Teplonosné kapaliny slouží jako přenosné médium tepla v primárním okruhu tepelného čerpadla tyypu země/voda, topných systémů, klimatizací či chladicích soustav. V systému primárního okruhu tepelného čerpadla typu země-voda se pohybují teploty pracovních médií v rozsahu od 0°C do +20°C, přičemž výjimkou nejsou systémy, které operují za teplot pod 0°C. Pro zajištění spolehlivého provozu je klíčové dodržování minimální provozní teploty pracovního média v primárním okruhu, kterou výrobci obvykle stanovují v rozmezí od -5°C do -8°C.
"Vymrzání" primárního okruhu představuje závažný problém, který nejčastěji vzniká poddimenzováním primárního okruhu při jeho návrhu nebo neadekvátním užíváním ze strany koncových uživatelů. Při dosažení tak nízké teploty teplonosných nemrznoucích kapalin dochází k odstavení primárního okruhu, což může vést k nefunkčnosti tepelného čerpadla. Pro zachování stability systému je nezbytné, aby teplonosné médium v potrubí odolávalo i extrémně nízkým teplotám pod bodem mrazu.
Doporučení pro správnou funkci systému primárního okruhu tepelného čerpadla země-voda je udržovat rezervu teplotní odolnosti na úrovni přibližně 7 Kelvinů pod hraniční teplotou, při které je primární okruh odstaven. Tímto opatřením lze zabezpečit spolehlivý provoz tepelného čerpadla v různých klimatických podmínkách a minimalizovat riziko problémů spojených s nízkými teplotami.
Norma VDI 4640, definující standardy pro primární okruhy tepelných čerpadel, vyzdvihuje turbulentně hladké proudění, známé též jako přechodová oblast, jako optimální pro účinný přenos tepla. Doporučuje se minimalizovat laminární proudění, které může negativně ovlivnit přenos tepla.
Vzhledem k těmto doporučením je obecně vhodné pro primární okruhy zvolit kapaliny s nižší viskozitou a hustotou. S klesající teplotou kapaliny stoupá viskozita a hustota, zatímco při vyšších teplotách klesá. Vyšší viskozita a hustota vedou ke zvýšené tlakové ztrátě v okruhu, což může zvýšit odpor oběhového čerpadla a zatížit jeho motor, s následným zvýšením spotřeby energie. V případě nedostatečného výkonu oběhového čerpadla může dojít k poklesu průtoku kapaliny a tím k nadměrnému ochlazení kapaliny na výparníku. Doporučená hodnota pro ochlazení je 3-4 Kelviny při B0-W35, s výjimkou provozu tepelného čerpadla v letním období, kdy ovlivňuje rozdílný výkon tepelného čerpadla měnící se teplotou zdroje.
Při změně typu kapaliny, provozních teplot nebo oběhového čerpadla je nezbytné přepočítat všechny uvedené hodnoty. Jako součást našich služeb poskytujeme technickou podporu a asistenci při správné volbě kapaliny, jejím ředění a návrhu výkonů oběhových čerpadel, pokud nejsou zahrnuty v dodávce.
DOPORUČENÉ KAPALINY PRO PRIMÁRNÍ OKRUHY TEPELNÉHO ČERPADLA ZEMĚ-VODA
Existuje několik druhů nemrznoucích teplonosných kapalin, které lze při plnění primárního okruhu tepelného čerpadla země-voda využít.
• G-SFROST E - Kapalina na bázi monoethylenglykolu
-
- Označovaná též jako ethylenglykol, monoetylenglykol, etylenglykol, MEG, systematický název ethan-1,2-diol.
- Vhodná pro použití v topných, chladících a klimatizačních systémech včetně primárního okruhu tepelného čerpadla.
- Biologicky odbouratelná kapalina, nevhodná pro ohřev TÚV z bezpečnostních důvodů.
- Nehořlavá s vysokým bodem varu.
- Standardně ředí pro systémy země-voda poměrem 1:2,5 (-15°C) nebo 1:3 (-13°C).
- Obsahuje inhibitory koroze a je možné ji ředit až do 25%, přičemž při větším ředění je nutné posílit inhibiční ochranu.
- Třída hořlavosti: 4 (koncentrát), ředěné varianty jsou nehořlavé.
Výhody: Bez zápachu, volné skladování a přeprava, dobrá tepelná vodivost.
Nevýhody: Nevhodná pro zásobníky ohřevu TÚV.
• G-SFROST P - Kapalina na bázi monopropylenglykolu
-
- Označovaná též jako propylenglykol, monopropylenglykol, MPG, systematický název 1,2-propandiol, propan-1,2-diol.
- Vhodná pro použití v topných, chladících a klimatizačních systémech včetně ohřevu v zásobníku TÚV.
- Nehořlavá s vysokým bodem varu.
- Obsahuje inhibitory koroze pro ředění do 25% (-11°C), při větším ředění je nutné posílit inhibiční ochranu.
Výhody: Bez zápachu, volné skladování a přeprava, dobrá tepelná vodivost.
Nevýhody: Vyšší cena, hustota a viskozita.
• G-SFROST L - Kapalina na bázi etylalkoholu
-
- Podíl inhibitorů v koncentrátu umožňuje ředění do -15°C (1:2 = cca 33,3%).
- Standardní záruka výrobce je 2 roky, předpokládaná životnost kapaliny v systému je 10 let.
- Nedoporučuje se používat "denaturák" bez příslušných aditiv.
- Třída hořlavosti: 1 (koncentrát), ředěné varianty jsou tříd hořlavosti 1 a 2 v závislosti na poměru ředění s vodou.
- Převoz nad 333 litrů podléhá ADR režimu.
- Doporučené ředění je 30-33%, omezeno na systémy s teplotou média do 30 °C.
Výhody: Především cena, viskozita a hustota.
Nevýhody: Horší tepelná vodivost pro nižší provozní teploty, skladování a přeprava podléhají bezpečnostním předpisům.
• G-SFROST W+ - Kapalina na glycerínové bázi
-
- Obsahuje glycerol s nižším obsahem ethylenglykolu (cca 20%).
- Vhodná pro primární okruh tepelného čerpadla země-voda a vzduch-voda s max. podílem koncentrátu do 50%.
- Nehořlavá kapalina, bez zápachu.
- Vyšší viskozita a hustota, doporučuje se větší ředění.
- Podíl inhibitorů v koncentrátu umožňuje ředění do -15°C (1:2 = cca 33,3%).
- Třída hořlavosti: 4 (koncentrát), ředěné varianty jsou nehořlavé.
- Obsahuje denaturační přísady, inhibitory koroze, stabilizátory pryže, stabilizátory pH a změkčovače vody.
- Standardní záruka výrobce je 2 roky, předpokládaná životnost kapaliny v systému je cca 10 let.
Výhody: Volné skladování a přeprava, bez zápachu.
Nevýhody: Vyšší hustota a viskozita.
SERVISOVÁNÍ KAPALIN
Uživatel nebo správce systému by měli zajistit pravidelnou servisní kontrolu u všech typů provozovaných systémů, včetně primárních okruhů tepelných čerpadel, solárních a topných systémů, chladících a klimatizačních soustav. Doporučená perioda servisní kontroly dodávaných kapalin je obvykle 1x za 2 roky. Tímto opatřením lze předejít možné degradaci kapalin, což by mohlo vést k nutnosti výměny kapaliny, poškození částí systému nebo oběhových čerpadel.
Měření stavu kapaliny se zpravidla provádí kontrolou pH a refraktometrem k určení nezamrznutí nebo k měření indexu lomu. Měření indexu lomu vyžaduje technické listy výrobce s přesnými hodnotami. Je možné orientačně měřit kapaliny na bázi monoetylenglykolu, monopropylenglykolu a etylalkoholu refraktometrem používaným v automobilovém průmyslu. Nicméně je důležité zdůraznit, že naměřené výsledky z těchto refraktometrů nemohou být považovány za přesné, protože jsou kalibrovány pro automobilový průmysl, nikoliv pro tepelnou techniku. Zkreslení měření nezamrznutí je způsobeno přítomností inhibitorů, stabilizátorů pH a látek chránících těsnění a pryže, nebo přimícháním jiného teplonosného média. Další chybou je ředění kapalin podle refraktometru, což je nevhodný postup. Ředění by mělo probíhat podle pokynů uvedených na obalu kapaliny, nikoliv podle refraktometru. Výrobce stanovuje nezámrznost pro konkrétní poměry ředění (nejčastěji 1:1, 1:2, 1:3), a proto je nutné při plnění systému těchto poměrů ředění striktně dodržovat.
Doporučené servisní a měřící prostředky
- ZV metr
- pH měřič
- Univerzální refraktometr RI
- Refraktometr
TEPLONOSNÉ KAPALINY PRO TOPNÉ SYSTÉMY
Topný systém je obvykle naplněn vodou, avšak pro optimální funkci a dlouhou životnost je nezbytné vodu obohatit o inhibitory koroze a látky, jež předcházejí vzniku usazenin a řas. V případech, kdy je potřeba zajistit ochranu topného systému před nízkými teplotami, se provádí smíchání vody s nemrznoucí kapalinou na bázi monoetylenglykolu nebo monopropylenglykolu. Tyto kapaliny nesou v sobě inhibitory koroze, což zabezpečuje ochranu systémového okruhu před vznikem koroze.
• G-SFROST E - Kapalina na bázi monoethylenglykolu (MEG):
-
- Vhodná pro topné, chladící a klimatizační systémy, včetně primárního okruhu tepelných čerpadel.
- Biologicky odbouratelná, nehořlavá kapalina s vysokým bodem varu.
- Obsahuje inhibitory koroze pro ředění do 25% (1:3) a odolá teplotě -13°C.
- Při požadavku na větší ředění je nutné posílit inhibiční ochranu.
• G-SFROST P - Kapalina na bázi monopropylenglykolu (MPG):
-
- Vhodná pro topné, chladící a klimatizační systémy.
- Nehořlavá a "ekologičtější" alternativa k G-SFROST E s vysokým bodem varu.
- Obsahuje inhibitory koroze pro ředění do 25% (1:3) a odolá teplotě -11°C.
- Při požadavku na větší ředění je nutné posílit inhibiční ochranu.
TEPLONOSNÉ KAPALINY PRO CHLADÍCÍ SYSTÉMY A KLIMATIZACE
Chladící médium ve chladicích systémech a klimatizacích není pouze prostředkem pro přenos tepla, ale také klíčovým prvkem v ochraně zařízení před přehřátím. V současné době sledujeme v oblasti chlazení a klimatizace výrazný trend přechodu od přímého k nepřímému systému chlazení.
Rychlým důvodem pro tento přechod je snaha o snížení obsahu primárních chladiv, jako jsou čpavky, CFC a v dohledné budoucnosti i HCFC, v souladu s aktuálními ekologickými směry. V této oblasti se osvědčují teplonosné mrazuvzdorné kapaliny, přičemž mezi nejčastěji používané patří vodné roztoky na bázi etylenglykolu a propylenglykolu.
Vlastnosti ideálních chladicích kapalin:
- Velká tepelná kapacita Pro efektivní přenos tepla.
- Nízká viskozita Pro snadný průtok v systému.
- Nehořlavost, díky které je zajišťena bezpečnost provozu.
- Nízká cena zaručující ekonomicky efektivní řešení.
- Ochrana před korozi sloužící k dlouhodobé životnosti chladicího systému.
Při výběru teplonosného média se bere v úvahu několik termodynamických vlastností, ale i vliv na životní prostředí. Biologická odbouratelnost, likvidace, hořlavost, výbušnost a koroze jsou klíčovými faktory. Toxicita a hořlavost nejen ovlivňují provoz, ale také skladování, cenu dopravy a stavební náklady v případě potřeby záchytné vany pro hořlavé kapaliny. Tato kritéria jsou zvláště důležitá v potravinářství, zdravotnictví a v souvislosti s novými normami EU i v ostatních odvětvích.
• G-SFROST E - Kapalina na bázi monoethylenglykolu (MEG):
-
- Vhodná pro použití v topných, chladících a klimatizačních systémech, včetně primárního okruhu tepelných čerpadel.
- Biologicky odbouratelná nehořlavá kapalina s vysokým bodem varu.
- Obsahuje inhibitory koroze pro ředění až do 25% (1:3) při teplotě -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.
- Nezhořlavá a "ekologičtější" alternativa k G-SFROST E, s vysokým bodem varu.
- Obsahuje inhibitory koroze pro ředění do 25% (1:3) při teplotě -11°C.
- Při požadavku na větší ředění kapaliny (nižší nezámrznost) je nutné posílit inhibiční ochranu.
