Schutz von Kältemaschinen bei kalten Umgebungstemperaturen

So sehr wir Schutz vor kaltem Wetter und den Auswirkungen, die es auf uns, unsere Häuser, unsere Autos usw. haben kann, brauchen wir auch unsere Kältemaschinen zu schützen. Es kann sehr kostspielig werden, wenn Rohrleitungen aufgrund des fehlenden Frostschutzes splittern. Wenn wir uns nicht im Voraus angemessen darum kümmern, können wir, sobald die Temperaturen unter Null fallen, schnell in eine Situation geraten, die nicht mehr aufzudecken ist.

In diesem Artikel konzentrieren wir uns hauptsächlich auf den Einsatz von Chemikalien, um Kühlsysteme vor dem Einfrieren zu schützen, aber es sollte erwähnt werden, dass Begleitheizungen auch ein Mittel sind, um Rohre vor dem Einfrieren zu schützen.

Wenn man über den Chemikalienschutz nachdenkt, denkt man vielleicht instinktiv an gängige, rezeptfreie Frostschutzmittel, die in Autos verwendet werden können, und sie hätten Recht. Die häufig verwendeten Frostschutzmittel für die Automobilindustrie sind jedoch nicht für die Arten komplexer Mischmetallsysteme konzipiert oder formuliert, die wir in industriellen Anwendungen finden.

Darüber hinaus enthalten solche Produkte Zusätze wie Silikat, die mit Kälteanlagen nicht verträglich sind. In der Tat beschichten Silikate leicht Metalloberflächen und verringern damit die Effizienz der Wärmeübertragung (typischerweise + um etwa 10 %), was zu den Gesamtenergiekosten beiträgt.

In der richtigen Umgebung kann Silikat auch Polymere bilden, die Flüssigkeit in ein Gel verwandeln, was wiederum weitere wirtschaftliche Kosten und mögliche Verschmutzungen verursacht. Die letzte Warnung vor der Verwendung solcher Produkte ist die abrasive Natur von Silikaten, die schließlich die Pumpendichtungen angreifen können.

Was sollten wir vermeiden, aus welchen Produkten können wir wählen und in welchen Konzentrationen?

Im Allgemeinen gibt es zwei kommerziell erhältliche Produkte, die für den Einsatz zum Schutz industrieller geschlossener Wassersysteme vor dem Einfrieren entwickelt wurden.

Beides sind Formulierungen, die Glykol enthalten:

1. Monoethylenglykol (allgemein als MEG bezeichnet) ist am beliebtesten. MEG gilt als das am häufigsten verwendete Frostschutzmittel für industrielle Anwendungen, bei denen keine besonderen Anforderungen oder Notwendigkeiten für eine Chemikalie mit geringer Toxizität bestehen. Der Hauptvorteil besteht darin, dass es aufgrund seiner Konsistenz die beste Wärmeübertragungsprofilrate aufweist und damit zur Senkung der laufenden Energiekosten beiträgt.
2. Monopropylenglykol (allgemein als MPG bezeichnet). MPG hat möglicherweise nicht die Wärmeübertragungseffizienz des MEG, gilt aber als geeignet für den Einsatz in Lebensmittelfabriken/Pharmaherstellern und ist als chemisches Produkt in Lebensmittelqualität anerkannt. Da MPG weniger effizient ist als MEG, ist daher oft eine „Korrektur“ erforderlich, um diese Differenz zu berücksichtigen, die sich auf die Kühlleistung auswirkt. Dies wird in der Regel durch eine Reduzierung der Kältemaschineneinstellungen und damit durch eine Erhöhung der Anlagenauslastung und damit schließlich durch steigende Energiekosten erreicht.

Die oben genannten Glykolarten werden im Rahmen eines Inbetriebnahmeprozesses und/oder vom jeweiligen Hersteller der Kältemaschine empfohlen. Die Glykolkonzentration wird durch den erforderlichen Gefrierpunktschutz bestimmt. Typische Schutzstufen für geschlossene Systeme in Großbritannien erfordern eine Mindestglykolkonzentration von 25 % v/v, was einen durchschnittlichen Frostschutz von -12 °C bieten würde. Abb. 1 zeigt die Korrelation zwischen Konzentration und Gefrierpunktschutz sowohl für MEG als auch für MPG.

Die zusätzliche Überlegung für das Erreichen einer Mindestkonzentration von 25 % steht in direktem Zusammenhang mit der Unterdrückung von Bakterien. Glykole sind kohlenstoffbasiert, was bedeutet, dass sie als Nahrungsquelle anfällig für den Befall durch Bakterien sind. Bei Werten von 25 % und darüber hinaus schafft eine solche Konzentration jedoch einen sogenannten biostatischen Status und hemmt somit die Vermehrung von Mikroorganismen, die mit dem Abbau von Glykol verbunden sind (Abb. 2).

Sollte es aufgrund ihres Vorhandenseins und Wachstums im Wassersystem zu einem solchen Abbau kommen, haben wir nicht nur den korrekten Frostschutz verloren, sondern diese bakteriologische Aktivität führt auch dazu, dass der pH-Wert des Systems gesenkt wird, was zu einer erhöhten Korrosion führt. Diese Manifestation ist auf mikrobiologische Nebenprodukte zurückzuführen, die in der Kette von der Umwandlung von Lebensmitteln in Energie entstehen.

Auf der anderen Seite bringt eine „Überdosierung“ von Glykol ihre eigenen Herausforderungen mit sich. Zu viel Glykol führt zu einem Rückgang des Wirkungsgrads aufgrund der Erhöhung der Leistung, die für die Zirkulation der im System enthaltenen Flüssigkeit benötigt wird, sowie der Verringerung der Wärmeübertragungsleistung, was wiederum zu einem Anstieg der Gesamtbetriebskosten führt.

Welche anderen Überlegungen sollten wir bei der Verwendung eines chemischen Frostschutzmittels berücksichtigen?

Wenn wir zu den Grundprinzipien zurückkehren, müssen wir möglicherweise die Verwendung von direktem Wasser aus der Leitungsleitung vermeiden. Dies ist auf die unterschiedliche Qualität zurückzuführen, die wir in ganz Großbritannien sehen, einschließlich der Konzentration von Ablagerungen und Additiven, die unter den richtigen Bedingungen gekühlte Rohrleitungen beschädigen können.

Um bestimmte Qualitätsprobleme zu bekämpfen, müssen wir möglicherweise in Betracht ziehen, unsere Wasserquelle zu filtern und ein nicht oxidierendes Biozid hinzuzufügen. Zusätzlich zur Vorkonditionierung des verwendeten Wassers müssen wir geeignete zusätzliche Chemikalien hinzufügen, die zum Schutz der Kältemaschinen und ihrer Multimetallkomponenten beitragen. Diese Art von Chemikalien werden typischerweise als Inhibitoren bezeichnet. Sowohl Wasser als auch Glykol haben Eigenschaften, die ohne Zugabe chemischer Inhibitoren die Korrosion fördern können, und je nach Region des Landes die Verkalkung von Rohrleitungen, wenn das verwendete Wasser „hartes Wasser“ ist*.

All diese Eigenschaften können im Laufe der Zeit zu ernsthaften Problemen beitragen. Die Inhibitoren werden je nach den in einem System verwendeten Metallen sorgfältig ausgewählt. Sie werden zu einer wichtigen Komponente für den effizienten Betrieb einer Kältemaschine, was auch dazu beiträgt, den Lebenszyklus des Systems zu verlängern. Solche Inhibitoren können in einer Mischung aus sogenanntem gehemmtem Glykol enthalten sein, was ein gängiger Ansatz in ganz Großbritannien ist. Diese beiden chemischen Komponenten können je nach Situation auch separat hinzugefügt werden, wobei sowohl Glykol als auch Inhibitor in maßgeschneiderten Mengen verabreicht werden.

Probenahme bei vorbeugender Wartung

Sobald wir unser Glykol und unseren Inhibitor (und bei Bedarf nichtoxidierendes Biozid) hinzugefügt haben, sollten wir die Notwendigkeit regelmäßiger Erhaltungsproben nicht übersehen. Sobald eine Investition getätigt wurde, um die optimale Mischung aus Glykol und Inhibitor zum Schutz unseres Systems zu erreichen, müssen wir genau überwachen, dass sie intakt bleiben und die richtigen Konzentrationen beibehalten.

Wir erfahren auch aus der Erhaltungsprobenahme, wie stabil die Bedingungen innerhalb des Systems sind, ob wir eine Zunahme der bakteriellen Aktivität oder aktive Korrosion, pH-Senkung usw. feststellen.

Dieses Wartungs-Probenahmesystem ist der Schlüssel, um kostspielige Systemausfälle zu vermeiden und das gesamte System so energieeffizient wie möglich zu halten.

Im Rahmen unserer geplanten vorbeugenden Wartungsverträge führt ICS Cool Energy nun standardmäßig Wasserproben und unabhängige Laboranalysen durch. Wir entnehmen eine Probe, senden sie an ein unabhängiges Labor und erstellen Ihnen einen leicht lesbaren Bericht, in dem alle Mängel aufgeführt sind, die außerhalb der empfohlenen Parameter liegen.

Es gibt auch klare Ratschläge zur Wartung Ihrer Ausrüstung oder zur Durchführung einer Reparatur, die wir alle im Haus durchführen, sei es Glykol, Inhibitor, Biozid oder eine vollständige Spülung.