PROVOZNÍ KAPALINY

Servisování kapalin

Ve chvíli, kdy si zákazník koupí nové auto, je jednou z nejdůležitějších informací informace o pravidelné servisní kontrole a kontrole stavu kapalin. Bohužel u provozních kapalin v oblasti tepelné a chladící techniky je tato informace často nedostatečná nebo úplně absentuje při předání celého systému výrobce, dodavatelem, případně instalační firmou.

Koncový uživatel provozovaného systému, případně jeho správce, by měl zajistit pravidelnou servisní kontrolu u všech typů provozovaných systémů (primární okruhy tepelných čerpadel, solární a topné systémy, chladící a klimatizační soustavy). Doporučená servisní kontrola dodávaných kapalin je zpravidla 1x za 2 roky. Touto kontrolou předcházíme možnému vzniku degradace kapalin, která může mít za následky výměnu kapaliny v systému, poškození částí systému, případně oběhových čerpadel, viz. text níže u jednotlivých sekcí.

Měření kontroly stavu kapaliny se provádí zpravidla kontorlou stavu pH a refraktometrem pro měření nezámrznosti kapaliny anebo pro kontrolu indexu lomu. Při měření indexu lomu je nutné mít k dispozici technické listy výrobce, ve kterých je tato hodnota uvedená.
univerzalni_refraktometr_ri.jpg zv_metr.jpg

Orientačně je možné proměřit kapaliny na bázi monoetylenglykolu, monopropylenglykolu a etylalkoholu (ethanol – líh) také refraktometrem, který se používá v automobilovém průmyslu. V žádném případě však není možné brát naměřené výsledky refraktometrem používaným v automobilovém průmyslu jako přesné, jelikož u těchto měřících přístrojů je stupnice nakalibrována pro využití v automobilovém průmyslu, nikoliv pro využití v oblasti tepelné techniky. Následné zkreslení výsledků měření nezámrznosti je způsobeno přidáním inhibitorů, stabilizátorů pH, látek ochraňujících těsnění a pryže případně přimícháním látky jiné teplonosné báze.

Další zásadní chybou je ředění kapalin podle refraktometru. Ředit kapalinu je možné pouze podle návodů na obalu kapaliny, nikoliv podle refraktometru. Výrobce deklaruje nezámrznost pro určité poměry ředění nejčastěji 1:1; 1:2; 1:3 (první je díl kapaliny, druhý je díl vody), tudíž je nutné při plnění systému poměr ředění dodržovat.

Doporučené servisní kapaliny a měřící prostředky

  • měření pH kapaliny

  • UNIVERZÁLNÍ REFRAKTOMETR RI - určení pro přesné měření refrakčního indexu

  • REFRAKTOMETR – pouze orientační měření

Teplonosné kapaliny pro primární okruhy země-voda

V systému primárního okruhu tepelného čerpadla země-voda se pohybují teploty kapalin v rozmezí od 0°C do +20°C. Výjimkou však nejsou systémy, kde se teplota kapaliny dostává pod 0°C.

Minimální provozní teplota kapaliny v primárním okruhu udávaná výrobci je obvykle -5°C až -8°C. K „vymrzání“ primárního okruhu dochází nejčastěji poddimenzováním primárního okruhu (projekce) nebo nesprávným užíváním ze strany koncového uživatele. Při takto nízké teplotě teplonosné nemrznoucí kapaliny dochází k odstavení primárního okruhu. Teplonosné médium v potrubí proto musí odolat i nižším teplotám pod bodem mrazu. Doporučení je cca 7K pod hraniční teplotu, při které je odstaven primární okruh.

Norma VDI 4640 pro primární okruhy tepelných čerpadel uvádí turbulentně hladké proudění (jinak též tzv. přechodová oblast) jako ideální pro přenos tepla s doporučením na pokud možno zabránění vzniku laminárního proudění z důvodů nižšího přenosu tepla.

Proto se pro primární okruhy doporučuje obecně používat kapaliny s nižší viskozitou a hustotou. S klesající teplotou kapaliny viskozita a hustota kapaliny roste a naopak při vyšších teplotách kapaliny viskozita a hustota kapaliny klesá. Při vyšší viskozitě/hustotě dochází ke zvýšení tlakové ztráty v okruhu a zvýšení odporu oběhového čerpadla/zatížení jeho motoru = zvýšení spotřeby oběhového čerpadla. Pokud nemá oběhové čerpadlo primárního okruhu dostatečný výkon, následuje snížení průtoku kapaliny = zvýšení ochlazení kapaliny na výparníku. Doporučené ochlazení je 3-4 K při B0-W35. Výjimkou je provoz tepelného čerpadla v letním období. Na ochlazení má vliv rozdílný výkon tepelného čerpadla měnící se teplotou zdroje …

Změnou typu kapaliny, provozních teplot, oběhového čerpadla se všechny uváděné hodnoty mění a je nutné vše přepočítat. Jako jednu ze svých služeb poskytujeme technickou podporu a pomoc při správné volbě kapaliny, její ředění a návrh výkonů oběhových čerpadel pokud nejsou součástí dodávky.

Na všech kapalinách je nutné provádět pravidelný servis, při kterém se měří bod tuhnutí kapaliny a pH kapaliny.

Námi doporučené kapaliny pro primární okruhy tepelného čerpadla země-voda

G-SFROST E - kapalina na bázi monoethylenglykolu

(označováno též jako ethylenglykol, monoetylenglykol, etylenglykol, MEG, systematický název ethan-1,2-diol).

Vhodná pro použití v topných, chladících a klimatizačních systémech včetně primárního okruhu TČ. Jedná se o biologicky odbouratelnou kapalinu. Z bezpečnostních důvodů není vhodná k použití pro ohřev TÚV. Kapalina je nehořlavá s vysokým bodem varu. Kapalina obsahuje inhibitory koroze pro ředění do 25% (1:3) na -11°C. Při požadavku na větší ředění kapaliny (nižší nezámrznost) je nutné posílit inhibiční ochranu.

  • Výhody kapaliny: bez zápachu, volné skladování a přeprava, tepelná vodivost
  • Nevýhody kapaliny: nevhodná pro použití v zásobníku ohřevu TÚV

G-SFROST P - kapalina na bázi monopropylenglykolu

(označováno též jako propylenglykol, monopropylenglykol, MPG, systematický název 1,2-propandiol, propan-1,2-diol).

Kapalinu lze použít i pro ohřev v zásobníku TÚV. Kapalina je nehořlavá s vysokým bodem varu. Kapalina obsahuje inhibitory koroze pro ředění do 25% (1:3) na -11°C. Při požadavku na větší ředění kapaliny (nižší nezámrznost) je nutné posílit inhibiční ochranu.  

  • Výhody kapaliny: bez zápachu, volné skladování a přeprava, tepelná vodivost
  • Nevýhody kapaliny: vyšší cena, hustota a viskozita

G-SFROST W+ - kapalina na glycerínové bázi

Kapalina obsahuje glycerol s menším obsahem etylenglykolu. Vhodná je pro použití v primárním okruhu tepelného čerpadla země-voda a vzduch-voda s max. podílem koncentrátu do 50%. Způsob ředění a podíl samotné kapaliny je vhodné konzultovat s výrobcem tepelného čerpadla. Jedná se o nehořlavou kapalinu, která není klasifikována jako toxická. Kapalina je bez zápachu. Kapalina má vyšší viskozitu a hustotu, proto je se doporučuje její větší ředění. Podíl inhibitorů v koncentrátu umožňuje ředění do -15°C (1:2 = cca 33,3%). Pro vyšší ředění se doporučuje podíl inhibitorů navýšit pro dosažení lepší antikorozní ochrany.

Třída hořlavosti: 4 (koncentrát). Ředěné varianty kapaliny jsou nehořlavé. 

Obsahuje denaturační přísady, inhibitory koroze, stabilizátory pryže (ochrana těsnění), stabilizátory pH a změkčovače vody. Standardní záruka výrobce je 2 roky, předpokládaná životnost kapaliny v systému je cca 10 let.

  • Výhody kapaliny: volné skladování a přeprava, kapalina je bez zápachu
  • Nevýhody kapaliny: vyšší hustota a viskozita

G-SFROST L - kapalina na bázi etylalkoholu.

Podíl inhibitorů v koncentrátu umožňuje ředění do -15°C (1:2 = cca 33,3%). Pro vyšší ředění se doporučuje podíl inhibitorů navýšit pro dosažení lepší antikorozní ochrany. Standardní záruka výrobce je 2 roky, předpokládaná životnost kapaliny v systému je 10 let. Životnost je spjatá s provozováním systému. V žádném případě nedoporučujeme používat „denaturák“ bez příslušných aditiv, který „vysušuje“ těsnění a pryže. Prvky v systému podléhající korozi mohou rychleji korodovat.

Třída hořlavosti: 1 (koncentrát). Ředěné varianty kapaliny jsou třídy hořlavosti 1 a 2 v závislosti na poměru ředění s vodou.  

Doporučené ředění je 30-33%. Její použití je omezeno na systémy, kde teplota média nepřesahuje 30 °C.

  • Výhody kapaliny: především její cena, viskozita a hustota
  • Nevýhody kapaliny: horší tepelná vodivost určená pouze pro nižší provozní teploty, skladování podléhající bezpečnostním předpisům, přeprava podléhající ADR (nad 333 litrů), pro převoz menšího množství než 333 litrů je nutné mít absolvované alespoň jednodenní školení, typický lihový zápach, může docházet ke kavitaci, horší schopnost "mazat" ložiska oběhových čerpadel
Na všech kapalinách je nutné provádět pravidelný servis, při kterém se měří bod tuhnutí kapaliny a pH kapaliny.

Teplonosné kapaliny pro primární okruhy vzduch-voda

Systém tepelného čerpadla vzduch-voda s venkovní jednotkou (výparníkem) a vnitřní jednotkou označován jako SPLIT je provozován s přímým odparem chladiva, kde je kompresor umístněn v jednotce uvnitř objektu. Tento systém vyžaduje větší množství chladiva, kterého množství se mění s výkonem tepelného čerpadla. Při množství chladiva nad 3,0 kg je potřebná každoroční revize systému chladícím technikem. Výjimkou jsou tepelná čerpadla s hermeticky uzavřeným okruhem (jsou naplněna chladivem již u výrobce), která mají na štítku označení „Hermetically sealed system". U těchto tepelných čerpadel je hranice pro povinné prohlídky posunuta na 6 kg chladiva.

Další možností je tepelné čerpadlo s výparníkem instalovaným ve vnitřní jednotce spolu s kompresorem. Tento systém pak funguje na stejném principu jako systém země-voda. Ve venkovní splitové jednotce se „ohřeje“ kapalina, které odevzdá teplo na výparníku umístněném ve vnitřní jednotce. Díky nižšímu množství chladiva tak odpadají pravidelné roční revizní prohlídky odborně způsobilou osobou. V systému primárního okruhu tepelného čerpadla vzduch-voda se pohybují teploty kapalin nejčastěji v rozmezí od -20°C do +40°C. Doporučená nezámrznost kapaliny je v rozmezí -28°C až -32°C.

Oběhová čerpadla jsou součástí dodávky systému. Stejně tak jako je tomu u systému země-voda, závisí jejich dispoziční průtok a tlak na fyzikálních vlastnostech teplonosné nemrznoucí kapaliny, které se výrazně mění teplotou čerpaného média. Výrobci uvádějí jako plnící médium 50% roztok (mono)etylenglykolu. Ten je používán kvůli jeho viskozitě, hustotě a vyšší tepelné stabilitě.
Nejčastější chybou, která se stává, je plnění (mono)propylenglykolem s 50% ředěním, který se používá obvykle v solárních systémech. Kapalina má při teplotách kolem -15°C až 20°C několikanásobně vyšší viskozitu než ethylenglykol. Z kapaliny se stává „netekoucí hmota“, kterou oběhové čerpadlo nezvládá cirkulovat v systému s požadovaným průtokem. Tepelné čerpadlo padá následně do poruchy. Kapalinu je tak nutné vypustit a napustit odpovídající směsí s požadovanými vlastnostmi.
Další častou chybou je špatná volba průměru propojovacího potrubí systému.

G-SFROST E - kapalina na bázi monoethylenglykolu

 (označováno též jako ethylenglykol, monoetylenglykol, etylenglykol, MEG, systematický název ethano-1,2-diol).

Vhodná pro použití v topných, chladících a klimatizačních systémech včetně primárního okruhu TČ. Jedná se o biologicky odbouratelnou kapalinu. Z bezpečnostních důvodů není vhodná k použití pro ohřev TÚV. Kapalina je nehořlavá s vysokým bodem varu. Kapalina obsahuje inhibitory koroze pro ředění do 25% (1:3) na -13°C. Při požadavku na větší ředění kapaliny (nižší nezámrznost) je nutné posílit inhibiční ochranu.

  • Výhody kapaliny: bez zápachu, volné skladování a přeprava, tepelná vodivost
  • Nevýhody kapaliny: nevhodná pro použití v zásobníku ohřevu TÚV

G-SFROST P - kapalina na bázi monopropylenglykolu

(označováno též jako propylenglykol, monopropylenglykol, MPG, systematický název 1,2-propandiol, propan-1,2-diol).

Kapalinu lze použít i pro ohřev v zásobníku TÚV. Je potřeba dbát na odpovídající ředění kapaliny u systému vzduch-voda. Kapalina je nehořlavá s vysokým bodem varu. Obsahuje inhibitory koroze pro ředění do 25% (1:3) na -11°C. Při požadavku na větší ředění kapaliny (nižší nezámrznost) je nutné posílit inhibiční ochranu. Kapalinu nelze použít u všech typů systémů vzduch-voda. 

  • Výhody kapaliny: bez zápachu, volné skladování a přeprava, tepelná vodivost
  • Nevýhody kapaliny: vyšší cena, hustota a viskozita

G-SFROST W+ - kapalina na glycerínové bázi

Kapalina obsahuje glycerol s menším obsahem etylenglykolu. Kapalina má vyšší viskozitu a hustotu, proto je se doporučuje její větší ředění. Podíl inhibitorů v koncentrátu umožňuje ředění do -15°C (1:2 = cca 33,3%). Pro vyšší ředění se doporučuje podíl inhibitorů navýšit pro dosažení lepší antikorozní ochrany. U systému vzduch-voda se doporučuje maximální ředění 1:1,5 (40%) na nezámrznost -18°C. Způsob ředění a podíl samotné kapaliny je vhodné konzultovat s výrobcem tepelného čerpadla. Jedná se o nehořlavou kapalinu, která není klasifikována jako toxická. Kapalina je bez zápachu.

  • Výhody kapaliny: poměr cena/výkon, tepelná vodivost, volné skladování a přeprava, kapalina je bez zápachu
  • Nevýhody kapaliny: vyšší hustota a viskozita

Na všech kapalinách je nutné provádět pravidelný servis, při kterém se měří bod tuhnutí kapaliny a pH kapaliny.

Teplonosné kapaliny pro solární systémy

U solárních systémů je soustava systému po celý rok vystavována vysokým teplotním rozdílům. S ohledem na ochranu soustavy v zimním období před poškozením mrazem je nutné, aby byla kapalina mrazuvzdorná až do teploty ca -32°C (vzniká kašovitá hmota, která nemá trhavé účinky). V letním období by naopak měla odolat teplotám u plochých kolektorů do 180°C (krátkodobá teplota přehřátí po dobu max. 5-ti hodin je 230°C). V trubicových vakuových panelech je pracovní teplota kapaliny až do 230°C (krátkodobá teplota přehřátí do 290°C).

Běžné teplonosné látky na bázi propylenglykolu a vody s inhibitory koroze mohou při dlouhodobém působení vysokých teplot (stagnaci = přehřátí) podléhat degradaci. Vlivem nadměrného tepelného zatížení dochází přitom k poklesu pH, vzniku kyselin v důsledku oxidačních reakcí, vylučování pevných látek, zvýšení korozivity teplonosné kapaliny a hrudkovatění kapaliny. Pokles pH kapaliny se projevuje i změnou barvy, pokles lze změřit ZV metrem. U glykolů dochází k jejich polymeraci, zvýšení jejich hustoty/viskozity. Hrozí rovněž usazování kalů a tím „ucpání“ systému.

Při neodborně navrženém systému, ve kterém může být kapalina v kolektorech vystavena kritickým podmínkám po delší dobu, může mít takové provozování za následek nejdříve odpařování vodního obsahu nemrznoucí směsi (oddělená destilace), nárůst koncentrace glykolu a inhibitorů ve zbytkovém objemu kapaliny v kolektorech až do vysokých hodnot s bodem varu 210 °C (čistý glykol při běžných stagnačních tlacích). Potom např. u plochých kolektorů s teplotou stagnace 160 až 180 °C nemusí dojít k úplnému odpaření glykolové složky nemrznoucí směsi, nicméně celý objem je vystaven dlouhodobé tepelné zátěži, což může mít za následek jeho rychlou degradaci. U vakuových kolektorů s teplotami stagnace nad 250 °C dochází k odpaření glykolu a tvorbě pevných usazenin v potrubí (vyloučené inhibitory), které mají omezenou zpětnou rozpustnost při následné kondenzaci (po skončení stagnace). Pro solární soustavy, u kterých je předpoklad zvýšené četnosti výskytu extrémních stagnačních podmínek se tedy doporučuje použití kvalitních nemrznoucích směsí odolávajících vysokým teplotám bez degradace a dále nemrznoucích směsí s kapalnými inhibitory koroze, odpařitelnými a zpětně smísitelnými s teplonosnou látkou.

Pokud dochází k častému přehřátí kapaliny, její životnost se výrazně snižuje (kapalina degraduje). Pravidelným servisem s kontrolním měřením kapaliny je možné dosáhnout stabilizace pH, stabilizace ochrany pryžových částí, zabránit poklesů inhibitorů/ochránit systém před korodováním, polymeraci glykolu a usazováním kalů.

Oproti jiným kapalinám používaným jako nemrznoucí směsi, které jsou používané v systémech tepelných čerpadel má směs propylenglykolu a vody jiné termofyzikální vlastnosti. Jedná se zejména o tepelnou kapacitu, tepelnou vodivost, vyšší kinematickou viskozitu. Tyto vlastnosti se mění v závislosti na teplotě média. Jejich hodnoty jako teplonosné kapaliny jsou určující pro výpočet tlakových ztrát v potrubí (viskozita, hustota), předávaného výkonu solární soustavy (měrná tepelná kapacita, hustota), návrhu expanzních nádob (hustota, součinitel objemové roztažnosti), atd.

Směs pro solární systémy musí obsahovat inhibitory koroze, látky ochraňující těsnění a pryže a stabilizátory pH. Kapalinu je proto nutné pravidelně servisovat (doporučeno 1x za 2 roky). Životnost je odhadována na 5 až 7 let, při správně provozovaném systému s pravidelnou servisní kontrolou může dosáhnout životnost 10 a více let. V tomhle případě vždy výrazně závisí na provozování systému a navržení celé soustavy.

G-SFROST S - kapalina na bázi monopropylenglykolu.

Vhodná pro použití v solárních systémech. Kapalina vykazuje teplotní odolnost od -32°C do 230°C, krátkodobě až do 290°C. Kapalina obsahuje inhibitory koroze a stabilizátory pro vyšší teploty. Životnost kapaliny je 5-7 let při vhodně provozováném systému a pravidelné servisní kontrole. Doporučeno servisovat 1x za 2 roky.

Na všech kapalinách je nutné provádět pravidelný servis, při kterém se měří bod tuhnutí kapaliny a pH kapaliny.

Teplonosné kapaliny pro topné systémy

Topný systém je zpravidla plněný vodou. Do vody je nutné přidat inhibitory koroze a látky, které zabraňují vzniku usazenin a řas v topném systému. V případech, kdy je nutné mít topný systém ochráněn proti nižším teplotám, se míchá voda s nemrznoucí kapalinou na bázi monoetylenglykolu anebo monopropylenglykolu. Kapaliny obsahují inhibitory koroze ochraňující systémový okruh před vznikem koroze.

G-SFROST E - kapalina na bázi monoethylenglykolu (MEG)

Vhodná pro použití v topných, chladících a klimatizačních systémech včetně primárního okruhu t.č.. Biologicky odbouratelná nehořlavá kapalinu s vysokým bodem varu. Kapalina obsahuje inhibitory koroze pro ředění do 25% (1:3) na -13°C. Při požadavku na větší ředění kapaliny (nižší nezámrznost) je nutné posílit inhibiční ochranu. 

G-SFROST P - kapalina na bázi monopropylenglykolu (MPG)

Vhodná pro použití v topných, chladících a klimatizačních systémech. Kapalina není hořlavá a je "ekologičtější" než G-SFROST P, má vysoký bod varu. Kapalina obsahuje inhibitory koroze pro ředění do 25% (1:3) na -11°C. Při požadavku na větší ředění kapaliny (nižší nezámrznost) je nutné posílit inhibiční ochranu.

Na všech kapalinách je nutné provádět pravidelný servis, při kterém se měří bod tuhnutí kapaliny a pH kapaliny.

Teplonosné kapaliny pro chladící systémy a klimatizace

Chladící médium v chladících systémech a klimatizacích přenáší teplo produkované tímto zařízením do jiného zařízení a zároveň ho chrání před přehřátím.

V posledních letech je hlavním trendem v oblasti chlazení a klimatizace přechod od přímého systému chlazení k nepřímému. Důvodem je především snížení obsahu primárních chladiv čpavku, CFC a brzy i HCFC. Je známo několik teplonosných mrazuvzdorných kapalin, které jsou pro sekundární okruhy vhodné. Mezi nejpoužívanější patří vodné roztoky na bázi etylenglykolu a propylenglykolu.

Nejideálnější kapalina má velkou tepelnou kapacitu, nízkou viskozitu, je nehořlavá, levná a nezpůsobuje ani nepodporuje korozi chladícího systému.

Při výběru teplonosného média se posuzuje několik termodynamických vlastností. Významnou roli hraje také vliv těchto látek na životní prostředí (biologická odbouratelnost) a s ní související likvidace, hořlavost, výbušnost a také korozívnost. Toxicita a hořlavost kapalin mají vliv nejen na jejich provozování, ale i na skladování, cenu dopravy, která je vyšší pokud kapalina podléhá ADR, a také na stavební náklady. U hořlavých kapalin je totiž nutno vybudovat záchytnou vanu. Všechna uvedená kritéria hrají největší roli při výběru technických kapalin především pro aplikace v potravinářství (pivovary, masozpracující podniky, mlékárny apod.) a zdravotnictví, ale v souvislosti se vstupem do EU a zpřísňováním bezpečnostních norem jsou stále důležitější i při ostatních projektech.

G-SFROST E - kapalina na bázi monoethylenglykolu (MEG)

Vhodná pro použití v topných, chladících a klimatizačních systémech včetně primárního okruhu t.č.. Biologicky odbouratelná nehořlavá kapalinu s vysokým bodem varu. Kapalina obsahuje inhibitory koroze pro ředění až do 25% (1:3) na -13°C. Při požadavku na větší ředění kapaliny (nižší nezámrznost) je nutné posílit inhibiční ochranu. 

G-SFROST P - kapalina na bázi monopropylenglykolu (MPG)

Vhodná pro použití v topných, chladících a klimatizačních systémech. Kapalina není hořlavá a je "ekologičtější" než G-SFROST E, má vysoký bod varu. Kapalina obsahuje inhibitory koroze pro ředění do 25% (1:3) na -11°C. Při požadavku na větší ředění kapaliny (nižší nezámrznost) je nutné posílit inhibiční ochranu.

Na všech kapalinách je nutné provádět pravidelný servis, při kterém se měří bod tuhnutí kapaliny a pH kapaliny.