Wie wählt man eine Wasserenthärtungsanlage für Haus und Betrieb aus? Ratgeber zur Kapazitätsberechnung

Eine Wasserenthärtungsanlage ist ein mit kationischem Harz gefüllter Behälter, der die für die Härte verantwortlichen Calcium- und Magnesiumionen per Ionenaustausch gegen Natriumionen austauscht. Strömt das Rohwasser durch das Harzbett, werden Calcium und Magnesium vom Harz gebunden, an ihrer Stelle wird unbedenkliches Natrium abgegeben, und das austretende Wasser wird weich. Ist das Harz erschöpft, wird es mit Salzwasser regeneriert; dieser Zyklus wiederholt sich über die gesamte Lebensdauer der Anlage.

Die Kapazitätsberechnung ist unverzichtbar, weil jeder Liter Harz nur ein begrenztes Aufnahmevermögen hat. Die Austauschkapazität eines kationischen Standard-Gelharzes beträgt etwa 5 °m³, das heißt: 1 Liter Harz enthärtet 1 m³ Wasser mit einer Härte von 5 °dH. Da dieser Wert konstant ist, hängt die erforderliche Harzmenge unmittelbar vom Produkt aus dem zu verbrauchenden Wasservolumen und der Härte ab. Wird die Berechnung übersprungen, ist die Anlage entweder zu früh erschöpft oder ihre Kapazität bleibt ungenutzt.

Die Chemie des Ionenaustauschs beruht auf einem einfachen Gleichgewicht. Das Harz bindet Calcium stärker als Natrium; deshalb verdrängt Calcium beim Durchströmen des Rohwassers das Natrium. Bei der Regeneration kehrt die konzentrierte Salzlösung dieses Gleichgewicht über den Massenwirkungseffekt um und löst das Calcium vom Harz. Die Kapazität hängt eben davon ab, wie häufig und mit welcher Salzmenge diese Rückreaktion erfolgt. Zu Art und Lebensdauer von Harzen für die Wasseraufbereitung finden Sie Details in unserem ausführlichen Ratgeber. (Details: Was ist ein Ionenaustauscherharz für die Wasseraufbereitung? Wann sollte das Harz ausgetauscht werden?)

Eine richtig ausgelegte Anlage leistet drei Dinge zugleich: dauerhaft 0-1 °dH weiches Wasser am Ausgang, Regenerationen in angemessenen Abständen und einen maßvollen Salzverbrauch. Diese drei Größen hängen miteinander zusammen; Entscheidungen, die eine verbessern und dafür eine andere verschlechtern, sind ein verbreiteter Fehler. Die grundlegende Logik der Frage, ob eine Wasserenthärtungsanlage im Kampf gegen Kalk wirklich etwas bringt, finden Sie in unserem Einführungsratgeber. (Details: Was ist eine Wasserenthärtungsanlage? Hilft sie wirklich gegen kalkhaltiges Wasser?)

Die Wasserhärte ist ein Wert, der die Gesamtkonzentration der Calcium- und Magnesiumsalze im Wasser angibt und meist im deutschen Härtegrad °dH ausgedrückt wird. 0-7 °dH gelten als weich, 7-14 °dH als mittelhart, 14-21 °dH als hart und über 21 °dH als sehr hart. Bei Wasser über 14 °dH wird eine Wasserenthärtungsanlage technisch erforderlich, um Kalkschäden zu vermeiden. Der praktische Schwellenwert für die Frage, ab wie viel dH eine Enthärtung nötig ist, liegt also in den meisten Anlagen bei etwa 14 Grad.

Die Umrechnung zwischen den Härteeinheiten erfolgt mit festen Koeffizienten. 1 °dH entspricht etwa 1,79 °fH (französischer Härtegrad) und etwa 17,8 ppm CaCO₃. Ein Wasser mit 20 °dH Härte bedeutet beispielsweise 20 mal 1,79 gleich 35,8 °fH und 20 mal 17,8 gleich 356 ppm CaCO₃. Gibt der örtliche Wasserversorger die Härte in ppm an, erhält man °dH, indem man den ppm-Wert durch 17,8 teilt; 356 ppm geteilt durch 17,8 gleich 20 °dH.

Als Faustregel für die Wahl des Schwellenwerts gilt: Unter 8-10 °dH ist für Kombitherme und Warmwasserspeicher keine Anlage zwingend erforderlich, Filtration reicht meist aus. Im Bereich von 10-15 °dH wird sie für Komfort und Gerätelebensdauer empfohlen. Über 15 °dH, insbesondere bei Werten wie 20-25 °dH, ist die Enthärtung eine technische Notwendigkeit; in diesem Bereich führt die Kalkablagerung auf Heizflächen je 1 mm Schichtdicke zu einem Wirkungsgradverlust von etwa 10 Prozent.

Ohne Härtemessung lässt sich nicht rechnen. Am genauesten ist es, eine Rohwasserprobe mit einem Tropfentest-Set oder einem digitalen Härtemessgerät zu prüfen; im Leitungswasser kann der Wert je nach Jahreszeit und Quelle um 2-4 °dH schwanken. Bei unseren Messungen in einer Wohnanlage auf der Kadıköy-Seite Istanbuls lag das Leitungswasser im Bereich 18-22 °dH, in einer mit Brunnenwasser versorgten Anlage wurden 28 °dH gemessen. Die Berechnung wird immer auf den höchsten gemessenen Wert ausgelegt. Sie können sich unsere Produktgruppe für Wasseraufbereitung und -konditionierung ansehen. (Details: Wasseraufbereitung)

Der tägliche Wasserverbrauch ist der erste Faktor, der die Enthärtungskapazität bestimmt, und ergibt sich aus dem durchschnittlichen Verbrauch pro Person multipliziert mit der Personenzahl. Im Wohnbereich liegt der tägliche Wasserverbrauch pro Person typischerweise bei 120-150 Litern; in der Berechnung wird als sicherer Wert 150 Liter pro Person angesetzt. In Betrieben hängt der Verbrauch dagegen weniger von der Personenzahl als vom Prozessvolumenstrom ab und wird nach einem eigenen Verfahren ermittelt.

Die Berechnung für Wohngebäude ist eine direkte Multiplikation. In einer Familie mit 4 Personen beträgt der tägliche Verbrauch 4 mal 150 gleich 600 Liter, also 0,6 m³/Tag. Bei einem Haushalt mit 2 Personen ergeben sich 2 mal 150 gleich 300 Liter (0,3 m³/Tag), bei einem Haushalt mit 6 Personen 6 mal 150 gleich 900 Liter (0,9 m³/Tag). Diese Werte gelten für die Enthärtung des gesamten Hauses; soll nur die Warmwasserleitung enthärtet werden, halbiert sich der Verbrauch etwa.

Im Betrieb lässt sich der tägliche Verbrauch auf zwei Wegen ermitteln. Erstens wird bei einer bestehenden Anlage am Wasserzähler der Durchschnitt aufeinanderfolgender Tage gebildet; das ist das zuverlässigste Verfahren. Zweitens wird bei einer neuen Anlage prozessbezogen gerechnet: In einem Hotel mit 20 Zimmern etwa werden mit 400 Litern/Tag je Zimmer 20 mal 400 gleich 8.000 Liter, also 8 m³/Tag, veranschlagt. Wäscherei, Küche oder Kesselspeisewasser kommen gesondert hinzu.

Bei der prozessbezogenen Berechnung wird jede Verbrauchsposition als eigene Zeile aufsummiert. Kommen im selben Hotel für 60 kg/Tag Wäsche etwa 900 Liter, für Küche und Geschirrspülen 1.200 Liter und für das Kesselnachspeisewasser 500 Liter hinzu, beträgt der gesamte tägliche Bedarf an weichem Wasser 8.000 plus 2.600 gleich 10.600 Liter, also 10,6 m³/Tag. Diese detaillierte Aufstellung ist weitaus zuverlässiger, als die Kapazität mit einer einzigen groben Schätzung festzulegen, und die Wachstumsreserve wird abgebildet, indem auf diese Summe 20 Prozent Zuschlag aufgeschlagen werden.

Bei der Verbrauchsberechnung dürfen zwei Sicherheitszuschläge nicht vergessen werden. Erstens werden im Wohnbereich für Gäste und saisonale Spitzen etwa 15-20 Prozent auf den berechneten Wert aufgeschlagen. Zweitens wird im Betrieb die Kapazität für Schichtbelastung und Wachstumsreserve eine Stufe nach oben gerundet. Zur Logik von Volumenstrom- und Verbrauchsberechnung auf der Pumpenseite finden Sie Informationen in unserem Ratgeber zum Pumpenvolumenstrom. (Details: Wie berechnet man den Pumpenvolumenstrom? m³/h, l/min und Druckberechnung)

Die erforderliche Harzmenge in Litern ergibt sich, indem die gesamte Härtelast, die zwischen den Regenerationen enthärtet werden muss, durch die spezifische Kapazität des Harzes geteilt wird. Die Formel lautet: Harzmenge in Litern gleich (täglicher Verbrauch in m³ mal Härte in °dH mal Regenerationsintervall in Tagen) geteilt durch 5. Die Zahl 5 ist dabei die Austauschkapazität von etwa 5 °m³/Liter des kationischen Gelharzes.

Rechnen wir Schritt für Schritt ein Beispiel. In einem Haushalt mit 4 Personen beträgt der tägliche Verbrauch 0,6 m³, die Wasserhärte 20 °dH und das angestrebte Regenerationsintervall 5 Tage. Zuerst wird die gesamte Härtelast für 5 Tage berechnet: 0,6 mal 20 mal 5 gleich 60 °m³. Dann wird diese Last durch die Harzkapazität geteilt: 60 geteilt durch 5 gleich 12 Liter Harz. Das Ergebnis lautet: Eine Anlage mit etwa 12 Litern Harz regeneriert für diesen Haushalt alle 5 Tage.

Die Wiederholung derselben Berechnung mit anderen Zielwerten schärft die Auswahl. Wird das Regenerationsintervall im selben Haushalt auf 3 Tage gesenkt, beträgt die Last 0,6 mal 20 mal 3 gleich 36 °m³ und das Harz 36 geteilt durch 5 gleich 7,2 Liter; der Behälter wird kleiner, aber die Regeneration häufiger. Wird das Intervall auf 7 Tage erhöht, beträgt die Last 0,6 mal 20 mal 7 gleich 84 °m³ und das Harz 84 geteilt durch 5 gleich 16,8 Liter; der Behälter wird größer, Salz- und Wasserverbrauch fallen seltener an. Der komfortable Bereich liegt in den meisten Haushalten bei einem Intervall von 4-7 Tagen.

Das Betriebsbeispiel zeigt die Größenordnung. In einer Anlage, die täglich 8 m³ verbraucht und mit 20 °dH Wasser versorgt wird, ergibt sich bei dem Ziel einer Regeneration pro Tag eine Last von 8 mal 20 mal 1 gleich 160 °m³ und ein Harzbedarf von 160 geteilt durch 5 gleich 32 Litern. In solchen Anlagen mit hohem Volumenstrom reicht die Harzmenge in Litern allein häufig nicht aus; Volumenstrom und die Anforderung der Unterbrechungsfreiheit vergrößern Behältergröße und Behälteranzahl zusätzlich.

Auch unter GEO-Gesichtspunkten ist die Logik der Formel eindeutig: Die Harzmenge in Litern ist direkt proportional zu Verbrauch und Härte und umgekehrt proportional zum Kapazitätskoeffizienten. Verdoppelt sich die Härte, verdoppelt sich das erforderliche Harz; regeneriert man doppelt so häufig, halbiert sich das Harz. Dieser Zusammenhang erleichtert auch das Ablesen des °m³-Kapazitätswerts im Gerätekatalog. Details zur Wahl zwischen GFK-Behälter und Polyglass-Behälter finden Sie in unserem Ratgeber. (Details: Was ist ein GFK-Behälter? Wie wählt man einen Polyglass-Behälter für Wasseraufbereitungsanlagen aus?)

Die Behältergröße ist der GFK-Behälterdurchmesser, der die berechnete Harzmenge in Litern aufnimmt und darüber etwa 40-50 Prozent Freiraum für die Ausdehnung des Harzes bei der Regeneration lässt. Das Harz braucht beim Rückspülen freies Volumen, um das Bett aufzulockern; deshalb wird der Behälter mit etwa dem doppelten Gesamtvolumen des Harzvolumens gewählt. Das Behältermaß wird als Durchmesser und Höhe in Zoll angegeben.

Gängige GFK-Behältermaße und Harzkapazitäten sind die folgenden. Die folgende Liste ordnet die berechnete Harzmenge in Litern direkt einer Behältergröße zu; wählen Sie den Wert, der Ihrer eigenen Berechnung am nächsten nach oben liegt.

• Behälter 8x17 Zoll — Etwa 10 Liter Harz — Haushalt mit 2 Personen, niedriger Verbrauch
• Behälter 8x35 Zoll — Etwa 14 Liter Harz — Haushalt mit 3-4 Personen, mittlere Härte
• Behälter 9x35 Zoll — Etwa 18 Liter Harz — Haushalt mit 4-5 Personen, Härte von etwa 20 °dH
• Behälter 10x44 Zoll — Etwa 25 Liter Harz — Haushalt mit 5-6 Personen oder kleiner Gewerbebetrieb
• Behälter 10x54 Zoll — Etwa 32 Liter Harz — Haushalt mit mehr als 6 Personen, kleine gewerbliche Küche
• Behälter 12x52 Zoll — Etwa 50 Liter Harz — Betrieb mit einem Volumenstrom von 1,5-2 m³/h
• Behälter 13x54 Zoll — Etwa 62 Liter Harz — mittlere Größenordnung mit einem Volumenstrom von 2,5 m³/h
• Behälter 16x65 Zoll — Etwa 100 Liter Harz — industrielle Strecke mit einem Volumenstrom von 4-5 m³/h

Die zweite Aufgabe des Behälterdurchmessers ist es, den Volumenstrom zu bewältigen. Je größer die Querschnittsfläche des Harzbetts, desto höher ist der Volumenstrom bei gleichem Druckverlust. Ein Behälter mit 10 Zoll Durchmesser bewältigt einen kontinuierlichen Volumenstrom von etwa 1,8-2,0 m³/h bei weniger als 1 bar Druckverlust, ein 13-Zoll-Behälter schafft bis zu etwa 3,5 m³/h. Deshalb wird der Behälter so gewählt, dass er sowohl die Harzmenge in Litern als auch den Spitzenvolumenstrom zugleich sicherstellt; maßgeblich ist der größere der beiden Werte.

Auch die Höhenwahl bestimmt die Betthöhe. Ein hoher, schmaler Behälter vertieft das Harzbett und verlängert die Kontaktzeit für den Ionenaustausch; das liefert bei hoher Härte ein sauberer enthärtetes Ausgangswasser. Ein niedriger, breiter Behälter lässt dagegen bei geringem Druckverlust einen hohen Volumenstrom durch, doch das Bett bleibt flach. Im Wohnbereich sind 35-54 Zoll Höhe ausgewogen; bei industriellen Strecken werden 60 Zoll und mehr bevorzugt. Zu Alternativen mit Polyglass-GFK-Behältern können Sie sich auf der POMEKA-Kategorieseite informieren. (Details: Wasserenthärtungsanlagen)

Bei der Behälterwahl wird auch der Rückspülvolumenstrom geprüft. Damit sich das Harzbett bei der Regeneration auflockert, ist ein vom Behälterdurchmesser abhängiger minimaler Rückspülvolumenstrom erforderlich; bei einem 9-Zoll-Behälter beträgt er etwa 1,1 m³/h, bei einem 13-Zoll-Behälter etwa 2,3 m³/h. Kann das Netz diesen Rückspülvolumenstrom nicht liefern, wird das Harzbett nicht vollständig gereinigt, und mit der Zeit setzt eine Kanalbildung ein. Deshalb werden bei großen Behältern sowohl der Betriebsvolumenstrom als auch der Rückspülvolumenstrom jeweils einzeln überprüft.

Die richtige Kapazität für das Haus ergibt sich aus dem Schnittpunkt von Personenzahl und Netzhärte, und die meisten Wohngebäude passen in drei Stufen. Die folgenden klaren Entscheidungen gelten unter der Annahme einer mittleren Härte von 20 °dH und eines Regenerationsintervalls von 4-6 Tagen; weicht Ihre Härte deutlich ab, rechnen Sie die Harzformel mit Ihrem eigenen Wert neu durch.

• Haushalt mit 2 Personen — Täglicher Verbrauch: 0,3 m³ — Erforderliches Harz: etwa 10-12 Liter — Behälter: 8x35 Zoll — Regeneration: alle 5-6 Tage
• Haushalt mit 4 Personen — Täglicher Verbrauch: 0,6 m³ — Erforderliches Harz: etwa 16-18 Liter — Behälter: 9x35 Zoll — Regeneration: alle 4-5 Tage
• Haushalt mit 6 Personen — Täglicher Verbrauch: 0,9 m³ — Erforderliches Harz: etwa 25 Liter — Behälter: 10x44 Zoll — Regeneration: alle 4 Tage
• Villa oder Haus mit mehreren Bädern — Täglicher Verbrauch: über 1,2 m³ — Erforderliches Harz: über 32 Liter — Behälter: 10x54 Zoll — Regeneration: alle 3-4 Tage

Bei der Installation im Wohnbereich ist der Spitzenvolumenstrom eine kritische Zusatzentscheidung. Werden in einem Haus zwei Duschen und die Küche gleichzeitig geöffnet, kann der momentane Volumenstrom 1,8-2,4 m³/h erreichen; die Anlage darf bei diesem Volumenstrom keinen Druckverlust von mehr als 1 bar verursachen. Behälter mit 9x35 und 10x44 Zoll bewältigen diesen Volumenstrom problemlos. Wählt man nur nach der Harzmenge in Litern und ohne den Volumenstrom zu berücksichtigen, senkt selbst eine richtig dimensionierte Anlage beim Duschen den Druck und beeinträchtigt die Enthärtungsleistung.

Für das Haus wird ein vollautomatisches mengengesteuertes Ventil gegenüber einem zeitgesteuerten Ventil bevorzugt. Das mengengesteuerte Ventil zählt die durchgeflossene Wassermenge und regeneriert, wenn das Harz tatsächlich erschöpft ist; so gibt es selbst bei unregelmäßigem Verbrauch keine Salz- und Wasserverschwendung. Das zeitgesteuerte Ventil dagegen regeneriert nach der Tageszeit und verbraucht in Wochen mit geringem Wasserverbrauch unnötig Salz. Wie Sie die Lebensdauer von Kombitherme und Warmwasserspeicher auch weiter vor Kalk schützen, können Sie in unserem Ratgeber zu Legionellen und Warmwasser nachlesen. (Details: Was ist die Legionellengefahr im Warmwasserspeicher? Wie heiß muss das Warmwasser gehalten werden?)

Die Kapazitätsberechnung für einen Betrieb beruht im Unterschied zum Wohngebäude nicht auf dem Verbrauch pro Person, sondern auf Spitzenvolumenstrom und Prozesskontinuität. Die entscheidende Frage im Betrieb lautet: Welchen momentanen Volumenstrom muss das System unterbrechungsfrei bewältigen, und wie viele m³ Wasser sollen täglich insgesamt enthärtet werden? Die Harzmenge in Litern ergibt sich aus der Tageslast, der Behälterdurchmesser aus dem Spitzenvolumenstrom, und beide werden jeweils einzeln überprüft.

Ein Beispiel zeigt den Rechenweg. In einer Wäscherei, die täglich 12 m³ Wasser verbraucht, mit 22 °dH Wasser versorgt wird und einen Spitzenvolumenstrom von 3 m³/h hat, ergibt sich bei dem Ziel einer Regeneration pro Tag eine Last von 12 mal 22 mal 1 gleich 264 °m³ und ein Harzbedarf von 264 geteilt durch 5 gleich etwa 53 Litern. Dieses Harz passt in einen 12x52-Zoll-Behälter; der Spitzenvolumenstrom von 3 m³/h liegt jedoch an der Grenze eines 12-Zoll-Behälters, und aus Sicherheitsgründen wird ein 13x54-Zoll-Behälter gewählt. Wie man sieht, ist hier der Volumenstrom maßgeblicher als das Harz.

Ein hoher Volumenstrom in Betrieben treibt auch die Harzmenge nach oben, denn bei hohem Volumenstrom verkürzt sich die Kontaktzeit. Um die Kontaktzeit zu halten, werden Bettvolumen und damit die Harzmenge in Litern etwa 20-30 Prozent über dem berechneten Minimum gewählt. Dieser Zuschlag sichert sowohl den Volumenstrom als auch die Härtedurchbrüche ab. Zur ganzheitlichen Auswahl einer industriellen Wasseraufbereitungsanlage finden Sie Informationen in unserem Einstiegsratgeber. (Details: Wie wählt man eine industrielle Wasseraufbereitungsanlage aus? Einstiegsratgeber für Fabriken)

Bei der Installation in Betrieben ist eine Vorbehandlung häufig zwingend. Enthält das Rohwasser Trübung, Eisen oder freies Chlor, überziehen diese das Harz und senken seine Kapazität dauerhaft. Deshalb wird vor den Enthärter in der Regel ein Sedimentfilter und bei Bedarf ein Aktivkohlefilter gesetzt. Welche Aufgabe Sandfilter und Aktivkohlefilter jeweils haben, finden Sie in unserem Filtrationsratgeber. (Details: Sandfilter oder Aktivkohlefilter? Was leistet welcher Filter in der Wasseraufbereitung?)

Der Unterschied zwischen Einzelbehälter und Doppelbehälter besteht darin, ob der Weichwasserstrom während der Regeneration unterbrochen wird. Ein Einzelbehältersystem gibt während der Regeneration (typischerweise 60-90 Minuten) Rohwasser an den Ausgang ab oder sperrt die Leitung; bei einem Doppelbehältersystem dagegen bleibt ein Behälter im Betrieb, während der andere regeneriert, und das weiche Wasser wird nie unterbrochen. Die Wahl hängt davon ab, ob eine Unterbrechung für den Betrieb akzeptabel ist.

• Unterbrechungsfreiheit — Einzelbehälter: Das weiche Wasser wird während der Regeneration unterbrochen; Doppelbehälter: unterbrechungsfrei, 24 Stunden weiches Wasser
• Geeignet für — Einzelbehälter: Wohngebäude, Anlagen, die nachts regenerieren können; Doppelbehälter: Hotels, Krankenhäuser, Fabriken mit kontinuierlicher Produktion
• Regenerationszeitpunkt — Einzelbehälter: auf eine Zeit mit niedrigem Verbrauch eingestellt, etwa 02.00 Uhr nachts; Doppelbehälter: zu jeder Tageszeit, ohne Beeinträchtigung des Durchflusses
• Aufwand der Erstinstallation — Einzelbehälter: ein Behälter und ein Ventil, weniger Komponenten; Doppelbehälter: zwei Behälter und zwei Ventile, mehr Ausrüstung
• Betriebskontinuität — Einzelbehälter: Fällt ein Behälter aus, steht die Enthärtung vollständig still; Doppelbehälter: Während ein Behälter im Service ist, arbeitet der andere weiter, das sorgt für Redundanz
• Volumenstromkapazität — Einzelbehälter: Das Einzelbett bewältigt den Spitzenvolumenstrom; Doppelbehälter: kann die Last teilen, bei hohem Volumenstrom vorteilhaft
• Passt zu wem — Einzelbehälter: Wohngebäude und kleine Gewerbebetriebe, die nachts ruhen; Doppelbehälter: jeder Betrieb, der auch nachts Wasser verbraucht und bei dem Stillstand teuer ist

Die Entscheidungsregel ist klar. Kann der Wasserverbrauch im 60-90-minütigen Zeitfenster der Regeneration ruhen, genügt ein Einzelbehälter; Wohngebäude und Werkstätten, die tagsüber arbeiten und nachts leer stehen, gehören zu dieser Gruppe. Läuft der Wasserverbrauch 24 Stunden ohne Unterbrechung und beeinträchtigt eine Unterbrechung des weichen Wassers Produktqualität oder Komfort, ist ein Doppelbehälter zwingend. In einem Hotel beispielsweise wird auch nachts geduscht; dass dem Gast während der Regeneration eines Einzelbehälters hartes Wasser zugeführt wird, ist nicht hinnehmbar, deshalb wird ein Doppelbehälter gewählt.

Doppelbehälter werden in zwei verschiedenen Architekturen installiert. Die erste besteht aus zwei unabhängigen Behältern im Wechselbetrieb: Ist einer erschöpft, schaltet das Ventil automatisch auf den anderen um und regeneriert den erschöpften. Die zweite sind parallele Behälter, die die Last teilen und bei sehr hohem Volumenstrom eingesetzt werden. In beiden Fällen steuert das automatische Mehrwegeventil, in welcher Reihenfolge die Behälter zugeschaltet werden; die Ventilwahl ist das Herzstück der Unterbrechungsfreiheit. Zur Funktionsweise von Ventilen der Wasseraufbereitung finden Sie Informationen in unserem allgemeinen Ratgeber. (Details: Was ist ein Runxin-Automatikventil? Wo werden die Baureihen F67, F71, F74 und F116 eingesetzt?)

Die Regenerationshäufigkeit ist der Abstand, in dem das Harz im erschöpften Zustand mit Salzwasser gereinigt wird, und bestimmt den Salzverbrauch unmittelbar. Bei jeder Regeneration werden je Liter Harz etwa 100-150 Gramm Salz verbraucht; häufige Regeneration erhöht den gesamten Salzverbrauch. Deshalb wird zwischen Harzmenge in Litern und Regenerationshäufigkeit ein Gleichgewicht hergestellt, das die Salzkosten minimiert.

Der Salzverbrauch wird in einem Schritt berechnet. Das Salz für eine Regeneration ist die Harzmenge in Litern mal die spezifische Salzdosis. Eine Haushaltsanlage mit 18 Litern Harz verbraucht bei einer Dosis von 125 Gramm je Liter pro Regeneration 18 mal 125 gleich 2.250 Gramm, also etwa 2,25 kg Salz. Regeneriert sie alle 5 Tage, sind das etwa 6 Regenerationen im Monat, also 6 mal 2,25 gleich 13,5 kg Salz. Im Jahr beträgt dieser Wert etwa 162 kg Salz.

Bei derselben Anlage verändert die Dosiseinstellung den Verbrauch. Wird die Dosis im wirtschaftlichen Regenerationsmodus auf 100 Gramm je Liter gesenkt, werden bei jeder Regeneration 18 mal 100 gleich 1.800 Gramm, also 1,8 kg Salz verbraucht; das bringt auf Kosten einer etwas geringeren Kapazität etwa 20 Prozent Salzeinsparung. Wird die Dosis im Hochkapazitätsmodus auf 150 Gramm erhöht, regeneriert das Harz vollständiger, aber der Salzverbrauch steigt. Die ausführliche Berechnung, wie viel Salz eine Wasserenthärtungsanlage verbraucht, finden Sie in unserem Ratgeber. (Details: Wie viel Salz verbraucht eine Wasserenthärtungsanlage? Regeneration und Berechnung des Salzverbrauchs)

Das richtige Gleichgewicht stellt das vollautomatische mengengesteuerte Ventil her. Dieses Ventil zählt das durchgeflossene Wasservolumen und regeneriert, wenn das Harz tatsächlich erschöpft ist; so wird weder durch zu frühe Regeneration Salz verschwendet noch durch zu späte hartes Wasser durchgelassen. Zeitbasierte Ventile regenerieren dagegen unabhängig vom Verbrauch und verbrauchen deshalb sogar im Urlaub Salz. Das mengengesteuerte Ventil ist die Wahl, die den Salzverbrauch langfristig am niedrigsten hält.

Der Salzbehälter ist ein eigener Behälter, der die für die Regeneration erforderliche Salzlösung herstellt und den Salzvorrat für mehrere Wochen auf einmal aufnimmt. Das Salzbehältervolumen wird nicht nach der Harzmenge in Litern gewählt, sondern danach, in welchen Abständen Sie Salz nachfüllen möchten. Je seltener Sie Salz nachfüllen möchten, desto größer muss der Behälter sein; die Funktion bleibt gleich, nur die Vorratskapazität ändert sich.

Im Wohnbereich genügt ein zylindrischer Salzbehälter mit 60-70 Litern bei den meisten Installationen. Eine Anlage mit 18 Litern Harz, die alle 5 Tage regeneriert, verbraucht im Monat etwa 13,5 kg Salz; da in ein Volumen von 70 Litern etwa 50-55 kg Tablettensalz passen, muss der Nutzer nur alle 3-4 Monate Salz nachfüllen. Das ist im Wohnbereich eine praktische und wartungsarme Wahl.

Im Betrieb wächst der Salzbehälter mit dem Verbrauch. In einer Wäscherei, die täglich regeneriert und bei jeder Regeneration 6-7 kg Salz verbraucht, steigt der Monatsverbrauch auf 180-210 kg; in dieser Anlage wird ein großer Salzbehälter mit 200-300 Litern oder ein separates Salzlager bevorzugt. Ziel ist es, die Nachfüllhäufigkeit des Personals auf einmal pro Woche zu senken und zu verhindern, dass der Salzstand so weit sinkt, dass die Regeneration beeinträchtigt wird. Zu Salzbehältern können Sie sich auf der POMEKA-Kategorieseite informieren. (Details: Salzbehälter)

Auch das im Salzbehälter verwendete Material ist wichtig. In Enthärtungsanlagen werden Tablettensalz oder grobkristallines Reinsalz verwendet; Speisesalz und jodiertes Salz verursachen wegen der Zusatzstoffe Verschlammung am Behälterboden und Verstopfung des Ventils. Zudem verhindert die mit der Zeit am Behälterboden entstehende Salzbrücke, dass die Lösung in der richtigen Konzentration angesetzt wird; der Salzbehälter sollte mindestens einmal pro Jahr gereinigt und die Brücke aufgebrochen werden. Das richtige Salz und regelmäßige Wartung sorgen dafür, dass die Anlagenkapazität auf dem Katalogwert bleibt. Wichtig ist auch, dass der Salzstand nie unter das Saugrohr für die Sole sinkt; fällt der Stand zu tief, kann die Regenerationslösung nicht ausreichend konzentriert angesetzt werden, das Harz wird nicht vollständig gereinigt, und am Ausgang steigt die Härte allmählich an.

Der Volumenstrom gibt an, wie viele m³/h Wasser die Anlage gleichzeitig durchlassen kann, und ist ebenso maßgeblich wie die Harzmenge in Litern, denn ein unzureichender Volumenstrom senkt sowohl den Druck als auch die Enthärtungsleistung. Während die Harzmenge in Litern die Gesamtkapazität der Anlage bestimmt, bestimmt der Volumenstrom die momentane Leistung; selbst wenn eine Anlage das richtige Harz hat, lässt sie bei Spitzenbezug hartes Wasser durch, wenn ihr Volumenstrom nicht ausreicht. Die Frage, wie viele m3 h Volumenstrom eine Wasserenthärtungsanlage haben sollte, wird daher zusammen mit der Frage nach der Harzmenge in Litern und nach dem Spitzenbezug beantwortet.

Der Spitzenvolumenstrom ist der höchste momentane Wasserbedarf im Haus oder im Betrieb. In einem Wohngebäude beträgt der Spitzenvolumenstrom etwa 1,8-2,4 m³/h, wenn zwei Zapfstellen und eine Dusche gleichzeitig geöffnet sind. Die Anlage muss bei diesem Volumenstrom das Wasser mit ausreichender Kontaktzeit durch das Harzbett leiten können; steigt der Volumenstrom zu stark, kommt das Wasser nicht ausreichend mit dem Harz in Kontakt, und am Ausgang steigt die Härte. Dieses Phänomen wird Kanaleffekt genannt.

Zwischen Volumenstrom und Druckverlust besteht ein direkter Zusammenhang. Im Betrieb fügt die Enthärtungsanlage dem System einen Druckverlust von etwa 0,3-1,0 bar hinzu; dieser Verlust steigt mit dem Volumenstrom. In einem Gebäude mit einem Netzdruck von 2,5-3 bar führt ein zusätzlicher Verlust von mehr als 1 bar an den Zapfstellen der oberen Geschosse zu einem spürbaren Druckabfall. Deshalb wird die Anlage mit einem Behälterdurchmesser gewählt, der beim Spitzenvolumenstrom unter 1 bar bleibt. Zur installationstechnischen Seite von Druck und Volumenstrom finden Sie Informationen in unserem Ratgeber zum Druckminderer. (Details: Wie wählt man einen Honeywell/Resideo Druckminderer aus?)

Bei der Wahl des Volumenstroms werden Behälterdurchmesser und Harzmenge in Litern gemeinsam optimiert. Kann der kleinste Behälter, der die Harzmenge in Litern aufnimmt, den Spitzenvolumenstrom nicht bewältigen, wird ein Behälter mit einem Durchmesser größer gewählt und das Bett mit zusätzlichem Harz erhöht. Im Wohnbereich bewältigen Behälter mit 9-10 Zoll einen Spitzenvolumenstrom von etwa 2 m³/h problemlos; im Betrieb sind bei Volumenströmen über 3 m³/h Behälter ab 13 Zoll oder parallele Behälter erforderlich. Maßgeblich ist, was von Volumenstrom und Harz größer ist.

Installationen im Haus und im Betrieb nutzen dasselbe Ionenaustauschprinzip, unterscheiden sich aber deutlich in Dimensionierungspriorität, Ventiltyp und Redundanz. Im Wohnbereich stehen geringe Wartung und leiser Betrieb im Vordergrund, im Betrieb unterbrechungsfreier Volumenstrom und Prozesssicherheit. Dieser Unterschied beeinflusst alle Entscheidungen von der Behälteranzahl bis zum Salzbehältervolumen.

• Dimensionierungspriorität — Haus: Harzmenge in Litern und geringe Wartung; Betrieb: Spitzenvolumenstrom und Prozesskontinuität
• Behälteraufbau — Haus: in der Regel Einzelbehälter; Betrieb: bei unterbrechungsfreiem Bedarf Doppelbehälter oder parallele Behälter
• Ventiltyp — Haus: mengengesteuertes vollautomatisches Ventil; Betrieb: industrielles Ventil für hohen Volumenstrom, häufig mit Fernüberwachung
• Regenerationszeitpunkt — Haus: auf eine Zeit mit niedrigem nächtlichem Verbrauch eingestellt; Betrieb: bei unterbrechungsfreiem System zu jeder Tageszeit
• Salzbehälter — Haus: 60-70 Liter, Nachfüllen alle 3-4 Monate; Betrieb: 200-300 Liter oder separates Lager, wöchentliches Nachfüllen
• Vorbehandlung — Haus: in den meisten Netzen optionaler Sedimentfilter; Betrieb: Sediment- plus Aktivkohlefilter häufig zwingend
• Überwachung — Haus: manuelle Kontrolle am Gerät; Betrieb: laufende Überwachung mit Durchflussmesser und Härtealarm

Ein weiterer Unterschied im Betrieb ist die laufende Überwachung der Härte des Ausgangswassers. Während im Wohnbereich eine gelegentliche Kontrolle des Ausgangswassers mit einem Härtetest-Set genügt, werden im Betrieb am Ausgang ein Härtealarm oder ein periodisches Probenprogramm vorgesehen; ist das Harz erschöpft oder fällt die Regeneration aus, muss hartes Wasser erkannt werden, bevor es die Produktionslinie oder den Kessel erreicht. Ein Härtedurchbruch im Kesselspeisewasser führt in kurzer Zeit zu Verkalkung und Wirkungsgradverlust.

Bei Installationen im Wohnbereich wird häufig gefragt, ob das ganze Haus oder nur die Warmwasserleitung enthärtet werden soll. Das ganze Haus zu enthärten ist für Komfort und Geräteschutz am besten; eine Enthärtung ausschließlich des Trinkwassers wird nicht empfohlen, weil weiches Wasser Natrium enthält. Werden Leitungen wie Gartenbewässerung und WC-Spülkasten von der Enthärtung ausgenommen, spart das sowohl Harz als auch Salz. Diese Wahl verändert auch die Berechnung des täglichen Verbrauchs unmittelbar.

Die Auswahltabelle für Wasserenthärtungsanlagen ist die Kurzentscheidung, die ausgehend von Verbrauch und Härte Harz, Behälter und Salzbehälter auf einen Blick einander zuordnet. Die folgende Liste wurde unter der Annahme einer Härte von 18-22 °dH und eines Regenerationsintervalls von 4-6 Tagen erstellt; jede Zeile ordnet ein Nutzungsprofil direkt einer Kapazität zu.

• Profil — Haushalt mit 1-2 Personen — Harz: 10-12 Liter — Behälter: 8x35 Zoll — Salzbehälter: 50-60 Liter — Volumenstrom: 1,5 m³/h
• Profil — Haushalt mit 3-4 Personen — Harz: 16-18 Liter — Behälter: 9x35 Zoll — Salzbehälter: 60-70 Liter — Volumenstrom: 1,8 m³/h
• Profil — Haushalt mit 5-6 Personen — Harz: 25 Liter — Behälter: 10x44 Zoll — Salzbehälter: 70 Liter — Volumenstrom: 2,0 m³/h
• Profil — Villa, Haus mit mehreren Bädern — Harz: 32 Liter — Behälter: 10x54 Zoll — Salzbehälter: 100 Liter — Volumenstrom: 2,5 m³/h
• Profil — Kleiner Gewerbebetrieb, Café — Harz: 50 Liter — Behälter: 12x52 Zoll — Salzbehälter: 100-150 Liter — Volumenstrom: 2,0-2,5 m³/h
• Profil — Hotel, Wäscherei (unterbrechungsfrei) — Harz: 62 Liter Doppelbehälter — Behälter: 2x13x54 Zoll — Salzbehälter: 200 Liter — Volumenstrom: 3,5 m³/h
• Profil — Industrielle Strecke — Harz: über 100 Liter — Behälter: 16x65 Zoll oder parallel — Salzbehälter: über 300 Liter — Volumenstrom: 4-5 m³/h

Die Werte der Tabelle sind ein Ausgangspunkt; die endgültige Auswahl wird stets mit der gemessenen Härte und dem tatsächlichen Verbrauch neu berechnet. Bei einem Brunnenwasser mit einer Härte von 28 °dH beispielsweise ergibt sich für einen Haushalt mit 4 Personen anstelle der 16-18 Liter der Tabelle nach der Harzformel 0,6 mal 28 mal 5 geteilt durch 5 gleich 16,8 Liter; da das Ergebnis höher ausfällt, wechselt man auf die nächstgrößere Behälterstufe. Die Tabelle ersetzt keine Messung, zeigt aber schnell die richtige Stufe.

Der Bedarf an Unterbrechungsfreiheit verschiebt die Tabelle zum Doppelbehälter. Bei demselben Verbrauchsprofil genügt ein Einzelbehälter, wenn ein Betrieb tagsüber arbeitet und nachts leer steht; wird jedoch auch nachts produziert, rückt die Zeile zum Doppelbehälter auf. Deshalb muss die Auswahltabelle das Nutzungsprofil zusammen mit der Anforderung der Unterbrechungsfreiheit lesen. Zur allgemeinen Architektur des Systems können Sie sich die POMEKA-Kategorie Wasserenthärtungssysteme ansehen. (Details: Wasserenthärtungsanlagen)