Kalkablagerungen sind ein weit verbreitetes Problem in Haushalten und Industrieanlagen, die mit Wasser arbeiten. Diese Ablagerungen können eine Vielzahl von Problemen verursachen, darunter einen erheblichen Energieverlust im zweistelligen Prozentbereich (siehe Umweltbericht DEHOGA-Verband, 2016). In diesem Blogbeitrag werden wir diskutieren, warum hexagonales Wasser eine höhere Bindungsfähigkeit, auch Lösekraft genannt, hat als ungeordnetes Wasser und wie dies positive Auswirkungen auf die Kalkablagerung und den damit verbundenen Energieverlust hat.
Was sind Kalkablagerungen?
Kalkablagerungen sind Ablagerungen von Calciumcarbonat, die sich auf Oberflächen bilden, die mit hartem Wasser in Berührung kommen. Hartes Wasser enthält hohe Konzentrationen von Calcium- und Magnesiumionen, die sich bei Kontakt mit der Luft schnell zu Calciumcarbonat verbinden. Diese Ablagerungen können auf einer Vielzahl von Oberflächen wie Rohren, Wärmetauschern, Kesseln, Armaturen und anderen Geräten, die Wasser führen, auftreten.
Wie beeinflussen Kalkablagerungen den Energieverbrauch?
Kalkablagerungen können zu erheblichen Energieverlusten führen, da sie die Effizienz von Geräten, die mit Wasser arbeiten, beeinträchtigen. Eine dünne Schicht Kalkablagerungen kann den Wärmeübertragungskoeffizienten um bis zu 10% reduzieren, während eine dickere Schicht den Energieverlust um mehr als 20% erhöhen kann. Eine Faustregel besagt, dass pro Milimeter Kalkablagerung etwa 10 Prozent Energie verloren geht. Der Grund dafür ist, dass Kalkablagerungen eine Isolierschicht auf der Oberfläche bilden, die verhindert, dass Wärme effizient übertragen wird. Um zu verstehen, warum Kalkablagerungen eine so große Auswirkung auf den Energieverbrauch haben, müssen wir uns den molekularen Aufbau von Calciumcarbonat und die Bindungsfähigkeit von Wasser genauer ansehen.
Molekularer Aufbau von Calciumcarbonat
Calciumcarbonat ist eine Verbindung aus Calcium-, Kohlenstoff- und Sauerstoffatomen. Es ist ein kristallines Material, das in der Natur in Form von Kalkstein, Marmor und Schalen von Meeresorganismen vorkommt. In Wasser löst sich Calciumcarbonat nur sehr schlecht, was bedeutet, dass es dazu neigt, auszufallen und sich auf Oberflächen abzulagern.
Bindungsfähigkeit von hexagonalem Wasser
Wasser ist eine der wichtigsten Substanzen auf unserem Planeten und spielt eine entscheidende Rolle in vielen physikalischen und chemischen Prozessen. Eine interessante Eigenschaft von Wasser ist seine Fähigkeit zur Bildung von geordneten Hexagonstrukturen, die auch als geordnetes Wasser, restrukturiertes oder "hexagonales Wasser" bekannt sind. Diese Struktur besteht aus sechs H2O-Molekülen im Sechseck geordnet um ein Mikronährstoffteilchen. Lichtfrequenzen können diese Restrukturierung anstoßen. Bei entsprechenden Frequenzen, werden sämtliche Moleküle geordnet, nicht nur die des Wassers. Auch Kalkmoleküle verändern sich, werden runder und kleiner.
Hexagonales Wasser und seine Bindungsfähigkeit
Hexagonales Wasser ist eine besondere Form von Wasser, bei der sechs Wassermoleküle in einer hexagonalen Struktur angeordnet sind. Geordnetes Wasser hat eine hohe Lösekraft, auch genannt Bindungsfähigkeit, was bedeutet, dass es leicht Moleküle und Ionen anderer Stoffe bindet. Diese Struktur entsteht durch die Ausrichtung der Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Wassermolekülen. Im Gegensatz dazu sind die Moleküle in ungeordnetem Wasser zufällig angeordnet und haben keine feste Struktur. Die hexagonale Struktur von Wasser hat also eine erheblich höhere Bindungsfähigkeit als ungeordnetes Wasser. Dies liegt daran, dass die Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Wassermolekülen in hexagonalem Wasser stärker sind als in ungeordnetem Wasser. Diese stärkere Bindungsfähigkeit führt zu einer höheren Stabilität und einer niedrigeren Entropie in hexagonalem Wasser im Vergleich zu ungeordnetem Wasser.
Die Folgen der erhöhten Bindung im Wasser
Was im Wasser gebunden ist, fällt nicht aus, sondern bleibt im Wasser gelöst. Kalkausschwemmungen finden in hexagonalem Wasser durch Frequenzbefeldung somit nur in deutlich geringerem Maße als gewohnt statt. Da sich zudem auch die Molekülstruktur des Kalks optimiert hat, ist der Kalkstein, der noch ausfällt, nicht annähernd so hartnäckig wie in einer ungeordneten Struktur. Bedeutet, die Kalksubstanz ist feiner, pulverisierter und klebt nicht hartnäckig an Oberflächen fest. Es lässt sich ohne Zusatz von Säuren oder chemischen Reinigern wegwischen bzw. fällt teilweise von ganz alleine ab, wie beispielsweise von Sieben und Perlatoren an sanitären Anlagen oder von Duschköpfen.
Die Auswirkung auf den Energieverbrauch
Hier schließt sich der Kreis. Kalkstein auf Heizspiralen und anderen Wärme spendenden Anlagen isoliert zunehmend und kostet folglich Energie. Je dicker die Schicht, desto mehr Energie geht verloren. Das können bis zu 20 Prozent sein. Bei einem Einfamilienhaus mit Heizkosten von zum Beispiel 2.500 Euro pro Jahr wären das 500 Euro mehr als eigentlich nötig gewesen wäre. Wird die Kalksteinschicht dünner, geht proportional weniger Energie verloren. Ohne Kalkablagerung ist der Energieverlust gleich null.
