TOC im Fokus

HeizungsJournal VDI 6044

Welche Rolle der Parameter Total Organic Carbon in der Analyse von Umlaufwässern spielt

Mit TOC, dem totalen organischen Kohlenstoffgehalt (Total Organic Carbon), ist ein weiterer, nicht unwichtiger Parameter ...

Quelle: perma-trade Wassertechnik
Propylenglykol (1,2-Propandiol) ist ein zweiwertiger Alkohol, welcher als Frostschutzmittel dient, sich aber chemisch oder auch mikrobiell über mehrere Zwischenstufen zu Säuren abbauen kann.

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Propylenglykol (1,2-Propandiol).

... in der Richtwerttabelle für Kühl- und Kaltwasserkreisläufe (VDI/BTGA 6044) aufgetaucht. Aber auch für Heizungswasser ist diese Größe interessant, kann damit doch manche, im Laufe der Zeit auftretende Veränderung im Anlagenwasser erklärt werden.

Seit mehreren Jahren steigt der Kältebedarf in der Gebäudeklimatisierung und industriellen Prozesskühlung deutlich an. Gleichzeitig sind Energieeffizienz, Anschaffungs- und Betriebskosten zu berücksichtigen, was zur Folge hat, dass in kompakt konstruierten und komplexen Anlagen eine Vielzahl unterschiedlicher Werkstoffe verbaut werden. Nicht selten kommt es dann bereits kurz nach Inbetriebnahme zu Korrosionserscheinungen, die ihre Ursache entweder in der chemischen Zusammensetzung des Anlagenwassers, im Sauerstoffeintrag und/oder in mikrobiologischen Prozessen haben.

Quelle: perma-trade Wassertechnik
Richtwerttabelle aus der VDI/BTGA-Richtlinie 6044 für Füll-, Ergänzungs- und Umlaufwasser.

Mit der neuen Richtlinie VDI/BTGA 6044 („Vermeidung von Schäden in Kaltwasser- und Kühlkreisläufen“) wird hier eine wichtige Lücke, auch im Hinblick auf sogenannte Change-Over-Systeme, geschlossen. Gegenüber der VDI-Richtlinie 2035 für Heizsysteme erhöht sich die Anzahl der zu prüfenden Parameter im Umlaufwasser deutlich. Anders als in der VDI 2035 haben wir es in der VDI/BTGA-Richtlinie 6044 mit keinem (kälte)leistungsabhängigen Parameter zu tun. In der VDI 2035 ist die zulässige Resthärte direkt und auch indirekt – über das spezifische Anlagenvolumen – leistungsabhängig vorgegeben. Im Kalt- und Kühlwasser darf die Härte maximal 1,5 Mol/m³ (8,4 °dH) betragen. Während nach der VDI 2035 nur noch die weiteren Parameter pH-Wert und elektrische Leitfähigkeit limitiert und zu überwachen sind, benennt die Tabelle 5 in der VDI/BTGA 6044 hier noch Richtwerte für die Konzentration an Chlorid, die Summe aus Sulfat und Nitrat, Eisen, Kupfer, Zink, Aluminium, Ammonium und TOC.

Dieser erhöhte Untersuchungsaufwand hat primär zwei Ursachen: Zunächst ist es so, dass die VDI/BTGA 6044, im Gegensatz zur VDI 2035, auch korrosionstechnisch offene Anlagen erfasst, also geschlossene Systeme mit einem geringen Zutritt von Sauerstoff, wie auch in der DIN EN 14868 beschrieben („Korrosionsschutz metallischer Werkstoffe – Leitfaden für die Ermittlung der Korrosionswahrscheinlichkeit in geschlossenen Wasser-Zirkulationssystemen“). Sauerstoff gilt als der Primärverursacher von Korrosionsschäden. Chloridionen beispielsweise erhöhen die Wahrscheinlichkeit für Korrosionsschäden erst bei Anwesenheit eines Oxidationsmittels, daher ist deren Konzentration in diesem Fall auf < 60 mg/l begrenzt. Die Konzentration an gelösten Metallen ist ein Hinweisgeber für erhöhte Korrosionsaktivitäten, deren Ursache abzuklären ist. Falsche pH-Werte oder auch ungünstige Werkstoffkombinationen wirken hier – neben Sauerstoff – maßgeblich mit ein.

Darüber hinaus bieten Kühlwasserkreisläufe aufgrund ihres Temperaturfensters oft ideale Bedingungen für Mikroorganismen. Deren Vermehrung ist gesichert, wenn das Nahrungsangebot passt – und organischer Kohlenstoff ist hier das „Futter“ schlechthin. In der VDI/BTGA 6044 ist der Nährstoff daher auf < 25 mg/l begrenzt.

Was bedeutet TOC und welche Rolle spielt dieser in der Wasserchemie?

TOC ist die Abkürzung für „Total Organic Carbon“, es handelt sich hierbei um einen Summenparameter, der den gesamten organischen Kohlenstoff einer Wasserprobe angibt, also von gelösten wie ungelösten organischen Stoffen. Je höher der TOC-Wert, desto „verunreinigter“ ist die Probe. Da organische Stoffe von Mikroorganismen verstoffwechselt werden und diesen als Nahrung dienen, begünstigen sie deren Vermehrung. Die Folgen reichen von Geruchsbildung über Störung der Wärmeübertragung bis hin zu stark erhöhten Korrosionswahrscheinlichkeiten.

Vor allem Kühlwasserkreisläufe, die im Temperaturbereich bis 40 °C arbeiten, bieten dafür ideale Temperaturbedingungen. So erklärt sich die Aufnahme dieses Parameters in die VDI/BTGA-Richtlinie 6044. In Heizkreisläufen ist die Vermehrung von Mikroorganismen weniger ein Problem, weshalb dieser Parameter bislang nicht in die VDI 2035 aufgenommen wurde. Allerdings zeigt die Praxis, dass auch hier unter bestimmten Bedingungen durch zu viel TOC Probleme entstehen können.