Magnetit: Der schwarze Feind für jedes Heizungssystem

Eisen-Sauerstoff-Verbindung: Was ist Magnetit?

Bei Magnetit (auch Magneteisen, Magneteisenstein oder Eisenoxiduloxid genannt) handelt es sich um eine Form von Eisenoxid, also eine chemische Verbindung aus Eisen und Sauerstoff – allerdings nicht zu verwechseln mit Hämatit, dem klassischem „Rost“, der ja auch eine Eisen-Sauerstoff-Verbindung (also ein Eisenoxid) ist. Rost, bzw. Hämatit entsteht, wenn viel Sauerstoff bei der Korrosion zur Verfügung steht – zum Beispiel an der Luft. Magnetit dagegen bildet sich eher in geschlossenen, sauerstoffarmen Umgebungen und erscheint eher schwarz als rötlich.

Magnetit kommt in der Natur vergleichsweise häufig vor und wird aufgrund seiner ungewöhnlichen Eigenschaften in verschiedenen Ländern der Welt abgebaut. Doch so beliebt dieses Mineral z. B. für die Elektroindustrie ist, so gefürchtet ist es in Heizungsanlagen. Und das liegt eben genau an seiner Eigenschaft: Magnetit ist (wie der Name schon sagt) eins der stärksten existierenden magnetischen Minerale und haftet sich an Eisen und eisenhaltige Legierungen an. Diese Eigenschaft kann dann problematisch werden, wenn Magnetit-Ablagerungen sich beispielsweise in Rohren bilden und hier auf Dauer den Durchfluss verkleinern. (siehe Bild unten)

Schwarze Schlamm-Schlacht: Welche Schäden kann Magnetit in der Heizung anrichten?

Die Aufgabe einer Heizungsanlage ist im Grunde recht einfach: Wasser in einem Kreislauf umzuwälzen, dabei an der Heizquelle Wärme aufnehmen und an den Heizkörpern bzw. den Fußbodenheizungsrohren Wärme abgeben. Ablagerungen oder Unreinheiten stören hingegen dabei. 

Das Problem: Magnetit ist nicht von Anfang an im Füllwasser enthalten, sondern bildet sich erst im laufenden Betrieb der Heizung – und zwar in Form kleinster Kristalle (bis zu 5 µm), die im Laufe der Zeit sogenannter Magnetit-Schlamm bilden. Eine schwarze Brühe, der wohl jeder Heizungsfachmann schon mal begegnet ist. Und die kann gravierende Folgen für das gesamte Heizungssystem haben:

• Funktionsstörungen bei Thermostatventilen aufgrund von Ablagerungen auf den Ventildichtungen
• Effizienzeinbußen bei Heizkörpern, da sich Magnetit an den Rohrinnenseiten festsetzt und die Wärmeübergabe reduziert. In extremen Fällen können Heizkreise auch komplett verstopfen und ausfallen.
• Im Wärme-Erzeugern (Kessel, Wärmepumpe, Wärmetauscher, etc.) hemmt Magnetit den Wärmeübergang, so dass nicht die volle Wärmeleistung an die Anlage übergeben wird.
• Magnetit verstopft eingebaute Filter, reduziert dadurch den Durchfluss, und die Heizleistung wird nicht mehr erreicht. Die häufigere Reinigung des Filters steigert die Betriebskosten.
• Magnetit kann sich in Pumpen an verschiedenen Stellen ablagern, führt zu erhöhtem Verschleiß von drehenden Teilen und der Lagerung. Damit erhöht sich der benötigte Energieverbrauch. Die Pumpen können durch Blockade der Welle (Nassläufer) oder Defekt an der Gleitringdichtung (Trockenläufer) sogar komplett ausfallen.

Darum sollte Heizungswasser auch über bestimmte Eigenschaften verfügen, welche die Bildung solcher Ablagerungen deutlich erschweren. (In Deutschland gilt hier beispielsweise die verbindliche Richtlinie VDI2035.)

Wenn die falschen Elemente zusammenkommen: Wie entsteht Magnetit?

Damit sich Magnetit bildet, braucht es Eisen, Wasser und Sauerstoff. Eisen ist Bestandteil vieler Rohrleitungen und Armaturen in großen Anlagen. Doch woher kommt der Sauerstoff? Dafür können mehrere Quellen infrage kommen, z. B.:

• unbehandeltes, nachgefülltes Ergänzungswasser
• Sauerstoffeintrag durch fehlerhafte Druckhaltung, undichte Entlüftungsventile und Luftabscheider
• in Altbestand vorkommende, nicht diffusionsdichte Gummikompensatoren, Anschlussschläuche oder Kunststoffrohre
• Unterdruck in der Anlage durch fehlerhafte Druckhaltung, fehlerhafte Sicherheitsventile oder fehlerhafte Luftabscheider
• falsches und zu schnelles Befüllen einer Anlage. Hier sind die für die Errichtung und den Betrieb von Warmwasser-Heizungsanlagen geltenden Normen und Richtlinien (wie DIN 18380 und VDI 2035) zu beachten.

Die entscheidenden Faktoren sind die Vermeidung von Schmutzeintrag bei der Installation, eine korrekte Druckprüfung und das Spülen von Heizungsanlagen vor der Inbetriebnahme sowie der richtige Einsatz von Luftabscheidern und Entlüftungseinrichtungen. Hier gilt die BTGA-Regel 3.002. Aus Sicht des Bundesverbandes Technische Gebäudeausrüstung (BTGA) war diese Regel dringend erforderlich, da für diesen Geltungsbereich bis dato keine ausreichenden gesetzlichen und normativen Vorgaben existierten. Die BTGA-Fachregel stützt sich in Teilen auf die in Fachkreisen weniger bekannte DIN EN 14336, die im Januar 2005 eingeführt wurde. Diese deutsche Fassung der EN 14336:2005 behandelt die Maßnahmen für Installation und Abnahme von Warmwasser-Heizungsanlagen.

Schlammabscheider, Magnetfilter: Wie lassen sich Schäden durch Magnetit-Bildung vermeiden?

Die beste Möglichkeit, Magnetit-Schäden zu verhindern wäre es natürlich, Magnetit gar nicht erst entstehen zu lassen – das ist allerdings kaum möglich. Selbst die Auswahl möglichst gleicher und korrosionsbeständiger Materialien sowie eine gewissenhafte und regelmäßige Wartung können Magnetit-Ablagerungen nicht völlig ausschließen.

Die einzig sinnvolle und praktikable Lösung, um Magnetit im Heizwasser zu reduzieren ist der Einsatz eines Schlammabscheiders mit integriertem Magneten (Magnetabscheider oder Magnetit-Abscheider) bzw. eines Magnetfilters. Das Wirkprinzip ist hier recht einfach: Ein spiralförmig aufgebauter Durchflusszylinder reduziert die Fließgeschwindigkeit des Heizungswassers, so dass sich nichtmagnetische Partikel nach und nach absetzen und sich ganz unten in der Abscheidekammer sammeln. Zusätzlich umspült das Heizungswasser einen im Abscheider integrierten magnetischen Stab – an dem bleiben die im Wasser schwebenden Magnetit-Teilchen haften. Der Flüssigkeitsstrom wird nicht beeinflusst und es entsteht kein größerer Widerstand. Zur Entsorgung der Fremdstoffe zieht der Fachmann einfach den Magnetstab aus dem Filterelement, öffnet die Abscheidekammer und der Schlamm kann abfließen.

Um einem „Heizungsinfarkt“ vorzubeugen, sollte dieses Procedere im Rahmen von Wartungsarbeiten regelmäßig durchgeführt werden – wie oft genau hängt von der Ausführung der Anlage selbst ab. 

Dem „Heizungsinfarkt“ vorbeugen: Zusammenfassung und Fazit

Magnetit entsteht durch das chemische Zusammenspiel von sauerstoffarmem Wasser, Luft und eisenhaltigen Rohrleitungen in nahezu jeder Heizungsanlage – und kann gravierende Folgen haben: Von Effizienzverlust über die Schädigung von Pumpen bis hin zum kapitalen „Heizungsinfarkt“. Wer dem langfristig vorbeugen möchte, sollte auf funktionierende Magnetabscheider in seiner Anlage achten. Das gilt nicht nur für Neuanlagen, sondern auch für ältere Anlagen, die zu Effizienzverbesserung renoviert werden. Insbesondere bei einem Pumpentausch sollte ein solcher Filter montiert werden, um Magnetit keine Chance zu geben.

*Quelle: IKZ 12.04.2008