Der Kessel läuft, im Keller ist ein stechender Abgasgeruch wahrnehmbar, und aus dem Schornstein oder der Aschetür tropft eine schwarze, klebrige Flüssigkeit. Der Eigentümer vermutet einen Defekt, obwohl es sich meistens nicht um einen Fabrikationsfehler handelt, sondern um die Folge eines einzigen Problems: zu kaltes Rücklaufwasser aus der Anlage zum Kessel. In diesem Artikel erklären wir, was Niedertemperaturkorrosion ist, warum sie den Kesselwärmetauscher schneller zerstört, als man vermuten könnte, und wie man ihn wirksam davor schützt.
Was ist Niedertemperaturkorrosion?
Bei der Verbrennung fester Brennstoffe, unabhängig davon, ob es sich um Kohle, Ökokohle, Pellets oder Holz handelt, entstehen Abgase, die Wasserdampf und geringe Mengen Schwefelverbindungen enthalten. Solange die Abgastemperatur hoch ist, strömen sie problemlos durch den Schornstein. Das Problem beginnt, wenn sie auf die Wand des Kesselwärmetauschers treffen, die zu kalt ist, weil sie auf der anderen Seite vom Rücklaufwasser aus der Hausanlage umspült wird. Dann kommt es zur Kondensation der Abgase - der Wasserdampf beginnt direkt an dieser Wand zu kondensieren, und die dabei entstehende Flüssigkeit nimmt sofort die in den Abgasen vorhandenen Schwefelverbindungen auf und verwandelt sich in verdünnte Säure. Diese Säure greift den Stahl im Kessel an, der in seiner Zusammensetzung weder Chrom noch Molybdän zum Korrosionsschutz enthält und ihr daher praktisch schutzlos ausgeliefert ist.
Dieser Prozess der Niedertemperaturkorrosion wird auch als chemische Korrosion bezeichnet, denn im Gegensatz zum gewöhnlichen Rosten von Metall im Regen wird die Geschwindigkeit der Zerstörung hier vor allem durch die chemische Zusammensetzung des Kondensats bestimmt und nicht allein durch den Kontakt mit Feuchtigkeit. Das Phänomen der chemischen Korrosion nimmt gerade dann zu, wenn der Kessel lange bei niedriger Temperatur arbeitet, zum Beispiel beim Nachheizen des Hauses an milderen Tagen.
Warum gibt es zwei verschiedene Taupunkte?
Der Taupunkt klingt nach einer einzigen, konkreten Zahl, aber das ist eine irreführende Vereinfachung. In Kesselabgasen kondensieren zwei völlig unterschiedliche Stoffe in zwei verschiedenen Temperaturbereichen. Erst das Verständnis dieses Unterschieds erklärt, woher die scheinbar widersprüchlichen Zahlen stammen, auf die man stoßen kann.
Wasser-Taupunkt: niedriger, aber zerstörerischer
Der erste Stoff ist gewöhnlicher Wasserdampf. Die Abgastemperatur, bei der er in großen Mengen zu kondensieren beginnt, liegt bei Kohleabgasen zwischen 35 und 45 Grad und bei Erdgas, das praktisch keinen Schwefel enthält, etwas höher, zwischen 50 und 60 Grad. Wenn die Temperatur des zum Kessel zurückkehrenden Wassers unter diesen Wert fällt, kondensiert der gesamte Wasserdampf in großen Mengen auf einmal und nicht nur ein kleiner Teil davon. Aufgrund der Menge der entstehenden Flüssigkeit ist genau diese Schwelle für die heftigsten und schnellsten Schäden verantwortlich.
Säure-Taupunkt: höher, aber weniger Säure
Der zweite Stoff ist konzentrierte Schwefelsäure, deren Taupunkt überraschend hoch ist. Bei einem typischen Schwefelgehalt von Kohle kann er zwischen 90 und sogar 140 Grad liegen. Das bedeutet, dass einzelne Tropfen der am stärksten konzentrierten Säure noch im heißen Bereich des Schornsteins entstehen können, lange bevor Wasserdampf kondensiert. Zum Glück ist die Schwefelmenge in den Abgasen gering, sodass diese frühen Tropfen langsam und punktuell Schäden verursachen und nicht lawinenartig.
Aus dieser Unterscheidung ergibt sich die in der Branche genannte praktische, sichere Temperatur: Die Rücklauftemperatur sollte nicht unter 50–55 Grad liegen. Das ist keine zufällige Zahl, sondern ein Wert knapp über dem Wasser-Taupunkt, also über der Schwelle, unterhalb derer eine massive und nicht nur punktuelle Kondensation von Wasserdampf beginnt.
Warum zerstört das den Stahl so schnell?
Verdünnte Schwefelsäure klingt weniger gefährlich als konzentrierte Säure, aber in diesem Fall ist gerade die Verdünnung das Problem. Ein solches Kondensat verteilt sich als dünne Schicht über eine große Fläche des Wärmetauschers und frisst sich gleichmäßig in den Stahl, statt die Schäden auf eine Stelle zu konzentrieren. Unter günstigen Bedingungen kann die Korrosionsgeschwindigkeit des Wärmetauschers mehr als 1 Millimeter Stahlstärke pro Jahr betragen. Bei einer Kesselblechstärke von fünf oder sechs Millimetern bedeutet das ein reales Risiko, innerhalb von nur wenigen Heizperioden vollständig durchzurosten, insbesondere bei Heizkesseln für feste Brennstoffe, die während des Großteils der Heizperiode bei niedriger Temperatur betrieben werden.
Kondensationskessel funktionieren umgekehrt
Hier kommt eine Unterscheidung ins Spiel, die leicht übersehen wird, aber die gesamte Interpretation des Themas verändert. Dasselbe Phänomen der Wasserdampfkondensation, das einen alten Kessel zerstört, ist bei einem modernen Gas-Brennwertkessel beabsichtigt und erwünscht. Solche Niedertemperatur-Heizkessel der neuen Generation sind so konstruiert, dass sie bewusst Kondensation herbeiführen, weil sie dadurch zusätzliche, im Wasserdampf enthaltene Wärme zurückgewinnen, anstatt sie ungenutzt durch den Schornstein entweichen zu lassen. Ihre Wärmetauscher bestehen aus Edelstahl oder Aluminium-Silizium-Legierungen, die gegen den dauerhaften Kontakt mit Kondensat beständig sind.
Das in diesem Artikel beschriebene Phänomen der Kesselkorrosion betrifft daher ausschließlich gewöhnlichen Kohlenstoffstahl, aus dem Kessel für feste Brennstoffe und ältere, nicht kondensierende Gaskessel gefertigt sind. Beide Kesseltypen gleich zu behandeln, als würde ein kalter Rücklauf ihnen gleichermaßen schaden, ist einer der häufigsten Fehler, auf die man im Internet stoßen kann.
Teerbildung: ein schnelleres Warnsignal
Bevor die Korrosion das Blech vollständig durchdringt, zeigt sich normalerweise ein früheres und deutlich sichtbares Warnsignal: Teer. Die Verbrennung von Holz, Kohle oder Pellets besteht nicht einfach darin, dass der Brennstoffblock brennt, sondern in der Freisetzung flüchtiger, brennbarer Gase in einem Prozess, der Pyrolyse genannt wird. Damit diese Gase vollständig nachverbrennen und saubere Wärme abgeben können, benötigen sie in der Verbrennungszone eine Temperatur von etwa 600 bis 700 Grad. Befindet sich direkt hinter der Feuerraumwand sehr kaltes Wasser, entzieht diese Wand der Flamme schnell Wärme und löscht sie lokal, bevor alle flüchtigen Verbindungen nachverbrennen können. Die nicht verbrannten, schweren Kohlenwasserstoffe kondensieren dann direkt auf dem kalten Stahl und bilden eine klebrige, teerartige Schicht. Diese Schicht wirkt als Isolator, sodass der Kessel mehr Brennstoff verbraucht, um dieselbe Heizleistung zu erreichen, während das Haus trotzdem nicht ausreichend warm wird.
Welche Rücklauftemperatur ist sicher?
Aus dem Vergleich der beiden Taupunkte ergibt sich, dass die geeignete Temperatur des zum Kessel für feste Brennstoffe oder zum alten Gaskessel zurückkehrenden Wassers normalerweise mindestens 50–55 Grad betragen sollte. Das ist etwas anderes als die allgemeine Wassertemperatur in der gesamten Anlage, die über die Heizkurve geregelt wird. Beide Themen hängen jedoch zusammen: Je niedriger die sichere Schwelle für den jeweiligen Kessel ist, desto mehr Spielraum gibt es bei der Einstellung der übrigen Anlage.
Hersteller von Heizkesseln knüpfen diese Schwelle mitunter ausdrücklich an die Dauer der Garantie auf die Dichtheit des Kesselkörpers: Die Aufrechterhaltung einer Rücklauftemperatur von über 55 Grad kann Voraussetzung für eine längere, fünfjährige Garantie sein, während der alleinige Schutz durch ein Vierwegeventil, das eine niedrigere Schwelle von etwa 45 Grad hält, nur mit einer dreijährigen Garantie verbunden ist. Der Unterschied bei der Garantiedauer zeigt, wie ernst die Hersteller von Heizkesseln für feste Brennstoffe dieses Thema selbst nehmen.
Wie kann man sich davor schützen?
Die Lösung besteht darin, zu verhindern, dass zu kaltes Wasser überhaupt den Wärmetauscher erreicht. Dies lässt sich auf mehrere Arten erreichen, von der einfachsten bis zur umfassendsten.
Die erste Möglichkeit ist ein Vierwegeventil, das einen Teil des heißen Kesselwassers direkt in den kurzen Kesselkreislauf zurückführt und dadurch die Rücklauftemperatur erhöht, bevor das übrige Wasser weiter in die Anlage strömt. Den vollständigen Aufbau und die Montageprinzipien eines solchen Ventils sowie die häufigsten Installationsfehler beschreiben wir gesondert.
Die zweite Möglichkeit ist das thermostatische Rücklaufschutzventil IBO MIX TVR, das vollständig automatisch, ohne Steuerung und ohne elektrische Versorgung arbeitet. Im Inneren befindet sich ein auf die Temperatur reagierendes Wachselement, das das zum Kessel zurückkehrende Wasser automatisch auf einem vorgegebenen, sicheren Niveau hält, indem es heißes Wasser in den kurzen Kreislauf leitet, bis der Wärmetauscher aufgeheizt ist.
Die umfassendste Lösung sind fertige Rücklaufschutzgruppen IBOMAT AMG, die direkt an der Rücklaufleitung montiert werden. Sie enthalten bereits ein integriertes Thermostatventil, eine eigene Umwälzpumpe, eine Isolierung und ein Thermometer in einem fertigen Set, sodass der Installateur die einzelnen Komponenten nicht selbst auswählen und verbinden muss. In einem komplexen Heizraum, in dem ein Kessel für feste Brennstoffe gleichzeitig Heizkörper und Fußbodenheizung versorgt, arbeitet eine solche Rücklaufschutzgruppe häufig zusammen mit einem separaten Dreiwegekreislauf, zum Beispiel in der zusammengestellten Pumpengruppe GP PRO 3D-S mit thermostatischem Dreiwegeventil, die anschließend eine niedrigere Temperatur für die Fußbodenheizung bereitstellt.
Wird das mit Sicherheit passieren?
Zum Schluss sollte ein ehrlicher Vorbehalt ergänzt werden. Eine niedrige Rücklauftemperatur allein garantiert noch keine schnelle Katastrophe. Für eine tatsächliche, beschleunigte Zerstörung des Kessels müssen normalerweise mehrere Faktoren gleichzeitig zusammentreffen: feuchter Brennstoff minderer Qualität, ein Kessel mit hoher Verbrennungseffizienz und lange Betriebszeiten des Kessels bei zu niedriger Temperatur, zum Beispiel an milden Übergangstagen. Es gibt Kessel für feste Brennstoffe, die jahrelang bei niedrigen Temperaturen geheizt haben, ohne dass es zu einem schweren Defekt kam, weil diese zusätzlichen Faktoren gerade nicht in diesem Ausmaß auftraten. Das ist jedoch kein Grund, den Schutz vor Kesselkorrosion zu vernachlässigen, sondern ein Anlass, das Thema realistisch zu betrachten: Je mehr dieser Faktoren zusammenkommen, desto größer ist das Risiko, und ein geeigneter Rücklaufschutz kostet nur einen Bruchteil dessen, was der Austausch eines vorzeitig zerstörten Kessels kostet.
Dambat - ein vertrauenswürdiger Hersteller von Pumpen und hydrotechnischen Anlagen mit Qualitätszertifikaten.
Wenn Sie nach fertigen Lösungen zum Schutz des Kessels suchen, finden Sie in unserem Angebot Rücklaufschutzventile und Heizraumzubehör der Marken IBO und IPRO. Wenn Sie statt Korrosion eher eine gewöhnliche Luftansammlung in der Anlage vermuten, lesen Sie unseren Ratgeber zum Entlüften von Pumpe und C.O.-Anlage.
Häufig gestellte Fragen
Was ist Niedertemperaturkorrosion bei einem Kessel?
Es handelt sich um ein Phänomen, bei dem zu kaltes Rücklaufwasser aus der Anlage die Wand des Wärmetauschers unter den Kondensationspunkt des im Abgas enthaltenen Wasserdampfs abkühlt. Der kondensierte Dampf verbindet sich mit den im Abgas vorhandenen Schwefelverbindungen und bildet eine Säure, die den gewöhnlichen Kesselstahl von innen zerfrisst. Sie wird auch als chemische Korrosion bezeichnet.
Welche minimale sichere Rücklauftemperatur zum Kessel gibt es?
Für Kessel für feste Brennstoffe und ältere Gaskessel ohne Kondensationsfunktion gilt normalerweise eine Schwelle von 50–55 Grad. Unterhalb dieses Werts steigt das Risiko einer massenhaften Wasserdampfkondensation und einer beschleunigten Korrosion des Wärmetauschers.
Betrifft Niedertemperaturkorrosion auch Brennwertkessel?
Nicht im gleichen Sinne. Brennwertkessel sind so konstruiert, dass sie die Kondensation von Wasserdampf bewusst herbeiführen und daraus zusätzliche Wärme zurückgewinnen. Ihre Wärmetauscher bestehen aus Materialien, die gegen den dauerhaften Kontakt mit Kondensat beständig sind. Das Problem betrifft ausschließlich gewöhnlichen Kohlenstoffstahl in Kesseln für feste Brennstoffe und alten, nicht kondensierenden Gaskesseln.
Warum bildet mein Kessel Teer und stinkt?
Das ist normalerweise ein Zeichen dafür, dass die Feuerraumwand zu kalt ist, um alle flüchtigen Verbindungen nachzuverbrennen, die während der Verbrennung aus dem Brennstoff freigesetzt werden. Nicht verbrannte Kohlenwasserstoffe kondensieren auf dem kalten Stahl als klebriger Teer, anstatt Wärme an die Anlage abzugeben.
Wie lange dauert es, bis ein Kessel durch Niedertemperaturkorrosion zerstört wird?
Unter günstigen Bedingungen, also bei feuchtem Brennstoff und langem Betrieb bei zu niedriger Temperatur, kann es bereits nach zwei bis vier Heizperioden zu sichtbaren Schäden oder sogar zu Undichtigkeiten am Wärmetauscher kommen. Eine niedrige Temperatur allein führt ohne die übrigen Faktoren nicht unbedingt zu einer derart schnellen Zerstörung.
Wie schützt man einen Kessel vor einem kalten Rücklauf?
Am häufigsten werden ein manuell oder über einen Stellantrieb gesteuertes Vierwegeventil, ein automatisch arbeitendes thermostatisches Rücklaufschutzventil oder eine fertige Pumpengruppe eingesetzt, die beide Elemente in einem Set verbindet. Alle diese Lösungen führen einen Teil des heißen Kesselwassers in den kurzen Kreislauf zurück, bevor das übrige Wasser in die Anlage strömt, und erhöhen dadurch die Rücklauftemperatur auf ein sicheres Niveau.
