienz des Geräts. Es gibt zwei Verfahren: zeitgesteuert und mengengesteuert. Die zeitgesteuerte Regelung regeneriert an einem festgelegten Tag, unabhängig davon, ob Wasser verbraucht wurde; sie ist einfach, verbraucht aber in Zeiten geringen Wasserverbrauchs unnötig Salz. Die mengengesteuerte Regelung misst dagegen die durchgeströmte Wassermenge mit einem Wasserzähler und regeneriert nur, wenn die Kapazität erschöpft ist; sie senkt Salz- und Wasserverbrauch spürbar. Bei modernen Geräten werden mengengesteuerte und sogar intelligente, lernfähige Steuerungen bevorzugt.

Das bei der Regeneration verwendete Salz sind reine Natriumchloridtabletten; Speisesalz oder Steinsalz wird nicht verwendet, da die darin enthaltenen unlöslichen Rückstände Salzbehälter und Ventil verstopfen. Das Salz bildet im Salzbehälter mit Wasser eine gesättigte Sole, und bei jeder Regeneration wird ein abgemessener Teil dieser Sole an das Harz gezogen. Für Salzbehälter und Tabletten-Salz können Sie sich unsere Produktgruppe ansehen. (Details: Wasseraufbereitung) Die vollständige Berechnung, wie viel Salz die Regeneration verbraucht, finden Sie in unserem Ratgeber zum Salzverbrauch. (Details: Wie viel Salz verbraucht eine Wasserenthärtungsanlage? Regeneration und Berechnung des Salzverbrauchs)

Der Salzverbrauch einer Wasserenthärtungsanlage wird durch die Salzdosis bestimmt, die dem Harz bei jeder Regeneration zugeführt wird, und liegt bei ca. 100-200 Gramm Salz pro Liter Harz. Eine niedrige Salzdosis ist beim Salz wirtschaftlich, regeneriert das Harz aber nicht vollständig und senkt die Kapazität; eine hohe Dosis erhöht die Kapazität, verschlechtert aber die Salzausnutzung. Eine wirtschaftliche Auslegung zielt in der Regel auf eine Salzdosis von 120-150 Gramm pro Liter Harz.

Ein konkretes Rechenbeispiel schafft Klarheit. Ein Gerät für Wohngebäude mit 20 Litern Harz verbraucht bei einer Dosis von 150 Gramm pro Liter bei jeder Regeneration 20 mal 150 gleich 3.000 Gramm, also 3 Kilogramm Salz. Regeneriert dieses Gerät alle 10 Tage, führt es im Monat ca. 3 Regenerationen durch, und der monatliche Salzverbrauch beträgt ca. 9 Kilogramm. Der Jahresverbrauch liegt bei ca. 108 Kilogramm, das sind bei Salzsäcken à 25 Kilogramm ca. 4-5 Säcke. Diese Menge ändert sich direkt proportional zu Härte und Wasserverbrauch.

Auch der Wasserverbrauch gehört zur Regeneration. In jedem Regenerationszyklus wird in den Schritten Rückspülung, langsame Spülung und Schnellspülung Wasser abgeleitet; ein Gerät für Wohngebäude verbraucht bei jeder Regeneration ca. 100-250 Liter Wasser. Ein Gerät, das alle 10 Tage regeneriert, erzeugt im Monat bei ca. 3 Regenerationen 300-750 Liter Abwasser. Das liegt in der Größenordnung von meist 2-4 Prozent des gesamten Wasserverbrauchs des Haushalts und fällt bei modernen mengengesteuerten Steuerungen noch geringer aus.

Der Weg, Salz- und Wasserverbrauch zu senken, sind eine korrekte Dimensionierung und eine mengengesteuerte Regelung. Wird in ein Haus mit geringem Wasserverbrauch ein großes Gerät eingebaut, regeneriert die zeitgesteuerte Regelung das nicht erschöpfte Harz grundlos und verschwendet Salz. Umgekehrt erhöht eine häufige Regeneration, wenn in ein Haus mit hohem Wasserverbrauch ein kleines Gerät eingebaut wird, den Salzverbrauch ebenfalls und es entsteht das Risiko von Härteschlupf. Einzelheiten zur Berechnung des Salzverbrauchs und zur Wahl der Salzsorte finden Sie in unserem Ratgeber. (Details: Wie viel Salz verbraucht eine Wasserenthärtungsanlage? Regeneration und Berechnung des Salzverbrauchs)

Kalk entsteht, wenn sich das Calciumhydrogencarbonat im erhitzten harten Wasser in Calciumcarbonat umwandelt und als Feststoff auf der Heizfläche ausfällt; der Fachbegriff dafür ist Kesselstein. Mit steigender Wassertemperatur sinkt die Löslichkeit von Calciumhydrogencarbonat; oberhalb von 60 °C beschleunigt sich die Ausfällung deutlich. Deshalb lagert sich Kalk am stärksten im Plattenwärmeübertrager der Kombitherme, in der Rohrwendel des Warmwasserspeichers und am Heizstab elektrischer Wassererhitzer ab. Je heißer die Fläche, desto stärker die Ausfällung.

Die messbare Wirkung von Kalk ist der Verlust an Wärmeübertragung. Calciumcarbonat leitet Wärme im Vergleich zu Metall sehr schlecht; seine Wärmeleitfähigkeit beträgt nur etwa 1-2 Prozent der von Stahl. Jede 1 mm dicke Kalkschicht, die sich auf der Heizfläche ansammelt, senkt den Wirkungsgrad der Wärmeübertragung um ca. 8-10 Prozent. Ein Heizstab mit 3 mm Kalkablagerung verbraucht zum Erwärmen derselben Wassermenge etwa ein Viertel mehr Energie. Dieser Verlust schlägt sich direkt in der Rechnung nieder.

Über den Energieverlust hinaus verkürzt Kalk auch die Lebensdauer der Geräte. Im Wärmeübertrager der Kombitherme verringert der sich verengende Querschnitt den Volumenstrom, das Gerät überhitzt, geht in die Sicherheitsabschaltung und fällt aus. Im Heizstab eines elektrischen Erhitzers staut Kalk die Wärme, die Oberflächentemperatur des Heizstabs steigt, und er brennt durch. Kalk, der sich in der Rohrwendel des Warmwasserspeichers ansammelt, senkt die Warmwasserleistung und verlängert die Aufheizzeit. In Regionen mit hartem Wasser machen kalkbedingte Störungen einen erheblichen Teil der Serviceeinsätze aus.

Eine indirekte Wirkung von Kalk betrifft den Rest der Installation. Zapfstellensiebe, Duschköpfe und die Innenflächen von Armaturen verkalken; die Heizstäbe und Ventile von Wasch- und Spülmaschinen setzen Kalk an. In hartem Wasser lassen Schaumbildung von Waschmittel und Seife nach, da Calcium und Magnesium mit Seife einen unlöslichen Niederschlag bilden; das erhöht den Verbrauch und hinterlässt matte Oberflächen. Die Wasserenthärtungsanlage unterbindet diese gesamte Kette an der Quelle.

Die Ausfällungsgeschwindigkeit von Kalk ändert sich in Abhängigkeit von Wassertemperatur und Strömungsverhältnissen. Calciumhydrogencarbonat bleibt unterhalb von 40 °C weitgehend gelöst; oberhalb von 60 °C beschleunigt sich die Ausfällung deutlich, und oberhalb von 80 °C bildet sich eine harte Kesselsteinschicht, die fest an der Oberfläche haftet. Deshalb tritt die stärkste Kalkablagerung an den Flächen mit der höchsten Temperatur auf, die Warmwasser erzeugen: an der Metallhülle des Heizstabs eines elektrischen Erhitzers, im engsten Kanal des Wärmeübertragers der Kombitherme und auf der Warmwasserseite der Rohrwendel des Warmwasserspeichers. Wasser gleicher Härte verursacht in der Kaltwasserleitung jahrelang keine Probleme, setzt in der Warmwasserleitung aber innerhalb von Monaten eine Schicht ab.

Eine Wasserenthärtungsanlage hilft gegen kalkhaltiges Wasser tatsächlich, und das ist eine messbare Tatsache; da der Ionenaustausch das kalkbildende Calcium und Magnesium physisch aus dem Wasser entfernt, wird die Kalkbildung an der Quelle gestoppt. Ein korrekt dimensioniertes Gerät senkt die Härte des Austrittswassers auf den Bereich von 1-3 °dH, und in diesem Bereich lagert sich auf den Heizflächen praktisch kein neuer Kalk mehr ab. Der Unterschied zu Verfahren ohne Ionenaustausch, wie magnetischen oder elektronischen Kalkschutzgeräten, besteht darin, dass sie die Härte tatsächlich senkt.

Maßstab für die Wirksamkeit ist die Austrittshärte. Ob das Gerät wirklich arbeitet, lässt sich mit einem einfachen Härtetestset am Austritt in zwei Minuten überprüfen: Wird bei einer Eintrittshärte von 25 °dH am Austritt 1-3 °dH abgelesen, erfüllt das Gerät seine Aufgabe. Steigt die Austrittshärte mit der Zeit an, ist entweder die Kapazität erschöpft und die Regeneration verspätet, oder das Harz ist gealtert. Diese Messung ist der zuverlässigste Weg, die Leistung des Geräts zu überwachen, und sollte nach der Installation regelmäßig durchgeführt werden.

Auch die Fälle, in denen das Gerät nicht hilft, sind eindeutig und lassen sich in vier Punkten zusammenfassen. Erstens: Es wird mehr Wasser entnommen, als die Kapazität zulässt; nach Erschöpfung des Harzes strömt rohes hartes Wasser durch. Zweitens: Die Regeneration findet nicht statt, weil das Salz aufgebraucht ist oder das Ventil defekt ist. Drittens: Der Spitzenvolumenstrom übersteigt den Betriebsvolumenstrom des Geräts, und das schnell durch das Harz strömende Wasser wird nicht vollständig enthärtet. Viertens: ein ungeschützter Abzweig; wird vor dem Enthärter eine Leitung abgezweigt, führt diese weiterhin hartes Wasser. Diese vier Fälle sind kein Gerätefehler, sondern Fehler bei Installation und Betrieb.

Auch der Vergleich mit Alternativen ohne Ionenaustausch stützt das Urteil. Die folgende Liste vergleicht die im Kampf gegen Kalk eingesetzten Verfahren hinsichtlich ihrer Wirksamkeit. Maßstab ist, ob die Härte des Austrittswassers tatsächlich sinkt; sinkt die Härte nicht, kommt die Kalkablagerung auf lange Sicht auch nicht vollständig zum Stillstand.

• Wasserenthärtung per Ionenaustausch — Senkt die Härte physisch; Austritt 1-3 °dH, Kalk wird an der Quelle gestoppt, messbar und überprüfbar
• Kalkschutz mit Polyphosphat-Dosierung — Senkt die Härte nicht, verzögert die Kristallisation des Kalks; im Trinkwasser nur eingeschränkt einsetzbar, in der Warmwasserleitung nur teilweise wirksam
• Elektronischer oder magnetischer Kalkschutz — Verändert die Härte nicht, soll angeblich die Kristallform beeinflussen; in unabhängigen Messungen ist die Wirkung uneinheitlich, die Austrittshärte bleibt gleich
• Antiscalant-Dosierung — Senkt die Härte nicht, hält den Kalk in Lösung; wird überwiegend zum Schutz von Umkehrosmose-Membranen eingesetzt, der Schutz der Heizflächen ist nur indirekt
• Umkehrosmose — Entfernt den größten Teil der gelösten Stoffe einschließlich der Härte; für Trinkwasser geeignet, aber den gesamten Gebäudevolumenstrom damit abzudecken ist teuer und energieintensiv

Der Unterschied zwischen weichem und hartem Wasser liegt in ihrem Gehalt an Calcium und Magnesium; weiches Wasser enthält diese Ionen nicht, hartes Wasser führt sie in hoher Konzentration. Dieser eine Unterschied hat im Alltag viele messbare Folgen: Kalk beim Erhitzen, Seifenbindung beim Reinigen, Wasserflecken auf Oberflächen und Verhärtung von Textilien. Beide Wässer sehen gleich aus; den Unterschied zeigen nur die Härtemessung und ihr Verhalten.

• Kalkbildung — Hartes Wasser: hinterlässt beim Erhitzen Kalk auf Oberflächen; Weiches Wasser: hinterlässt praktisch keinen Kalk
• Seife und Waschmittel — Hartes Wasser: mindert die Schaumbildung, bildet unlöslichen Niederschlag, erhöht den Verbrauch; Weiches Wasser: schäumt mit wenig Waschmittel reichlich
• Heizeffizienz — Hartes Wasser: Wirkungsgrad sinkt durch Kalk im Wärmeübertrager und am Heizstab; Weiches Wasser: Wärmeübertragung bleibt hoch
• Flecken auf Oberflächen — Hartes Wasser: weiße Kalkflecken auf Armaturen, Glas und Keramik; Weiches Wasser: hinterlässt keine Flecken
• Haut- und Haargefühl — Hartes Wasser: hinterlässt Seifenreste, Gefühl von Trockenheit; Weiches Wasser: lässt sich leicht abspülen, glattes Gefühl
• Natriumgehalt — Hartes Wasser: Natrium niedrig; Weiches Wasser: Natrium je nach Härte etwas erhöht

Dass sich weiches Wasser glatt anfühlt, ist ein häufig gestelltes Thema und kein Mangel. In hartem Wasser verbindet sich Seife mit Calcium und hinterlässt einen Niederschlag auf der Haut; da dieser Niederschlag nicht vollständig abgespült wird, entsteht eine Art raues Gefühl. In weichem Wasser bildet sich dieser Niederschlag nicht, die Seife wird vollständig abgespült, und zusammen mit dem natürlichen Hautfett bleibt ein glattes Gefühl zurück. Dieses Gefühl ist die direkte Folge davon, dass das Wasser die Seife besser abspült.

Die Härte bis auf null zu senken, ist nicht immer erwünscht. Um im enthärteten Wasser in der Regel eine Resthärte in der Größenordnung von 3-5 °dH zu belassen, wird ein Mischventil eingesetzt; so bleibt das Wasser weder hart genug, um Kalk zu bilden, noch wird es völlig mineralfrei. Diese Einstellung bewahrt auf der Trinkwasserseite das Mineralgleichgewicht und verringert bei manchen Rohrwerkstoffen die Korrosionsneigung, die von völlig weichem Wasser ausgeht. Das Mischungsverhältnis wird über Eintrittshärte und Mischventil eingestellt.

Enthärtetes Wasser ist in den meisten Fällen trinkbar; da der Ionenaustausch jedoch die Härte gegen Natrium tauscht, fügt er dem Wasser etwas Natrium hinzu, und dieser Anstieg ist proportional zur Härte. Als grobe Regel gilt: Wird 1 °dH Härte enthärtet, kommen ca. 8 mg/l Natrium ins Wasser. Die vollständige Enthärtung eines Wassers mit einer Eintrittshärte von 25 °dH fügt pro Liter ca. 200 mg Natrium hinzu. Dieser Wert sollte im Hinblick auf den täglichen Wasserverbrauch und die Ernährung bewertet werden.

Ein Zahlenvergleich erleichtert die Entscheidung. Als Natriumgrenzwert für Trinkwasser werden typischerweise Werte in der Größenordnung von 200 mg/l empfohlen. Wasser mit 25 °dH vollständig zu enthärten, erreicht diese Grenze; mit einer Mischeinstellung, die 3-5 °dH Resthärte belässt, sinkt das zugefügte Natrium jedoch auf ca. 160-176 mg pro Liter. Für Personen mit natriumarmer Diät oder für Gebiete mit sehr hoher Eintrittshärte wird empfohlen, für den Küchenwasserhahn eine separate Trinkwasserleitung oder eine Umkehrosmose vorzusehen.

Der praktische Ansatz ist, die Nutzungsseite zu trennen. In vielen Installationen wird der Enthärter für das gesamte Haus eingesetzt, aber der Trinkwasserhahn in der Küche wird aus der harten Leitung vor dem Enthärter oder aus einer separaten Umkehrosmose gespeist. So ist das Kalkproblem in der gesamten Installation gelöst, während das Natrium im Trinkwasser nicht ansteigt und sein Mineralgehalt erhalten bleibt. Wie die Umkehrosmose auf der Trinkwasserseite funktioniert, können Sie in dem entsprechenden Ratgeber nachlesen. (Details: Was ist ein Umkehrosmose-System (RO)? Wie arbeiten industrielle RO-Systeme?)

Auch der Geschmack von weichem Wasser ist Geschmackssache. Calcium und Magnesium verleihen dem Wasser einen bestimmten mineralischen Geschmack; sind sie entfernt, kann das Wasser manchen Personen fade vorkommen. Der Natriumanstieg wiederum kann ein leichtes Salzgefühl hervorrufen, bei einer Einstellung mit 3-5 °dH Resthärte fällt dies jedoch in der Regel nicht auf. Für alle, die Bedenken wegen Geschmack und Natrium haben, ist die Trennung der Trinkwasserleitung die sauberste Lösung.

Die Wasserenthärtungsanlage wird am Hauseingang des Wassers installiert, direkt nach dem Hauptwasserzähler und vor den Heizgeräten. Ziel ist, dass alle Geräte zur Warmwassererzeugung mit weichem Wasser gespeist werden; deshalb wird die Anlage vor der Kombitherme, dem Warmwasserspeicher sowie Wasch- und Spülmaschinen angeordnet. Leitungen für die Gartenbewässerung und Außenzapfstellen werden in der Regel vor dem Enthärter abgezweigt, da die Enthärtung dieses Wassers unnötig Salz und Kapazität verbraucht.

Vor der Installation wird auf der Eintrittsseite ein mechanischer Schutz ergänzt. Vor den Enthärter wird ein Vorfilter gesetzt, der feste Partikel wie Sand und Sedimente zurückhält; in das Harzbett eindringende Sedimente schleifen die Kügelchen ab und zerkratzen das Ventil. In Regionen mit hartem Wasser wird bei hohem Eintrittsdruck zusätzlich ein Druckminderer eingebaut, da Ventil und Harzbehälter für eine bestimmte Druckgrenze ausgelegt sind. Für Vorfilter und Sedimentfänger können Sie sich unsere Produktgruppe Installationstechnik ansehen. (Details: Installationstechnik)

Für den Aufstellort gibt es drei physische Anforderungen. Erstens: ein zugänglicher Bereich, um Salz in den Salzbehälter nachzufüllen und das Ventil zu kontrollieren. Zweitens: ein Abflussanschluss, über den das Abwasser der Regeneration abgeleitet wird. Drittens: eine Steckdose für das Steuerventil und eine Raumtemperatur im Innenbereich, die Frost verhindert; gefrieren Harz und Sole, wird das Gerät beschädigt. Deshalb wird es nicht im Außenbereich oder in einem frostgefährdeten Bereich installiert.

Die Bypass-Leitung ist ein fester Bestandteil der Installation. Zwischen Eintritt und Austritt des Geräts wird ein Bypass-Ventil eingebaut; bei Wartung, Harzwechsel oder Störung wird dieses Ventil geöffnet, sodass das Wasser den Enthärter umgeht und das Haus unterbrechungsfrei mit hartem Wasser versorgt wird. Zusätzlich wird am Austritt ein Mischventil ergänzt, mit dem die gewünschte Resthärte eingestellt wird. Nach Abschluss der Installation wird durch Messung der Austrittshärte bestätigt, dass das Gerät korrekt arbeitet; diese erste Messung ist die Referenz für spätere Kontrollen.

Die richtige Kapazität wird aus dem täglichen Wasserverbrauch des Haushalts und der Wasserhärte berechnet; ohne diese beiden Werte ist jede Empfehlung eine Schätzung. Die tägliche Härtefracht ergibt sich aus dem täglichen Wasserverbrauch in Kubikmetern mal Härte in °dH, und die Gerätekapazität wird mit dem 5-10-Fachen dieser Fracht gewählt, um ein Regenerationsintervall von 5-10 Tagen zu erreichen. Die folgende Liste gibt beispielhafte Dimensionierungen unter der Annahme von 25 °dH Härte und einem Verbrauch von 150 Litern/Tag pro Person.

• Haushalt mit 2 Personen — Täglich 0,3 m³, Härtefracht 7,5 m³ mal °dH/Tag; geeignet ist ein Gerät mit ca. 12-15 Litern Harz und einer Kapazität von 60-75 m³ mal °dH
• Haushalt mit 4 Personen — Täglich 0,6 m³, Härtefracht 15 m³ mal °dH/Tag; geeignet ist ein Gerät mit ca. 20-25 Litern Harz und einer Kapazität von 100-125 m³ mal °dH
• Haushalt mit 6 Personen — Täglich 0,9 m³, Härtefracht 22,5 m³ mal °dH/Tag; geeignet ist ein Gerät mit ca. 30 Litern Harz und einer Kapazität von 150 m³ mal °dH
• Kleiner Betrieb, 20 Personen — Täglich ca. 2-3 m³, Härtefracht 50-75 m³ mal °dH/Tag; geeignet ist eine Anlage mit 50-75 Litern Harz, einer Kapazität von 250-375 m³ mal °dH und mengengesteuerter Regelung
• Volumenstromkontrolle — Bei jeder Größe darf der Spitzenvolumenstrom den Betriebsvolumenstrom des Geräts nicht überschreiten; im Wohngebäude 1,5-2,5 m³/h, im Betrieb wird je nach berechnetem Spitzenvolumenstrom eine Zwillingsanlage in Betracht gezogen

Bei abweichender Härte skaliert die Berechnung direkt. Hätte derselbe Haushalt mit 4 Personen eine Härte von 40 °dH, stiege die tägliche Härtefracht auf 0,6 mal 40 gleich 24 m³ mal °dH, und dasselbe Gerät mit 150 m³ mal °dH würde 150 geteilt durch 24 gleich ca. alle 6 Tage regenerieren. Verdoppelt sich die Härte bei gleichbleibender Kapazität, regeneriert das Gerät doppelt so häufig; das verdoppelt den Salzverbrauch. Deshalb wird das Gerät bei hoher Härte eine Nummer größer gewählt.

Für Betriebe mit ständigem Wasserverbrauch reicht ein Gerät mit nur einem Behälter nicht aus. Da während der Regeneration die Weichwasserproduktion ruht, wird in einer Anlage, die unterbrechungsfrei weiches Wasser benötigt, eine Zwillingsanlage installiert; während ein Behälter regeneriert, liefert der andere. Bei 24 Stunden am Tag betriebenen Einrichtungen wie Hotels, Krankenhäusern, Wäschereien und Lebensmittelbetrieben ist dies die Standardlösung. Zur Dimensionierung im industriellen Maßstab und zur Behälterwahl finden Sie in unserem Einstiegsratgeber weitere Informationen. (Details: Wie wählt man eine industrielle Wasseraufbereitungsanlage aus? Einstiegsratgeber für Fabriken)

Die Wirtschaftlichkeit einer Wasserenthärtungsanlage wird durch den Vergleich der Installationskosten mit den kalkbedingten Verlusten bewertet, die sie verhindert. Die Kostenpositionen gliedern sich in zwei Gruppen: einmalige Investition und laufende Betriebskosten. Auf der Investitionsseite stehen Gerät, Harz, Salzbehälter, Vorfilter und Montagearbeit. Auf der Betriebsseite fallen Salzverbrauch, Abwasser aus der Regeneration, Strom und jährliche Wartung an. Diese Positionen werden nicht als Preis, sondern als Verbrauchsgröße geplant.

Die Seite der verhinderten Verluste wird oft übersehen, ist aber größer. Während der Wärmeübertrager einer Kombitherme in hartem Wasser wegen Kalk nach 3-5 Jahren ersetzt werden muss, verlängert sich diese Zeit mit weichem Wasser deutlich. Der Heizstab eines elektrischen Wassererhitzers kann in hartem Wasser einmal im Jahr durchbrennen, in weichem Wasser hält er jahrelang. Der Waschmittelverbrauch sinkt in weichem Wasser auf etwa die Hälfte; in hartem Wasser wird ein erheblicher Teil des erforderlichen Waschmittels dafür verbraucht, Härtebildner zu binden, bevor es schäumt.

Betriebskosten und verhinderte Verluste müssen im selben Maßstab verglichen werden. Jährlich ca. 108 Kilogramm Salz und das Abwasser der Regeneration sind im Haushaltsbudget eine kleine Position; dagegen ist der Austausch eines kalkbedingt defekten Wärmeübertragers einer Kombitherme, ein durchgebrannter Heizstab oder der Ausfall einer Spülmaschine eine einmalige Ausgabe, die weit über diesen jährlichen Betriebskosten liegt. Deshalb ist es irreführend, bei der Bewertung der Wirtschaftlichkeit nur Salz- und Wasserverbrauch zu betrachten; der eigentliche Vergleich erfolgt mit dem verhinderten Geräteaustausch und dem Energieverlust.

Der Gewinn auf der Energieseite ist zahlenmäßig fassbar. 3 mm Kalk auf der Heizfläche führen zu ca. 24 Prozent Energieverlust; dass die für Warmwasser und Heizung jährlich verbrauchte Energie in diesem Umfang erhalten bleibt, ist die greifbarste Einsparposition der Enthärtungsanlage. Bei einem Haushalt, der mehrere Tausend kWh Energie pro Jahr verbraucht, ist dieser Verlust eine bedeutende Position und deckt die Betriebskosten der Enthärtungsanlage in den meisten Fällen. Allgemeine Informationen zur Energieeffizienz finden Sie in unserem Ratgeber. (Details: Energieeffizienz in mechanischen Anlagen)

Die Amortisationszeit verkürzt sich direkt proportional zur Härte. Je höher die Härte, desto größer der verhinderte Verlust an Kalk und Waschmittel; deshalb amortisiert sich das Gerät in Gebieten mit sehr hartem Wasser über 30 °dH am schnellsten. In weichen Wässern unter 8 °dH ist eine Enthärtungsanlage dagegen meist überflüssig, und die Investition zahlt sich erst spät aus. Die Entscheidung fällt zuerst auf Grundlage der Härtemessung und dann auf Grundlage der darauf beruhenden Verbrauchsberechnung. Für Optionen bei Wasserenthärtungssystemen können Sie sich die Kategorieseite von POMEKA ansehen. (Details: Wasserenthärtungsanlagen)