Einfaches
Wasser eignet sich hervorragend für den Wärmetransport.
Da aber in Mittel- und Nordeuropa im Winter die Gefahr besteht, dass
der Solarkreis einfriert und dass durch die dabei auftretende Ausdehnung
des Eises die Rohre und die Kollektoren beschädigt werden, wird
das Wasser mit speziellen Frostschutzmitteln angereichert.
Diese Frostschutzmittel müssen auch im Sommer chemisch stabil bleiben,
wenn die Solarflüssigkeit im Extremfall in den Kollektoren in einen
dampfförmigen Aggregatzustand übergeht (Stagnationszustand);
nach Möglichkeit sollen sie den Siedepunkt heraufsetzen auch bei
hohen Temperaturen nicht auscracken.
Die Dauertemperatur sollte mindestens 170 °C aushalten
können. Stillstandstemperaturen können bis 320 °C
erreicht werden. |
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Die Zusätze
dürfen nach DIN 4757 Teil 1 nicht giftig, ätzend oder reizend
sein; heute werden meist biologisch abbaubare Propylenglykol-Gemische
verwendet. Je höher die Glykol-Konzentration in der Solarflüssigkeit,
desto extremere Temperaturen kann die Anlage ohne Schaden überstehen,
desto schlechter aber auch die Wärmeträger-Eigenschaften der
Solarflüssigkeit. Also ist das Mischungsverhältnis für
die Gegend so niedrig wie möglich auszulegen. Eine Solarflüssigkeit
sollte auch korrosionsmindernde Stoffe beinhalten. |
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Wasser hat eine spezifische Wärmekapazität von 4,18 kJ/(kg·K) und reines Glykol ca. 2,5 kJ/(kg·K). Damit möglichst viel Wärme aufgenommen und abtransportiert werden kann, sollte der Wasseranteil in der Mischung möglichst groß sein. Deswegen muss das Mischungsverhältnis möglichst genau an den Verwendungszweck (thermische Solaranlagen, Wasser[Sole]-Wasser-Wärmepumpe) angepasst werden.
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Frostschutzmittel
sollen eine physiologisch unbedenkliche, eingefärbte, klare Flüssigkeit
auf Basis einer wässerigen Lösung von 1,2-Propylenglykol
und höheren Glykolen, die als Wärmeträger in Solaranlagen,
speziell bei höherer thermischer Belastung, Verwendung findet.
Das Produkt soll mit entionisiertem (vollentsalztem) Wasser (VE-Wasser)
auf eine Frostsicherheit von ca. -27 °C eingestellt. Die Anforderungen
der DIN 4757, Teil 3, für solarthermische Anlagen werden dann erfüllt. |
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Es wurden
spezielle Frostschutzmittel für den Einsatz in Solarkollektoren
als Wärmeübertragungsmedium (Solarflüssigkeit) entwickelt. Sie sind gesundheitsunschädlich
und haben eine doppelte Aufgabe zu erfüllen: Bei tiefen Temperaturen
im Winter muß die Sole flüssig bleiben und gleichzeitig die
Metalle der Solaranlage vor Korrosion schützen. Auch darf sich
das Fluid nicht entmischen, damit die Frostsicherheit
bestehen bleibt. |
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Da Wasser-Frostschutzmittel
eine höhere Viskosität und Dichte
besitzen, muß mit einem höheren Druckabfall beim Durchströmen
der Anlage gerechnet werden. Zum Berechnen der Zuschläge gibt es
Diagramme für die Wärmeübergangszahl und den relativen
Druckverlust – im Vergleich mit reinem Wasser. Diese Kurven sowie
weitere physikalische Daten befinden sich in den technischen Unterlagen
der Hersteller. Außerdem hat ein Wasser-Glykol-Gemisch einen höheren
Ausdehnungskoeffizient.
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Frostschutzmittel
enthalten Korrosionsinhibitoren, die die Metalle der
Solaranlage, auch bei Mischinstallation, vor Korrosion dauerhaft schützen
Zur Prüfung der Wirksamkeit der Inhibitorenkombination sollte die
in Fachkreisen bekannte Korrosionsprüfmethode ASTM D 1384 (American
Society for Testing and Materials) zur Anwendung kommen. Glykol-Wassergemische
ohne Zusatz von Inhibitoren können wegen der korrosionsfördernden
Eigenschaften, die stärker als bei Wasser allein sind, nicht verwendet
werden. |
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Unterhalb
einer vom Hersteller festgelegten Konzentration kann es zu einem Wachstum
von Mikroorganismen (Biofouling)
in der Sole kommen, welche zu organischen Ablagerungen führen können.
Die Frostsicherheit sollte auf einen Stockpunkt*
von -34 °C (entsprechender Eisflockenpunkt: -27 °C) eingestellt werden. Wie Versuche ergaben,
übt diese Einstellung unter mitteleuropäischen Winterbedingungen
keine Sprengwirkung auf metallische Anlagenbauteile aus, da sich beim
Abkühlen unterhalb des Kristallisationspunktes ein Eisbrei bildet.
Bei Wasserzusätzen verringert sich natürlich die Frostsicherheit. * Temperatur, bei der eine Flüssigkeit so zähflüssig wird, dass sie nicht mehr fließen kann. |
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Damit die
Betriebssicherheit und der Wirkungsgrades
einer thermischen Solaranlage auf Dauer gewährleistet ist, ist
sie regelmäßig zu überprüfen. Eine Inspektion sollte
jährlich und eine Wartung alle 3 bis 5 Jahre durchgeführt
werden. Der Abschluss eines Inspektions-
und Wartungsvertrags ist für alle thermischen
Solaranlagen daher sehr empfehlenswert. |
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Zusätzlich
ist nach den ersten Betriebswochen eine erste Inspektion
mit der Kontrolle aller wesentlichen Funktionen der Anlage durchzuführen.
Diese Nachkontrolle sollte aber noch Bestandteil des gesamten Auftrages
sein oder sollte im Angebot besonders aufgeführt werden. |
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In einem
Inspektions-
oder Wartungsprotokoll werden die wesentlichen Anlagenparameter
festgehalten, um Veränderungen (z. B. Anlagenbetriebsdruck, MAG-Vordruck,
pH-Wert) erkennen zu können. |
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Für
die Erstinspektion ist auf Daten (Fülldruck, Anlagenbetriebsdruck,
Regler- und Pumpeneinstellungen, usw. ) der Anlagendokumentation der
Inbetriebnahme zurückzugreifen. |
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Wenn die Flüssigkeit in Erdwärmetauschern und Erdsonden auf der Kalt- oder Kühlwasserseite die Temperatur von
+2 bis +3 °C unterschreiten, dann muss dem Wasser ein Frostschutzmittel beigemischt werden. Damit auch der Korrosionsschutz gewährleistet
ist, werden Mischungen aus Wasser und Alkoholen (Glykole) verwendet.
Diese haben unterschiedliche toxische und thermodynamische
Eigenschaften. Heute wird immer noch der Begriff "Sole"
verwendet, obwohl es sich nicht um Wasser-Salz-Gemische handelt und
somit falsch ist. |
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Glykole gibt es mit unterschiedlichen Eigenschaften. Die Art
des Mittels und das Mischungsverhältnis wird von den Geräteherstellern vorgegeben. Auch darf später keine eine andere Glykolart nachgefüllt
werden. |
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Bei der Anwendung von Glykolen als Frostschutz sind folgende Punkte zu beachten: | |||||||||||||||||||||||||||||||||
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umgehend bereits im Vorfeld zu kontaktieren, damit
zügig Abhilfe geschaffen werden kann. Bitte nehmen Sie zur Kenntnis:
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mir wird daher im Sinne der Schadensminderungspflicht als unbegründet
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