In hydraulischen Heizsystemen ist es nicht erforderlich, Wasser als Heizmedium zu verwenden. Je nach Verwendungsart und Systemtyp können Flüssigkeiten mit besonderen Eigenschaften, z. B. niedrigem Gefrierpunkt oder chemischer Inertheit, eingesetzt werden.
Was ist schlecht an gewöhnlichem Wasser?
Die weltweit etablierte Praxis, Wasser als Wärmeträger für Heizsysteme zu verwenden, erklärt sich aus seiner Billigkeit und Verfügbarkeit. Gleichzeitig bietet die moderne chemische Industrie eine Reihe alternativer Substanzen und Verbindungen an, die zu höheren Kosten die Hauptnachteile von gewöhnlichem Wasser nicht aufweisen..
In den meisten Fällen ist aufgrund des inkonsistenten Heizmodus der Austausch von Wasser durch einen speziellen Wärmeträger erforderlich. Bei negativen Temperaturen gefriert das Wasser und dehnt sich aus, was in den meisten Fällen zur Zerstörung der Rohrleitungen und des Kesselwärmetauschers führt. Eine Reihe von Kühlmitteln, Frostschutzmittel genannt, besitzen diese Eigenschaft nicht: Selbst bei Temperaturen unter -30 ° C steigt ihre Viskosität nur an, jedoch ohne irreversible Folgen für das System.
Zerstörter Gusseisenkühler nach dem Einfrieren von Wasser
Zusätzliche Nachteile von Wasser sind seine Aggressivität gegenüber Metallen und die Fähigkeit, Korrosion zu verursachen. Wasser löst auch Sauerstoff gut auf, weshalb in einem geschlossenen Wärmeversorgungssystem eine Gasbildung unter Bildung von Luftstaus möglich ist. Schließlich kann Wasser Salze und Mineralien lösen, was sich in der Bildung von Zunder auf den Innenflächen des Wärmetauschers widerspiegelt..
Frostbeständigkeit des Kühlmittels
Eine der beiden größten Gruppen spezieller Wärmeübertragungsflüssigkeiten basiert auf Propylenglykol (PG), einer farblosen viskosen Flüssigkeit mit einem Schmelzpunkt von -60 ° C. Flüssigkeiten, die auf diesem Stoff basieren, können bei unterschiedlichen Temperaturen gefrieren. Der erforderliche Schwellenwert wird durch die klimatischen und anderen Betriebsbedingungen des Geräts bestimmt.
Wärmeträger auf Propylenglykolbasis
Es gibt eine andere Klasse von Verbindungen – basierend auf Ethylenglykol (EG). Und obwohl diese Substanz einen ziemlich hohen Schmelzpunkt hat, kann ihre Mischung mit Wasser eine flüssige Phase aufrechterhalten, wenn sie auf -50ºC abgekühlt wird. Wie im Fall von SG kann der Gefrierpunkt des Kühlmittels in Abhängigkeit vom Verhältnis der Ausgangskomponenten des Gemisches gemäß den Anforderungen an die Qualität des Kühlmittels variieren.
Wärmeträger auf Ethylenglykolbasis
Wenn aus dem Kühlmittel nur die Fähigkeit erforderlich ist, die Fließfähigkeit bei niedrigen Temperaturen aufrechtzuerhalten, sind Zusammensetzungen auf der Basis von Treibhausgasen in dieser Hinsicht für wirtschaftliche und eine Reihe anderer Überlegungen, die nachstehend betrachtet werden, viel rentabler. In diesem Fall muss das Kühlmittel nicht der kritischen Temperaturmarke entsprechen. Anstatt das System mit einem teuren Konzentrat zu füllen, können Sie eine Vorrichtung zum Aufrechterhalten einer akzeptablen Temperatur bereitstellen, beispielsweise ein elektrisches Heizelement, während verdünntes Frostschutzmittel gegossen wird.
Problem der Reduzierung der Wärmekapazität
Eine der ersten Voraussetzungen für die Einführung spezieller Kühlmittel war die Idee, eine wässrige Lösung von Glycerin als solche zu verwenden. Es wurde angenommen, dass aufgrund der höheren Dichte eine solche Zusammensetzung eine erhöhte Wärmeabfuhr aus dem Wärmeerzeuger bewirken würde, wodurch parasitäre Lecks mit Abgasen verringert würden. Die Idee hat sich jedoch nicht gerechtfertigt: Durch Überhitzung polymerisiert Glycerin und setzt ein giftiges Gas frei. Darüber hinaus waren seine thermophysikalischen Eigenschaften nicht die herausragendsten. Ähnlich verhält es sich mit modernen Frostschutzmitteln: Wie sich herausstellte, gibt es in der Natur keine wärmekapazitivere Flüssigkeit als Wasser, außer vielleicht einem giftigen und reaktiven Ammoniakhydrat.
Daher ist die Meinung, dass moderne Spezialkühlmittel den Wirkungsgrad einer Wärmeerzeugungseinheit erhöhen, ein absoluter Mythos. Die Aussagen der Hersteller zur Erhöhung der Wärmekapazität sollten unter subjektiven Gesichtspunkten betrachtet werden. Dies sind lediglich Versuche, den inhärenten Mangel an Frostschutzmittel zu beseitigen.
Eine der hinsichtlich der Wärmekapazität von Frostschutzmitteln vorteilhaftesten wird als wässrige Lösung von Kaliumformiat angesehen. Wärmeträger auf einer solchen Basis haben im Vergleich zu SG und EG tatsächlich eine höhere Wärmekapazität, aber der Anwendungsbereich ist auf geschlossene Systeme beschränkt. Tatsache ist, dass sich das Formiat in Gegenwart von Sauerstoff allmählich zersetzt, mit anderen Worten, in einem offenen System verliert das Kühlmittel relativ schnell seine Eigenschaften. Gleichzeitig werden seit langem Formiat-Frostschutzmittel eingesetzt, die neben einem niedrigen Schmelzpunkt auch die Eigenschaften eines Korrosionsinhibitors aufweisen..
Schutz von Aluminiumheizkörpern
Wenn im Heizsystem Aluminiumquerschnittsheizkörper verwendet werden, besteht ein hohes Risiko einer allmählichen Korrosion ihrer Innenfläche. Dieses Problem ist Heizungsingenieuren bekannt: Wasser reagiert äußerst aktiv mit Aluminium, insbesondere beim Erhitzen. Unter normalen Bedingungen verschwindet die Oxidationsreaktion aufgrund der Passivierung der Metalloberfläche mit einem Oxidfilm allmählich. Im Heizsystem bewegt sich die Flüssigkeit jedoch ständig, während sich die darin suspendierten mechanischen Partikel von dem resultierenden Film ablösen, wodurch die Wand des Kühlergehäuses kontinuierlich dünner wird.
Korrosion des Aluminiumkühlers
Ein offensichtlicher Ausweg aus dieser Situation besteht darin, Wasser durch eine inaktive Flüssigkeit zu ersetzen, die die Mehrheit der speziellen Kühlmittel darstellt. Neben der Tatsache, dass die Grundstoffe (PG und EG) nicht zu chemischen Reaktionen mit Metallen neigen, eliminieren spezielle Additive das Risiko, dass ungebundenes Wasser mit Aluminium in Kontakt kommt.
Die Entscheidung, Wasser nur wegen des Problems der Aluminiumheizkörper durch Frostschutzmittel zu ersetzen, ist jedoch nicht gerechtfertigt. Die Dauer der effektiven Nutzung des Kühlmittels ist begrenzt, es muss regelmäßig gewechselt werden. Aus rein wirtschaftlicher Sicht ist es daher zweckmäßiger, entweder Aluminiumheizkörper durch Bimetallstrahler zu ersetzen oder das Heizsystem mit einer Wasseraufbereitungsstation und einer mechanischen Filtrationseinheit auszustatten, um feste ungelöste Verunreinigungen zu entfernen..
Spezielle Zusatzstoffe und Haltbarkeit
Glykole verlieren an sich nicht ihre Eigenschaften im Laufe der Zeit, zumindest während des Gebrauchs innerhalb des Heizsystems. Zusätzlich zur Base enthält die Frostschutzzusammensetzung jedoch auch eine Packung von Additiven, die die chemischen und manchmal thermophysikalischen Eigenschaften der Flüssigkeit verbessern..
Die genaue Zusammensetzung der Additivverpackung wird von keinem der Hersteller bekannt gegeben. Dies ist einerseits auf ein Geschäftsgeheimnis zurückzuführen, andererseits auf die vorsichtige Besorgnis über die Unverträglichkeit mit anderen Frostschutzmittelmarken. Propylenglykol und Ethylenglykol mischen sich gut miteinander, das gleiche gilt für ihre wässrigen Lösungen. Gerade wegen des Vorhandenseins spezieller Additive beim Mischen verschiedener Frostschutzmittel können jedoch Phänomene wie die Bildung dichter Einschlüsse, Koagulation und Ausfällung von Sedimenten sowie Schaumbildung auftreten, und die Art der Basis des Kühlmittels spielt keine entscheidende Rolle..
Das Vorhandensein von Additiven ist auch auf die begrenzte Lebensdauer des Kühlmittels zurückzuführen. Frostschutzmittel können in einem geschlossenen Behälter und unter empfohlenen Bedingungen relativ lange gelagert werden, behalten jedoch im Betrieb ihre Eigenschaften 3 bis 7 Jahre. Die Kosten der Zusammensetzung werden weitgehend von der erforderlichen Häufigkeit ihres Austauschs bestimmt: Je seltener, desto teurer.
Das Problem der Toxizität und Entsorgung des Kühlmittels
Ethylenglykol ist eine giftige Substanz und das darauf basierende Frostschutzmittel ist auch äußerst giftig. In diesem Fall sind die Wege des Eintritts des Giftes in den Körper völlig unterschiedlich: durch den Verdauungstrakt, Haut, Lunge und Schleimhäute. Die Gefahren von Frostschutzmitteln auf EG-Basis sind größtenteils auf die Wahrscheinlichkeit von Mikroleaks zurückzuführen, die schwer zu erkennen sind: Regelmäßiges Einatmen von Dämpfen, selbst in winzigen Dosen, hat eine kumulative Wirkung. Daher sollten Wärmeübertragungsflüssigkeiten auf der Basis von Ethylenglykol nicht in offenen Heizsystemen mit unzureichendem Vertrauen in die Qualität der Installation von Rohren und Heizkörpern sowie in Gegenwart eines Zweikreis-Kessels und eines indirekten Heizkessels im System verwendet werden, in denen Gift von einem Kreislauf in einen anderen gelangen kann.
Propylenglykol gehört zur Klasse der sicheren Substanzen, es wird als Lebensmittelzusatzstoff verwendet. Das verwendete Kühlmittel darf jedoch nicht in Entwässerungsrinnen und Abwasserkanäle eingeleitet werden. Spezielle Wärmeübertragungsflüssigkeiten gemäß den Umweltsicherheitsvorschriften entsorgen. Einer der besten Auswege ist es, zu einer Autotankstelle zu gehen, wo das Auto „Tosola“ regelmäßig recycelt wird.
Regeln für die Kühlmittelvorbereitung
Spezielle Wärmeübertragungsflüssigkeiten werden in konzentrierter Form geliefert, können aber auch verdünnt verwendet werden. Die Mischungsverhältnisse mit Wasser werden vom Hersteller festgelegt, der Gefrierpunkt hängt in erster Linie vom Verhältnis ab. Gleichzeitig gehen Korrosionsschutz und andere Eigenschaften nicht viel verloren, aber die Einsparungswirkung ist offensichtlich.
Das Verdünnen des Kühlmittels mit Leitungswasser ist keine gute Idee. Chlorat- und Fluoridverunreinigungen können einen unvorhersehbaren chemischen Reaktionszyklus verursachen, ebenso wie in Wasser gelöste Ionen und Mineralien. Das für diese Zwecke am besten geeignete ist gekochtes Wasser und auch eine relativ kostengünstige Option – das Trinken von Wasser in Flaschen, das in Kühlschränken verwendet wird. Die Verwendung von Regenwasser ist oft aus einem einfachen Grund unpraktisch: In der Flüssigkeit wird viel aktiver Sauerstoff gelöst.
Wasseraufbereitung für Heizraum
Im Allgemeinen kann die Idee, Wasser für ein Heizsystem vorzubereiten, eine gute Alternative zur Verwendung eines speziellen Kühlmittels sein, vorausgesetzt, es erfordert nicht direkt die Eigenschaften des Frostschutzmittels. Für ungefähr den gleichen Preis können Sie die einfachste Trinkwasseraufbereitungsstation mit einem Umkehrosmosezyklus erwerben, wodurch elektrochemische Korrosion und Kalkablagerungen vermieden werden. Mechanische Verunreinigungen lassen sich leicht durch einen mechanischen Filter von 30 bis 50 Mikrometern entfernen, der parallel zum Rückfluss installiert ist und von einer zusätzlichen Pumpe erzwungen wird.
Es ist wichtig zu wissen, welche Flüssigkeit in das Heizsystem des Hauses gegossen werden soll. Welche Flüssigkeit wird empfohlen?