Wasser stellt in der Natur ein hervorragendes Lösungs- und Transportmittel dar.

Versickert Regenwasser im Boden und trifft dabei auf kalkhaltiges Gestein, gelangen aber härtebildende Wasserinhaltsstoffe wie Calcium und Magnesium auf ganz natürlichem Wege ins Trinkwasser. In der Trinkwasser-Installation von Gebäuden bildet sich daraus Kalk bzw. Kalkstein – mal mehr, mal weniger. Um daraus folgende Schäden zu vermeiden, müssen Anlagenplanung und Anlagenausführung wichtige Fragen berücksichtigen. Dazu gehören neben der Planung und Ausführung der Trinkwasser-Installation die Betrachtung der örtlich vorliegenden Trinkwasserbeschaffenheit sowie die Berücksichtigung der zu erwartenden Betriebsbedingungen und Temperaturveränderungen.

Das Wasser nimmt im natürlichen Kreislauf verschiedenste Inhaltsstoffe auf. Durch das Lösen von Calciumcarbonat (CaCO₃, auch Kalk genannt) beziehungsweise Dolomit (Mischcarbonat aus Calcium und Magnesium) kommt es zur Anreicherung von im Wasser gelösten Hydrogencarbonaten (HCO₃) (Abbildung 1). Die natürlichen Wasserinhaltsstoffe Calcium, Hydrogencarbonat und Kohlenstoffdioxid liegen dabei in einem sensiblen Lösungsgleichgewicht vor, auch Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht genannt. Dieses ist stark temperaturabhängig und beschreibt die Neigung eines Wassers zur Kalkabscheidung und damit zur Steinbildung.

Mit steigender Temperatur, zum Beispiel durch das Erwärmen von Trinkwasser, nimmt die Bildung kristalliner Ablagerungen aufgrund der im Wasser gelösten Calcium- und Hydrogencarbonat-Ionen signifikant zu. In Folge dieser Steinbildung können innerhalb der Trinkwasser-Installation unterschiedliche Funktionsstörungen und Schäden entstehen, da sich die kristallinen, wasserunlöslichen Beläge zum Beispiel auf Wärmeübertragungsflächen absetzen.

Mit zunehmender Steinbildung kommt es in Trinkwassererwärmungsanlagen nachweislich zur Behinderung der Wärme­übertragung. Dies kann insbesondere an den Wärmeüber­trägerflächen zu unerwünschten Temperaturerhöhungen führen, mit unterschiedlichen Folgen, die von der Bauart der Trinkwassererwärmer (Funktionsart und Beheizung) abhängen. So kann etwa die Wärmeleistung abnehmen oder gar die gewünschte Austrittstemperatur und/oder der Auslegungsvolumenstrom unterschritten werden. In Versorgungsgebieten mit sehr hartem Trinkwasser ist ein regelrechtes Zusetzen von Leitungen und Rohren durch Steinbildung möglich. In der Folge führt das zu einer Erhöhung des Strömungswiderstandes und zu Druckverlust im System, verbunden mit einer Verschlechterung des hydraulischen Abgleichs. Ebenso erhöht sich die Verlustleistung der Zirkulationspumpe aufgrund von ablagerungsbedingt rauen Innenwänden der Rohrleitungen. Auch der Energieverbrauch steigt deutlich, was gerade aufgrund der aktuell wichtigen Bemühungen zur Energieeinsparung beachtet werden sollte. Bereits bei einer Kalkschicht von einem Millimeter auf Wärmeübertragungsflächen wird zehn Prozent mehr Energie benötigt. Aus energetischen Gesichtspunkten ist ein verlustarmer Wärmeübergang daher unbedingt anzuraten.

Neben Maßnahmen wie einer fachgerechten Anlagenplanung und Installation sowie dem bestimmungsgemäßen Betrieb und einer Instandhaltung der Trinkwasser-Installation nach DIN EN 806, DIN 1988 und DIN EN 1717 wird auch der örtlichen Trinkwasserbeschaffenheit und den langjährigen Betriebserfahrungen mit eben jener Trinkwasserzusammensetzung ein hoher Stellenwert eingeräumt. Ist eine kritische Steinbildung zu erwarten, raten Experten explizit zu einer dezentralen Behandlung des Trinkwassers, um Bauteile, Apparate und Geräte vor einem Funktionsverlust zu schützen.

Denn Steinbildung kann sich direkt negativ auf die Nutzungsdauer der Trinkwasser-Installation und der angeschlossenen Haushaltsgeräte auswirken. Daher wird eine Wasserbehandlung nicht nur für das Warmwasser, sondern auch für das Kaltwasser empfohlen. Werden entsprechende Maßnahmen an zentraler Stelle der Trinkwasser-Installation realisiert, so liegt der entscheidende Vorteil in der gleichzeitig durchgeführten Behandlung sowohl für kaltes als auch erwärmtes Trinkwasser. Wie beschrieben, neigt Warmwasser zwar stärker zur Steinbildung als Kaltwasser, bei technischen Anwendungen wird in der Regel das Kaltwasser jedoch erst im Gerät erwärmt (z. B. Wasch- und Spülmaschine, Wasserkocher, Dampfgarer) und erfordert deshalb ebenfalls Schutz vor Steinbildung. Weiterhin werden die in Waschmitteln enthaltenen waschaktiven Sub­stanzen (Tenside) durch die Härtebildner Calcium und Magnesium gebunden. Deshalb wird während des Waschvorgangs umso mehr Waschmittel benötigt, je mehr Calcium- und Magnesiumionen im Wasser vorhanden sind. Dies führt zu einer unnötigen Überdosierung an Wasch- und Reinigungsmitteln mit negativer Auswirkung auf die Umwelt.

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