Kalk im Wasser ist natürlich und gesund – bis er auskristallisiert. Aber wie wird das gelöste Calciumkarbonat (Kalk) zum gefürchteten Kesselstein, der Rohre, Wärmetauscher und Heizstäbe zerstört? Das Geheimnis liegt in der physikalischen Reaktion des Wassers auf Druck und Temperatur.

Die Wissenschaft hinter den Kalkablagerungen (Kesselstein)

Chemie und Physik erklären, warum Kalkablagerungen hauptsächlich an bestimmten Punkten im Leitungsnetz entstehen. Im Folgenden finden Sie einen wissenschaftlichen Einblick in die Mechanismen der Verkalkung:

Warum ist Kalk im Wasser gelöst?
Kalk ist chemisch gesehen Calciumkarbonat (CaCO3) und eigentlich wasserunlöslich. Beim Durchströmen kalkhaltiger Böden wird von kohlendioxidhaltigem Wasser Kalk gelöst und befindet sich danach als Calciumhydrogenkarbonat Ca(HCO3)2 im Wasser. Dieses Lösen ist möglich, weil Kohlendioxid (CO2) zusammen mit Wasser (H2O) Kohlensäure bildet.

Warum scheidet sich Kalk in der Leitung ab?
Die gelöste Menge erreicht niemals die Sättigungsgrenze. Betrachtet man die Orte in der Wasserleitung, an denen sich der Kalk ablagert, so ergibt sich die Antwort von selbst: Primäre Abscheidungsorte sind die Bögen, Abzweigungen und Wasserhähne sowie in besonderem Maße die Warmwasserbereiche (Heizstäbe, Heizspiralen oder Wärmetauscher).

Warum gerade dort? Es muss ein thermischer oder physikalischer Energiegradient vorhanden sein, der dazu führt, dass die Wasserkäfige um die gelösten Ionen aufbrechen. Gleichzeitig muss das Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht gestört sein (lokaler CO2-Mangel). Die gelösten Bestandteile suchen sich dann an der Rohrwandung einen Kristallisationspunkt, an dem sie "anwachsen" können. Daran lagern sich weitere Mineralien an: Die Kalkablagerungen wachsen, harte Verkrustungen entstehen – der sogenannte Kesselstein.

Die Rolle von Temperatur und Druck:
Im Fall eines Heizstabes wird Wärme an das Wasser abgegeben. An Rohrbögen oder Abzweigungen wird das Wasser stark beschleunigt und verwirbelt (Turbulenzen), was Druck- und Temperaturänderungen zur Folge hat. Die Energie dafür wird aus der inneren Energie des Wassers entnommen.

Schaut man in jahrelang betriebene Leitungen, stellt man daher fast immer fest, dass dicke Verkrustungen von Rohrbögen oder Abzweigungen ausgehen und dann in die geraden Bereiche hineinwachsen.

Quelle: Prof. Dr.-Ing. Hartmut Juenke (Auszug)