Heizmedien - Wasser und andere Flüssigkeiten in Heizungsanlagen
6 października 2022 | Heizung
Was fließt in unseren Rohren, Heizkörpern - allgemein in Heizungsanlagen? Am häufigsten ist es natürlich gewöhnliches Wasser. Es gibt jedoch noch andere Flüssigkeiten, die in Heizsystemen verwendet werden. Dies sind hauptsächlich Glykole und früher Sole.
Wasser
Die am häufigsten vorkommende Flüssigkeit in Anlagen. Das liegt daran, dass es die billigste und am weitesten verbreitete Flüssigkeit ist. Zusätzlich hat Wasser eine hohe spezifische Wärmekapazität von 4,2 kJ/kg*K - ein Wert, der höher ist als bei Glykolen. Diese physikalische Eigenschaft bewirkt, dass für den Transport einer bestimmten Wärmeleistung ein geringerer Wasserdurchfluss als bei Glykol erforderlich ist. Außerdem hat Wasser eine geringere Viskosität als Glykole, was sich direkt auf den Wert der linearen und lokalen Widerstände in Rohren und Armaturen auswirkt. Beide Eigenschaften wirken sich auf die Betriebskosten der Umwälzpumpen aus. Zusätzlich ist Wasser umweltneutral und für die menschliche Gesundheit unbedenklich. Lecks stellen in dieser Hinsicht kein Problem dar. Bei den Rohren und Armaturen selbst können bei hartem Wasser nach einiger Zeit Probleme auftreten. Glücklicherweise sind Wasserenthärter für Kesselwasser sowie Zusätze in Form von Korrosionsinhibitoren weit verbreitet, um Heizungsanlagen und -geräte zu schützen.
Der einzige Nachteil bei der Verwendung von Wasser als Heizmedium tritt bei Anlagen auf, die sich außerhalb von Gebäuden oder in unbeheizten Räumen befinden, wo die Temperatur unter den Gefrierpunkt fallen kann und zusätzlich Stillstandszeiten in der Anlage auftreten. Das Wasser in den Rohren gefriert dann einfach. Dies wirkt sich zerstörerisch auf die Armaturen aus. Um dies zu verhindern, gibt es zwei Lösungen. Entweder man verwendet eine nicht gefrierende Flüssigkeit bis zur erforderlichen Minustemperatur, z.B. bis -25°C, oder man umwickelt die Rohre mit elektrischen Heizkabeln und isoliert sie. Die Anwendung der zweiten Methode ist leider nicht 100% sicher, da es zu Stromausfällen oder Störungen kommen kann.
Propylenglykol
Füllstationen für Glykolanlagen
Eine organische chemische Verbindung aus der Gruppe der zweiwertigen Alkohole, also Diolen. Bei Raumtemperatur ist es eine farblose, geruchlose, ölige Flüssigkeit mit süßlichem Geschmack und hoher Viskosität. Es gilt als gesundheitlich unbedenklich oder mit sehr geringer Schädlichkeit. Es wurde nicht festgestellt, dass es Allergien verursacht, es zeigt keine Karzinogenität und ist nicht mutagen. Kontakt mit unverdünntem Propylenglykol kann zu Reizungen der Augen und der Haut führen, die jedoch harmlos sind und leicht abklingen, meist mit dem Ende des Kontakts. Im Körper wird es schnell in Milchsäure umgewandelt (ähnlich wie die Umwandlung von Zucker in Energie in den Muskeln). In der Umwelt ist es leicht biologisch abbaubar. Es ist auch in einer Konzentration von 50% in der fertigen Zubereitung sicher. In Anlagen werden Glykollösungen mit entsprechender Konzentration verwendet, abhängig davon, bis zu welcher Temperatur unsere Lösung nicht gefrieren soll.
Glykolkonzentration [%] | 80 | 50 | 42 | 37 | 33 |
|---|---|---|---|---|---|
Kristallisationstemp. [°C] | * | -35 | -25 | -20 | -15 |
Kin. Viskosität [mm2/s] bei 50°C | 6,02 | 2,14 | 1,61 | 1,31 | 1,18 |
Spezifische Wärme [kJ/kgK] | 2,93 | 3,58 | 3,70 | 3,77 | 3,84 |
Tabelle 1. Eigenschaften von Propylenglykol
Ethylenglykol
Eine organische chemische Verbindung, die der einfachste mehrwertige Alkohol (Diol) und gleichzeitig der einfachste Zuckeralkohol ist. Es wird weit verbreitet als Bestandteil von Kühlflüssigkeiten für Kraftfahrzeuge und als Vorläufer für Polymere verwendet. In reiner Form ist es eine farblose, geruchlose, sirupartige Flüssigkeit mit süßlichem Nachgeschmack. Ethylenglykol ist giftig und sein Verschlucken kann zum Tod führen. Es ist ein schädlicher Stoff, der depressiv auf das zentrale Nervensystem wirkt. Es reizt die Schleimhäute der Nase und der Bindehaut. Der Körper nimmt es über die Atemwege, die Haut und den Verdauungstrakt auf. Auf dem Verdauungsweg verursacht Glykol zunächst Symptome ähnlich wie Alkoholvergiftung, gefolgt von (nach einigen oder mehreren Stunden) metabolischer Azidose. Beim Erhitzen von Glykol kann der entstehende Dampf zu Bewusstlosigkeit führen, während er in geringen Konzentrationen Reizungen der Nase und des Rachens sowie Kopfschmerzen verursacht. Bei der Arbeit mit Glykol ist daher besondere Vorsicht geboten.
Glykolkonzentration [%] | 93 | 48 | 40 | 35 | 28 |
Kristallisationstemp. [°C] | * | -35 | -25 | -20 | -15 |
Kin. Viskosität [mm2/s] bei 50°C | 6,53 | 1,59 | 1,43 | 1,08 | 0,94 |
Spezifische Wärme [kJ/kgK] | 2,50 | 3,38 | 3,54 | 3,63 | 3,77 |
Tabelle 2. Eigenschaften von Ethylenglykol
Nachteile von Glykolen
Glykole haben eine höhere Viskosität als Wasser und verursachen daher größere Förderwiderstände in der Anlage. Außerdem zeichnen sie sich durch eine geringere spezifische Wärme aus, sodass für die Lieferung einer bestimmten Heizleistung ein größerer Glykoldurchfluss als bei Wasser erforderlich ist. Diese Nachteile wirken sich auf größere Förderwiderstände in der Anlage aus. Diese Alkohole sind außerdem teurer als Wasser und erfordern einen anderen Ansatz bei der Ausführung des Anlagenfüllsystems. Aufgrund seiner Toxizität wird Ethylenglykol eher als Kühlflüssigkeit für Kraftfahrzeuge als in Sanitäranlagen verwendet.
Zusammenfassung
Anlagen, die keinen Kontakt mit Minustemperaturen haben, werden mit Wasser gefüllt. Dies ist die optimale und einfachste Lösung. Bei Anlagen, die "Frost" ausgesetzt sind, ist es am besten, Propylenglykol zu verwenden.
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