Es waren mehrere Herausforderungen technischer Art, die Ende der Siebziger-Jahre bei Errichtung der ersten geothermalen Fernwärmeversorgung in Waltersdorf (Heute: Bad Waltersdorf) in der Oststeiermark zu meistern waren. Dazu muss man wissen, dass Thermal- und Heilwasservorkommen üblicherweise starken Gehalt an Mineralstoffen aufweisen. Das schließt eine direkte Verwendung für Heizzwecke aus, da diese im Wasser gelösten oder mitgeführten Mineralstoffe ausscheiden könnten. Die dann entstehenden Ablagerungen auf Rohrleitungen und Heizflächen würden diese nach kürzester Zeit funktionsunfähig machen.
Sehr vielen Haus- oder Wohnungsbesitzern werden ähnliche Probleme mit Ablagerungen in elektrisch beheizten Warmwasserbereitern geläufig sein. Bei ganz normalem Trinkwasser und noch mehr bei solchem mit großer Härte können sich nach zum Beispiel ein oder zwei Jahren kalkartige Rückstände auf den Heizelementen oder Heizstäben bilden. Die Warmwasserbereitung funktioniert dann nicht mehr richtig, ein Installateur muss her. Umfassende Reinigung der Heizelemente ist unumgänglich, sind diese bereits geschädigt, ist Austausch notwendig.
Grenztemperaturen
Der Ausfall der Mineralstoffe aus dem Trinkwasser wird dann beschleunigt, wenn die Temperaturen im Warmwasserbereiter einen Wert von ungefähr 60°C überschreiten. Direkt an den vorhin erwähnten Heizelementen ist das meist der Fall, selbst wenn die Temperatur im Warmwasserbereiter auf einen niedrigeren Wert eingestellt ist. (Die allgemeine Empfehlung der Installationsbranche, in Warmwasserbereitern den genannten Wert nicht zu überschreiten, hat allerdings auch noch energietechnische Gründe, denn mit höheren Temperaturen im Inneren des Warmwasserbereiters steigen auch die Wärmeverluste nach außen.)
Grenzen der Wärmeströme
Rein technisch gesehen liegt ein weiterer und meist viel weniger beachteter Grund für die Anfälligkeit auf „Verkalkung“ bei elektrischen Heizeinsätzen darin, dass diese Heizelemente eine sehr hohe Wärmestromdichte aufweisen. Das bedeutet vereinfacht gesagt, dass recht kleine Oberflächen sehr hohe Heizleistungen übertragen müssen. Mit zunehmender Höhe der Wärmestromdichte steigt die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Ablagerungen. Die Hersteller solcher Heizeinsätze sind darüber sehr genau im Bilde und kennen die „kritischen“ Werte ihrer Produkte.
Funktion von Plattenwärmetauschern
All das vorhin Gesagte gilt in gewissem Maß auch für Wärmetauscher jeglicher Bauart. Und damit zurück zur thermalen Fernwärmeversorgung in Bad Waltersdorf. Zur Übertragung der Wärme aus dem Thermalwasser in den Heizungskreislauf der örtlichen Fernwärme werden sogenannte Plattenwärmetauscher eingesetzt: Über mehrere Schichten von Platten aus Edelstahl wird vom Thermalwasser (von der „Primärseite“) Wärme auf das Heizungswasser (auf die „Sekundärseite“) übertragen. Das aus der Bohrung austretende Thermalwasser hat etwa 62°C, es tritt auf der Primärseite in den Wärmetauscher und liegt damit im kritischen Temperaturbereich, die Temperatur des Austretenden sekundären Heizungswassers liegt nur knapp darunter.
Grenzen der Strömungsgeschwindigkeiten
Zu den genannten Herausforderungen – hohen Gehalt an Mineralstoffen und kritischen Temperaturbereich berücksichtigen und möglichst niedrige Wärmestromdichte erreichen – kam noch die Notwendigkeit, Ablagerungen durch zu geringe Strömungsgeschwindigkeiten zu vermeiden, was Versuche mit verschiedenen Plattenprägungen und die Berücksichtigung von Spülmöglichkeiten erforderte. Noch dazu sollten Revisionen mit Zerlegen der verschraubten, mit Gummidichtungen versehenen und durch Schraubverbindungen fest zusammengepressten Platten so weit wie möglich hinausgezögert oder gänzlich vermieden werden.
Erfolg = Theorie + Praxiswissen + Erfahrung
Die tatsächliche Auswahl der Wärmetauscher hat sich als Erfolgsgeschichte erwiesen: Sie sind nun bereits über vierzig Jahre im Einsatz. Die äußerst geringen Temperaturdifferenzen, die für die Wärmeübertragung zur Verfügung stehen, machten große Übertragungsflächen erforderlich, was wiederum geringe Wärmestromdichten zur Folge hatte. Es ist dem Autor nicht bekannt, ob überhaupt jemals Revisionen erforderlich wurden, zumindest in den ersten Betriebsjahren war das nicht der Fall. – Das klaglose Funktionieren widerlegte alle Bedenken jener Fachleute, die das Projekt zuvor für undurchführbar gehalten hatten …
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