Wasserbalance im Pool: pH-Wert, Alkalinität und LSI erklärt

Für Parameter ohne Zahlenbereich erfindet die Tabelle keinen; sie nennt stattdessen, in welche Richtung die Vorschrift den Wert begrenzt.

Die Werte sind als mg/L CaCO3-Äquivalent zu lesen; in der Poolbranche sind ppm CaCO3 und mg/L CaCO3 dieselbe Größe, und geteilt durch 50 ergibt sich meq/L. Die Calciumhärte geht in die LSI-Berechnung nicht als Ionenkonzentration ein, sondern als CaCO3-Äquivalent, das dem 2,5-Fachen der Ionenkonzentration entspricht.

Der pH-Wert ist eine logarithmische Skala, die die momentane Wasserstoffionenkonzentration des Wassers angibt. Die Gesamtalkalinität misst dagegen, wie stark der pH-Wert des Wassers einer Säurezugabe widersteht, also die Pufferkapazität; kurz gesagt ist sie die Fähigkeit des Wassers, einer Versauerung zu widerstehen, und darf nicht mit Basizität verwechselt werden. Im Poolwasser stellen Hydrogencarbonat- und Carbonationen diese Kapazität bereit.

Die praktische Folge: In einem Pool mit 40 mg/L Alkalinität kann der pH-Wert im Tagesverlauf von 7,2 auf 7,9 springen; in einem Pool, der dieselbe Belastung bei 100 mg/L Alkalinität aufnimmt, bewegt er sich um wenige Hundertstel. Korrigiert der Betreiber den pH-Wert täglich mit Säure und findet ihn am nächsten Tag wieder erhöht vor, liegt das Problem nicht beim pH-Wert, sondern bei der Alkalinität. Zugabe oder Austreiben von Kohlendioxid verändert die Alkalinität nicht, wohl aber den pH-Wert; Einrichtungen wie Wasserfälle, die CO2 austreiben, heben den pH-Wert an und lassen die Alkalinität unverändert. Deshalb werden unter den Poolchemikalien Natriumhydrogencarbonat als 'Alkalinitätserhöher' und Natriumcarbonat als 'pH-Heber' getrennt verkauft.

Die Formel hat vier Faktoren: A = (log10[TDS] - 1) / 10; B = -13,12 x log10(°C + 273) + 34,55; C = log10[Ca, mg/L CaCO3] - 0,4; D = log10[Alkalinität, mg/L CaCO3]. Dann pHs = (9,3 + A + B) - (C + D) und LSI = gemessener pH - pHs. Der Faktor B beträgt 2,09 bei 25 °C und 1,09 bei 82 °C; die Tabelle zeigt die Zwischenwerte bei Pooltemperaturen und die übrigen Faktoren für typische Poolwässer.

Beispielrechnung: Für ein Poolwasser mit 28 °C, TDS 1.000 mg/L, Calciumhärte 250 mg/L, Alkalinität 100 mg/L und gemessenem pH 7,4 ergibt sich pHs = (9,3 + 0,20 + 2,03) - (2,00 + 2,00) = 7,53; LSI = 7,4 - 7,53 = -0,13. Werte zwischen -0,5 und +0,5 zeigen kein ausgeprägtes Löse- oder Ablagerungsverhalten; dieses Wasser gilt als ausgeglichen. Steigen im selben Pool der pH-Wert auf 7,8, die Alkalinität auf 150 mg/L, die Härte auf 400 mg/L, die Temperatur auf 30 °C und der TDS auf 1.500 mg/L, ergibt sich pHs = (9,3 + 0,22 + 1,99) - (2,20 + 2,18) = 7,13 und LSI = +0,67: Das Wasser lagert ab, im Wärmetauscher und in den Fugen setzt sich Kalk an. Umgekehrt liefert die Kombination pH 7,0, Alkalinität 60 mg/L, Härte 150 mg/L, 26 °C und TDS 800 mg/L pHs = 8,01 und LSI = -1,01: Das Wasser ist korrosiv und löst Calcium aus dem Putz des Betonbeckens.

Die drei Beispiele zeigen, dass die Balance aus dem Zusammenspiel entsteht; in einem beheizten Poolprojekt erhöht allein der Anstieg des Wassers von 28 °C auf 34 °C den LSI um etwa 0,1, ohne dass eine Chemikalie zugegeben wird.

Der pKs-Wert der Dissoziation beträgt 7,53; bei pH 7,53 liegt die Hälfte des Chlors als HOCl, die andere Hälfte als OCl- vor. Bei neutralem pH besteht die Mischung aus etwa 75 Prozent HOCl und 25 Prozent Hypochlorit; in basischer Lösung bleibt praktisch nur OCl- übrig. Für das Poolwasser bedeutet das: Bei pH 7,2 gemessenes freies Chlor enthält deutlich mehr HOCl als dieselbe Messung bei pH 7,8. Das Testkit zeigt in beiden Fällen dieselbe Zahl; den Unterschied zeigt der pH-Wert.

Die Wahl der Poolchemikalien wirkt auf dieses Gleichgewicht von zwei Seiten. Natrium- und Calciumhypochlorit treiben den pH-Wert beim Auflösen nach oben, während Trichlor- und Dichlor-Tabletten sauer sind und pH-Wert und Alkalinität nach unten ziehen. Ein Pool mit Trichlor braucht regelmäßig Alkalinitätserhöher, ein Pool mit Hypochlorit regelmäßig Säuredosierung; die Wahl des Desinfektionsmittels bestimmt auch die Balanceseite.

Ein pH-Wert, der vor der Alkalinitätskorrektur eingestellt wird, driftet ohne Puffer; ein LSI, der vor der Härtekorrektur berechnet wird, liefert einen falschen Ziel-pH. Cyanursäure und TDS sind keine einzustellenden, sondern zu überwachende Parameter: Sie steigen nur, und der einzige Korrekturweg ist der Wasserwechsel. Diese Reihenfolge ist das Gerüst des Poolpflege-Programms und wird im Messprotokoll für das Poolwasser auch als Spaltenreihenfolge umgesetzt.

Wasser mit leicht positivem Index hinterlässt an der Rohrinnenwand eine dünne Kalkschicht und trennt das Metall vom Wasser; Wasser mit negativem Index löst diese Schicht. Dieselbe Logik wurde auf den Schwimmbadbau übertragen, denn auch im Pool gibt es Oberflächen, die geschützt werden müssen: zementgebundener Putz und Fugen, der Mörtel unter den Keramikfliesen, Edelstahlleitern und Düsen, der Wärmetauscher der Heizung.

Die Übertragung auf den Poolbau bringt zwei Unterschiede mit sich. Erstens die Temperatur: Leitungswasser liegt bei etwa 10-15 °C, Poolwasser zwischen 26 und 34 °C, und der Faktor B trägt diesen Unterschied. Zweitens die TDS: Poolwasser reichert durch Verdunstung und Chemikalienzugabe gelöste Feststoffe an, der Faktor A muss jede Saison neu aufgenommen werden. Der Pool-pH wird im LSI-Ansatz bei 7,2-7,8 und im alternativen Ansatz, dem sogenannten Hamilton-Index, bei 7,8-8,2 gehalten; der Unterschied ergibt sich daraus, welcher Seite man mehr Gewicht gibt, dem HOCl-Anteil des Chlors oder der Ablagerungsneigung. Ein Poolprojekt muss in der Vorschrift festlegen, welchen Index es zugrunde legt.