Σε μια ηλιακή θερμική εγκατάσταση, η γλυκόλη δεν πρέπει να αντιμετωπίζεται ως αναλώσιμο υλικό που απλώς γεμίζεται και μετά ξεχνιέται. Η σύνθεσή της, η έκθεσή της σε υψηλές θερμοκρασίες και οι παρεμβάσεις που πραγματοποιούνται κατά τη διάρκεια ζωής του κυκλώματος καθορίζουν τόσο την αντιψυκτική της ικανότητα όσο και την προστασία που προσφέρει στα μέταλλα.
Ένα νέο ηλιακό υγρό, το οποίο έχει υποστεί επεξεργασία και χρησιμοποιείται σύμφωνα με τους όρους λειτουργίας του, μπορεί να είναι συμβατό με χαλκό, αλουμίνιο, ανοξείδωτο χάλυβα, ορείχαλκο, ελαστομερή και άλλα υλικά. Το πρόβλημα προκύπτει όταν το προϊόν επιλέγεται λανθασμένα, αναμιγνύεται ή αραιώνεται χωρίς έγκριση, υποβαθμίζεται λόγω υπερβολικής θερμοκρασίας ή χάνει την ικανότητά του να διατηρεί υπό έλεγχο τη χημική σύνθεση του κυκλώματος.
Αυτό το άρθρο εξηγεί τι συμβαίνει στο υγρό, τι πρέπει να ελέγξει ο εγκαταστάτης και πώς να συσχετίσει τα αποτελέσματα της ανάλυσης με μια απόφαση συντήρησης. Η σωλήνωση έχει σημασία, αλλά κανένα υλικό δεν καθιστά αποδεκτή μια γλυκόλη που δεν πληροί τις προδιαγραφές.
Γρήγορη απάντηση για τον εγκαταστάτη
Δεν υπάρχει ένα γενικό χρονικό διάστημα για την αντικατάσταση της γλυκόλης ούτε μια ενιαία τιμή pH που να ισχύει για όλα τα προϊόντα. Η αξιολόγηση πρέπει να πραγματοποιείται με βάση το δελτίο δεδομένων του εγκατεστημένου υγρού και το ιστορικό λειτουργίας του.
Κατ’ ελάχιστον, συνιστάται να προσδιορίζεται το προϊόν, να μετράται η συγκέντρωση ή η προστασία από τον παγετό με την ενδεδειγμένη μέθοδο, να συγκρίνεται το pH με το συγκεκριμένο εύρος τιμών του, να ελέγχεται το απόθεμα αλκαλικότητας όταν ο κατασκευαστής το χρησιμοποιεί ως κριτήριο και να παρατηρείται αν υπάρχουν θολότητα, ιζήματα ή μόλυνση. Πρέπει επίσης να ελέγχεται το ιστορικό στασιμότητας, εισροών αέρα, διαρροών και αναπληρώσεων.
Εάν το υγρό δεν πληροί τις προδιαγραφές, πρέπει να διορθωθεί ή να αντικατασταθεί σύμφωνα με τις οδηγίες του κατασκευαστή. Η αλλαγή του υλικού των σωληνώσεων δεν επιλύει το πρόβλημα ενός αλλοιωμένου υγρού.
Ποια είναι η λειτουργία του γλυκόλης σε μια ηλιακή εγκατάσταση
Σε πολλά κλειστά ηλιακά κυκλώματα χρησιμοποιείται ένα υγρό με βάση την προπυλενογλυκόλη ή την αιθυλενογλυκόλη, προκειμένου να αποφεύγονται ζημιές λόγω παγετού. Δεν πρέπει να χρησιμοποιείται τεχνική γλυκόλη χωρίς να έχει υποστεί επεξεργασία, ούτε να παρασκευάζονται μείγματα με βάση την εμπειρία: τα θερμοφόρα προϊόντα περιέχουν αναστολείς διάβρωσης, σταθεροποιητές και άλλα πρόσθετα που έχουν επιλεγεί για συγκεκριμένη εφαρμογή και συγκεκριμένα υλικά.
Η συγκέντρωση επηρεάζει:
- Η θερμοκρασία έναρξης της κρυστάλλωσης.
- Η προστασία από τη θραύση λόγω παγετού.
- Το ιξώδες και, κατά συνέπεια, η απώλεια πίεσης.
- Η πυκνότητα και η θερμοχωρητικότητα.
- Η συμπεριφορά του μείγματος κατά την εξάτμιση.
Γι’ αυτό, ένας κανόνας όπως «το 30 % παρέχει προστασία μέχρι μια συγκεκριμένη θερμοκρασία» δεν μπορεί να εφαρμοστεί σε οποιοδήποτε προϊόν. Ο εγκαταστάτης πρέπει να χρησιμοποιεί την καμπύλη του κατασκευαστή και να διακρίνει ποια τιμή μετράει: σημείο πήξης, σχηματισμό κρυστάλλων ή προστασία από θραύση.
Η προπυλενογλυκόλη και η αιθυλενογλυκόλη δεν είναι εναλλάξιμες
Τα υγρά με βάση την προπυλενογλυκόλη χρησιμοποιούνται συχνά όταν δίνεται προτεραιότητα στη χαμηλότερη οξεία τοξικότητα κατά την κατάποση ή όταν υπάρχει πιθανότητα τυχαίας επαφής με πόσιμο νερό. Αυτό δεν σημαίνει όμως ότι κάθε σύνθεση είναι ακίνδυνη: πρέπει επίσης να λαμβάνονται υπόψη οι αναστολείς, οι χρωστικές ουσίες και τα λοιπά πρόσθετα, καθώς και το δελτίο δεδομένων ασφαλείας.
Το αιθυλενογλυκόλη παρουσιάζει διαφορετικές ιδιότητες θερμικής μεταφοράς και ιξώδους, και χρησιμοποιείται όταν το επιτρέπουν η εφαρμογή και η αξιολόγηση κινδύνων. Δεν πρέπει να αναμιγνύονται δύο προϊόντα μόνο και μόνο επειδή περιέχουν τη λέξη «γλυκόλη». Η χημική βάση, το πακέτο αναστολέων, η συγκέντρωση και η εγκεκριμένη εφαρμογή πρέπει να συμφωνούν με την τεκμηρίωση του συστήματος.
Στασιμότητα: η κατάσταση που επηρεάζει περισσότερο το ηλιακό ρευστό
Η στασιμότητα προκύπτει όταν ο συλλέκτης δέχεται ακτινοβολία, αλλά το κύκλωμα δεν αποβάλλει τη θερμότητα. Η θερμοκρασία αυξάνεται, το υγρό αρχίζει να εξατμίζεται και μέρος του υγρού εκτοπίζεται έξω από τον συλλέκτη.
Σε ένα σύστημα με καλή απόδοση εκκένωσης, ο ατμός εκτοπίζει το μεγαλύτερο μέρος του υγρού προς ψυχρότερες περιοχές και προς τον διαθέσιμο όγκο διαστολής. Εάν παραμείνουν μικρές ποσότητες παγιδευμένες στον συλλέκτη, το νερό μπορεί να εξατμιστεί κατά προτίμηση, η γλυκόλη συμπυκνώνεται και το υπόλοιπο παραμένει υποκείμενο σε έντονο θερμικό φορτίο. Οι επαναλαμβανόμενες τέτοιες καταστάσεις επιταχύνουν την εξάντληση των προσθέτων και μπορούν να προκαλέσουν ιζήματα, κροκίδωση ή στερεά υπολείμματα.
Το γεγονός ότι η γλυκόλη αυξάνει το σημείο βρασμού του μείγματος δεν σημαίνει ότι βελτιώνει από μόνη της τη συμπεριφορά του συστήματος κατά τη διάρκεια της στασιμότητας. Η προστασία προέρχεται από τον σχεδιασμό του συνόλου: εκκένωση του συλλέκτη, διαδρομή του ατμού, απαγωγή θερμότητας στους σωλήνες, πίεση, δοχείο διαστολής και θερμικά όρια του υγρού.
Δοχείο διαστολής και ενδιάμεσο δοχείο προστασίας
Το δοχείο διαστολής με μεμβράνη πρέπει να διαστασιολογείται έτσι ώστε να απορροφά τη διαστολή του υγρού και τον όγκο που εκτοπίζεται κατά τη δημιουργία ατμού. Στην ηλιακή θερμική ενέργεια δεν αρκεί η απλή εφαρμογή του κριτηρίου που χρησιμοποιείται σε ένα συμβατικό δίκτυο θέρμανσης.
Πρέπει επίσης να ελέγχεται μέχρι ποιο σημείο μπορεί να προχωρήσει ο ατμός ή το υγρό σε υψηλή θερμοκρασία. Εάν ο υπολογισμός και η διάταξη του κυκλώματος υποδεικνύουν ότι το θερμικό φορτίο μπορεί να φτάσει μέχρι το δοχείο διαστολής, ενδέχεται να είναι απαραίτητη η εγκατάσταση ενός ενδιάμεσου ή προστατευτικού δοχείου μπροστά από αυτό. Η λειτουργία του είναι να κρατά μακριά από τη μεμβράνη το υπερβολικά θερμό υγρό και να μειώνει τη θερμική φθορά της.
Δεν πρόκειται για εξάρτημα που πρέπει να προστίθεται αυτόματα σε όλες τις εγκαταστάσεις. Η ανάγκη για αυτό εξαρτάται από την ισχύ του ατμού, τη συμπεριφορά κατά την εκκένωση, το μήκος και τη διάχυση των σωληνώσεων, τη θέση του δοχείου και τη μέγιστη επιτρεπόμενη θερμοκρασία της μεμβράνης.
Πώς αποικοδομείται χημικά η γλυκόλη
Ο σημαντικότερος μηχανισμός σε ένα ηλιακό κύκλωμα είναι η θερμο-οξειδωτική αποικοδόμηση. Η θερμοκρασία και το οξυγόνο ευνοούν αντιδράσεις που μετατρέπουν σταδιακά τη γλυκόλη σε προϊόντα μικρότερης μοριακής μάζας, μεταξύ των οποίων και οργανικά οξέα.
Οι πειραματικές εργασίες με τη χρήση ιοντικής χρωματογραφίας εντόπισαν διαφορές μεταξύ των δύο πιο συνηθισμένων βάσεων:
- Σε διαλύματα αιθυλενογλυκόλης, το κύριο οξύ που εντοπίστηκε ήταν το γλυκολικό οξύ. Ανάλογα με τις συνθήκες, μπορεί επίσης να εμφανιστούν φορμικό, οξικό, γλυοξυλικό και οξαλικό οξύ.
- Στα διαλύματα προπυλενογλυκόλης, το κύριο προϊόν που ταυτοποιήθηκε ήταν το γαλακτικό οξύ, συνοδευόμενο από άλλα οξέα ανάλογα με τη θερμοκρασία, το οξυγόνο και τα υλικά που υπάρχουν.
- Ο σχηματισμός αυτών των προϊόντων καταναλώνει την ρυθμιστική ικανότητα του υγρού και μπορεί να μειώσει το pH. Οι αναστολείς έχουν σχεδιαστεί για να επιβραδύνουν τη διάβρωση και να ελέγχουν αυτή την εξέλιξη, αλλά η ικανότητά τους δεν είναι απεριόριστη.
Οι παράγοντες που επιταχύνουν τη διαδικασία είναι:
- Υψηλές θερμοκρασίες ή επαναλαμβανόμενες στάσεις.
- Εισροή οξυγόνου λόγω διαρροών, εκκενώσεων ή αναπλήρωσης.
- Αραίωση ή ανάμειξη ασυμβίβαστων σκευασμάτων.
- Νερό που δεν πληροί τις προδιαγραφές του κατασκευαστή.
- Υπολείμματα αποκολλητικών, καθαριστικών, ελαίων ή σωματιδίων.
- Περιοχές με συγκρατημένο υγρό και τοπική υπερθέρμανση.
- Προοδευτική απώλεια του ανασταλτικού πακέτου.
Ποια είναι η σχέση μεταξύ του χαλκού και της αποικοδόμησης της γλυκόλης;
Η νέα γλυκόλη με την κατάλληλη προσθήκη αναστολέων μπορεί να είναι συμβατή με τον χαλκό. Ωστόσο, ο χαλκός δεν παραμένει χημικά ουδέτερος όταν το υγρό υποβάλλεται σε θερμική οξείδωση.
Οι δοκιμές που δημοσιεύθηκαν από τον Rossiter και τους συνεργάτες του έδειξαν ότι η παρουσία μεταλλικού χαλκού αύξησε την ποσότητα των προϊόντων αποικοδόμησης σε υδατικά διαλύματα αιθυλενογλυκόλης και προπυλενογλυκόλης. Άλλες δοκιμές του ίδιου προγράμματος περιέγραψαν μια καταλυτική επίδραση του χαλκού στην οξειδωτική αποικοδόμηση της αιθυλενογλυκόλης. Τα οξέα που παράγονται μπορούν στη συνέχεια να αντιδράσουν με τον χαλκό και να σχηματίσουν άλατα χαλκού.
Αυτό δεν σημαίνει ότι η γλυκόλη προσβάλλει αναπόφευκτα έναν χαλκό σωλήνα, ούτε ότι ο χαλκός αποκλείεται. Σημαίνει ότι το υγρό που προορίζεται για ένα κύκλωμα με χαλκό πρέπει να έχει τη σωστή σύνθεση και να έχει υποβληθεί σε δοκιμές ώστε να τον προστατεύει, και ότι η απώλεια του συστήματος αναστολής μπορεί να επηρεάσει ταυτόχρονα τόσο το υγρό όσο και τη μεταλλική επιφάνεια.
Ειδικοί αναστολείς για τον χαλκό
Τα αντιδιαβρωτικά πακέτα μπορούν να περιέχουν οργανικούς αναστολείς που προσροφώνται στον χαλκό και περιορίζουν τη διάλυσή του. Μεταξύ των ενώσεων που έχουν μελετηθεί για αυτή τη λειτουργία συγκαταλέγονται τα αζόλια, όπως το βενζοτριαζόλιο και το τολυλτριαζόλιο, τα οποία μπορούν να σχηματίσουν μια προστατευτική μεμβράνη στην επιφάνεια.
Δεν πρέπει να θεωρείται δεδομένο ότι όλα τα υγρά για ηλιακούς συλλέκτες περιέχουν αυτές τις ενώσεις, ούτε να συνάγεται η συγκέντρωσή τους από την εμπορική ονομασία. Οι συνθέσεις είναι συνήθως κατοχυρωμένες και μπορεί να χρησιμοποιούν διαφορετικές τεχνολογίες. Το κριτήριο εφαρμογής είναι ο κατασκευαστής να δηλώνει τη συμβατότητα με τον χαλκό και, κατά προτίμηση, να παρέχει αποτελέσματα δοκιμών για εγκαταστάσεις πολλαπλών μετάλλων.
Εάν η τεκμηρίωση δεν αναφέρει ρητά τον χαλκό, δεν πρέπει να θεωρείται δεδομένο ότι το προϊόν τον προστατεύει.
Και ο ανοξείδωτος χάλυβας, τι ρόλο παίζει;
Οι αουστενιτικοί ανοξείδωτοι χάλυβες παρουσιάζουν καλή αντοχή σε πολλά υγρά, αλλά δεν είναι απρόσβλητοι. Τα χλωριούχα, η θερμοκρασία, οι αποθέσεις, οι ρωγμές, η επιφανειακή ρύπανση ή ένα επιθετικό εξωτερικό περιβάλλον μπορούν να προκαλέσουν τοπική διάβρωση.
Το μολυβδαίνιο του AISI 316L βελτιώνει την αντοχή του στη διάβρωση σε σύγκριση με το AISI 304, αλλά δεν επιτρέπει τη χρήση αλλοιωμένου γλυκόλης ούτε μειώνει αυτόματα τις απαιτήσεις συντήρησης του υγρού. Η συμβατότητα πρέπει να επαληθεύεται για τη συγκεκριμένη αναφορά σωληνώσεων, τις φλάντζες, τα εξαρτήματα σύνδεσης και το συγκεκριμένο θερμοφόρο.
Σε ένα μικτό κύκλωμα, το ερώτημα δεν είναι ποιο μέταλλο «κερδίζει», αλλά αν το ρευστό έχει δοκιμαστεί για όλα τα υλικά που υπάρχουν και αν ο σχεδιασμός περιορίζει τις συνθήκες που εξαντλούν την προστασία του.
Αλουμίνιο: το υλικό που μπορεί να περιορίσει το εύρος συμβατότητας
Το αλουμίνιο και τα κράματά του χρησιμοποιούνται σε ορισμένους απορροφητές, εναλλάκτες, αντλίες και άλλα εξαρτήματα. Η συμπεριφορά τους εξαρτάται από το κράμα, τη θερμοκρασία, το pH, τα χλωρίδια και το ανασταλτικό μείγμα. Γι’ αυτό δεν πρέπει να συνάγεται η συμβατότητά του με βάση το γεγονός ότι το υγρό είναι κατάλληλο για χαλκό ή ανοξείδωτο χάλυβα.
Σε ένα κύκλωμα που περιέχει αλουμίνιο, ο κατασκευαστής του υγρού πρέπει να δηλώσει ρητά ότι η σύνθεσή του το προστατεύει και, όπου είναι δυνατόν, να προσκομίσει μια δοκιμή διάβρωσης που να περιλαμβάνει το αντίστοιχο κράμα. Υπάρχουν εμπορικά υγρά για ηλιακούς συλλέκτες που ενσωματώνουν χυτό αλουμίνιο στις δοκιμές τους, αλλά το αποτέλεσμα αυτό αφορά τη συγκεκριμένη σύνθεση που δοκιμάστηκε και δεν μπορεί να γενικευτεί σε οποιοδήποτε μείγμα γλυκόλης.
Το εύρος λειτουργίας δεν καθορίζεται αποκλειστικά από το pH του υγρού. Πρέπει να τηρούνται ταυτόχρονα το εύρος που καθορίζεται από τον κατασκευαστή του υγρού και τα όρια όλων των εξαρτημάτων που έρχονται σε επαφή με το υγρό. Σε ένα κύκλωμα πολλαπλών μετάλλων, το επιτρεπόμενο εύρος εξαρτάται από το υλικό ή το εξάρτημα που θέτει τους πιο αυστηρούς περιορισμούς. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για το αλουμίνιο, καθώς αποκλίσεις προς υπερβολικά όξινα ή αλκαλικά μέσα μπορούν να θέσουν σε κίνδυνο την προστατευτική του μεμβράνη.
Σφραγίδες, ελαστομερή και άλλα μη μεταλλικά εξαρτήματα
Ένα μέρος των προβλημάτων που αποδίδονται στο «γλυκόλη» ή στον σωλήνα οφείλεται στην πραγματικότητα σε μια σφραγίδα. Η βάση γλυκόλης, η συγκέντρωση, οι αναστολείς, η θερμοκρασία και ο χρόνος έκθεσης επηρεάζουν το πρήξιμο, τη σκλήρυνση, την απώλεια ελαστικότητας και τη διαπερατότητα των ελαστομερών.
Δεν αρκεί να επαληθευτεί ότι μια φλάντζα είναι γενικά από EPDM, FKM, NBR ή σιλικόνη. Η συμβατότητα πρέπει να αφορά το συγκεκριμένο σύνθετο υλικό, καθώς υλικά της ίδιας χημικής οικογένειας μπορεί να χρησιμοποιούν διαφορετικές συνθέσεις και πληρωτικά. Πρέπει επίσης να ελέγχονται τα στεγανωτικά, οι κόλλες, τα πλαστικά, οι μεμβράνες και οι επικαλύψεις.
Τα τεχνικά χαρακτηριστικά του υγρού και του εξαρτήματος πρέπει να συμφωνούν ως προς τη συγκέντρωση και τη θερμοκρασία λειτουργίας. Εάν εμφανιστεί διαρροή μετά από αντικατάσταση, ανάμειξη προϊόντων ή περίοδο αδράνειας, συνιστάται να ελέγξετε τη φλάντζα και να επιβεβαιώσετε τη συμβατότητά της, προτού συμπεράνετε ότι υπάρχει βλάβη στη σωλήνωση.
Αλκαλικό απόθεμα: τι μετράει και τι δεν μετράει
Η αλκαλική εφεδρεία εκφράζει την ικανότητα ενός υγρού να εξουδετερώνει μια προσθήκη οξέος πριν το pH φτάσει σε μια τιμή αναφοράς. Παρέχει πληροφορίες διαφορετικές από το στιγμιαίο pH: δύο δείγματα μπορεί να παρουσιάζουν παρόμοιο pH, αλλά να έχουν διαφορετική εναπομένουσα ρυθμιστική ικανότητα.
Το πρότυπο ASTM D1121 ορίζει μια μέθοδο για ψυκτικά και αντιδιαβρωτικά, η οποία βασίζεται στην επεξεργασία ενός δείγματος με υδροχλωρικό οξύ 0,100 N έως pH 5,5. Το αποτέλεσμα εκφράζεται ως τα χιλιοστόλιτρα οξέος που απαιτούνται για να φθάσουν 10 ml δείγματος σε αυτό το τελικό σημείο.
Υπάρχουν δύο σημαντικές προφυλάξεις:
- Το πρότυπο ASTM D1121 αναπτύχθηκε για ψυκτικά υγρά κινητήρων. Πρέπει να εφαρμόζεται σε ηλιακό υγρό μόνο όταν ο κατασκευαστής το χρησιμοποιεί ή το αποδέχεται ως μέθοδο.
- Το ίδιο το πρότυπο επισημαίνει ότι ένα υψηλότερο απόθεμα αλκαλίων δεν αποδεικνύει από μόνο του μεγαλύτερη αντιδιαβρωτική προστασία ούτε επιτρέπει τον άμεσο υπολογισμό της υπολειπόμενης διάρκειας ζωής. Ορισμένοι αποτελεσματικοί αναστολείς συμβάλλουν ελάχιστα στην αξιολόγηση.
Επομένως, η αλκαλική εφεδρεία αποτελεί μεταβλητή που σχετίζεται με την τάση και τον ποιοτικό έλεγχο. Πρέπει να ερμηνεύεται σε συνδυασμό με το pH, τη συγκέντρωση, τη μόλυνση, την εμφάνιση και τα όρια του προϊόντος.
Πρωτόκολλο διάγνωσης του υγρού
Ταυτοποίηση και ιχνηλασιμότητα
Πριν από τη μέτρηση, πρέπει να είναι γνωστό ποιο προϊόν περιέχει η εγκατάσταση. Σημαντικά στοιχεία είναι ο κατασκευαστής, ο κωδικός προϊόντος, η βάση γλυκόλης, η συγκέντρωση τροφοδοσίας, η παρτίδα, η ημερομηνία πλήρωσης και οι μεταγενέστερες αναπληρώσεις. Όταν το προϊόν είναι άγνωστο ή έχουν αναμιχθεί διαφορετικές συνθέσεις, τα αποτελέσματα χάνουν τη διαγνωστική τους αξία.
Προστασία από τον παγετό
Η μέτρηση με διαθλασίμετρο πρέπει να πραγματοποιείται με κλίμακα ή συντελεστή μετατροπής κατάλληλο για το προϊόν. Μια ένδειξη που έχει βαθμονομηθεί για αιθυλενογλυκόλη μπορεί να ερμηνευθεί εσφαλμένα στην περίπτωση της προπυλενογλυκόλης. Το αποτέλεσμα πρέπει να συγκριθεί με την καμπύλη του κατασκευαστή και με την ελάχιστη θερμοκρασία του έργου.
pH
Το pH συγκρίνεται με το καθορισμένο εύρος για το υγρό και με την υποδεικνυόμενη μέθοδο δοκιμής. Δεν υπάρχει ένα καθολικό όριο pH 7 που να ισχύει για όλες τις συνθέσεις. Μια μείωση σε σχέση με την αρχική τιμή μπορεί να υποδηλώνει κατανάλωση της ρυθμιστικής ικανότητας, αλλά η απόφαση δεν πρέπει να βασίζεται σε ένα μεμονωμένο αριθμητικό στοιχείο.
Αλκαλικό απόθεμα
Όταν ο κατασκευαστής τη συμπεριλαμβάνει στις δοκιμές ελέγχου του, επιτρέπει την αξιολόγηση της εξέλιξης της ουδετεροποιητικής ικανότητας. Είναι ιδιαίτερα χρήσιμη ως ιστορική σειρά δεδομένων: δείγμα, θέση σε λειτουργία και μεταγενέστεροι έλεγχοι που πραγματοποιήθηκαν με την ίδια μέθοδο.
Οπτική επιθεώρηση και στερεά
Πρέπει να ελέγχονται η θολότητα, τα ιζήματα, οι κροκίδες, τα ιζήματα, ο διαχωρισμός φάσεων και οι ανώμαλες αλλαγές στην εμφάνιση. Το χρώμα από μόνο του δεν αποδεικνύει ότι το προϊόν είναι κατάλληλο. Ένα δείγμα που φαίνεται καθαρό μπορεί να έχει χημικές ιδιότητες εκτός προδιαγραφών.
Θερμικό και λειτουργικό ιστορικό
Συνιστάται να καταγράφονται τα φαινόμενα στασιμότητας, οι υπερβολικές θερμοκρασίες, οι ενεργοποιήσεις της βαλβίδας ασφαλείας, οι απώλειες πίεσης, οι εισροές αέρα και οι αναπληρώσεις. Μια εγκατάσταση με επαναλαμβανόμενα προβλήματα ενδέχεται να απαιτεί έγκαιρη ανάλυση, ακόμη και αν το ρευστό βρίσκεται σε λειτουργία για μικρό χρονικό διάστημα.
Δειγματοληψία
Το δείγμα πρέπει να είναι αντιπροσωπευτικό του κυκλώματος και να λαμβάνεται όταν το σύστημα βρίσκεται σε ασφαλείς συνθήκες. Το δοχείο πρέπει να είναι καθαρό και συμβατό με το προϊόν. Πρέπει να καταγράφονται το σημείο λήψης, η θερμοκρασία, η ημερομηνία και η κατάσταση λειτουργίας, ιδίως όταν τα αποτελέσματα πρόκειται να συγκριθούν με προηγούμενες μετρήσεις.
Συμπλήρωση και αναπλήρωση: τα λάθη που επηρεάζουν τη διάγνωση
Πριν από την πλήρωση, το κύκλωμα πρέπει να είναι καθαρό και απαλλαγμένο από ασυμβίβαστα προϊόντα. Τα υπολείμματα συγκόλλησης, τα τήκτρα, τα λάδια, τα καθαριστικά ή τα σωματίδια μπορούν να αλλοιώσουν το υγρό από την πρώτη στιγμή της θέσης σε λειτουργία.
Δεν πρέπει να αναμιγνύονται δύο προϊόντα μόνο και μόνο επειδή και τα δύο έχουν ως βάση την προπυλενογλυκόλη. Οι συσκευασίες των αναστολέων μπορεί να διαφέρουν ή να είναι ασυμβίβαστες. Επίσης, δεν πρέπει να προστίθεται νερό αυτόματα:
- Ένα συμπύκνωμα πρέπει να παρασκευάζεται με την καθορισμένη ποιότητα νερού και την καθορισμένη αναλογία.
- Σε ένα προαναμεμιγμένο προϊόν ενδέχεται να απαγορεύεται οποιαδήποτε αραίωση.
- Εάν ο κατασκευαστής απαιτεί την αναπλήρωση με το ίδιο προϊόν, η προσθήκη νερού μεταβάλλει την προστασία από τον παγετό και τη χημική σύνθεση του κυκλώματος.
Σε κάθε παρέμβαση πρέπει να καταγράφονται το προϊόν, η παρτίδα, η ποσότητα, η μετρηθείσα συγκέντρωση και ο λόγος. Χωρίς αυτό το ιστορικό, είναι δύσκολο να διακρίνει κανείς μεταξύ φυσιολογικής παλαίωσης, αραίωσης, μόλυνσης ή τυχαίας ανάμειξης.
Πότε πρέπει να αντικατασταθεί το υγρό
Δεν υπάρχει μια καθολική περίοδος τριών ή πέντε ετών. Η διάρκεια ζωής εξαρτάται από τη σύνθεση, τη θερμοκρασία, το οξυγόνο, τη ρύπανση, τις αντικαταστάσεις και τον σχεδιασμό ως προς τη στασιμότητα.
Η αντικατάσταση πρέπει να εξετάζεται όταν:
- Ο κατασκευαστής το ανέφερε σύμφωνα με το πρόγραμμα συντήρησής του.
- Η ανάλυση επιβεβαιώσει κάποια ιδιότητα εκτός προδιαγραφών.
- Υπάρχει μόλυνση ή ανάμιξη άγνωστης προέλευσης.
- Εμφανίζονται ιζήματα ή σοβαρή θερμική αποικοδόμηση.
- Η προστασία από τον παγετό δεν μπορεί να αποκατασταθεί μέσω εγκεκριμένης διαδικασίας.
- Η συσκευασία του αναστολέα έχει χάσει την αποτελεσματικότητά της σύμφωνα με τα κριτήρια του προϊόντος.
Πριν από την αναπλήρωση, πρέπει να εντοπιστεί η αιτία. Εάν παραμείνουν η ανεπαρκής κυκλοφορία, η εισροή αέρα, η ακατάλληλη ποιότητα νερού ή η λανθασμένη διαστασιολόγηση του δοχείου, το νέο υγρό θα υποβαθμιστεί εκ νέου.
Λίστα ελέγχου παρέμβασης
Πριν από την πλήρωση ή την αντικατάσταση
- Προσδιορίστε το εγκεκριμένο προϊόν για ηλιακή θερμική ενέργεια.
- Ελέγξτε τη συμβατότητά του με όλα τα μέταλλα —συμπεριλαμβανομένου του αλουμινίου, όπου υπάρχει—, τα πολυμερή, τα ελαστομερή και τις φλάντζες.
- Επιβεβαιώστε αν είναι συμπυκνωμένο ή έτοιμο προς χρήση.
- Υπολογίστε την προστασία από τον παγετό με τη δική του καμπύλη.
- Ελέγξτε τη θερμοκρασία στασιμότητας του συλλέκτη.
- Αξιολογήστε τη συμπεριφορά εκκένωσης και τη διαδρομή του ατμού.
- Να διαστασιολογήσετε το δοχείο διαστολής για το υγρό και τον όγκο του ατμού.
- Προσδιορίστε αν απαιτείται ενδιάμεσο δοχείο προστασίας.
- Καθαρίστε το κύκλωμα με μια συμβατή διαδικασία.
- Καταγράψτε το προϊόν, την παρτίδα, την ποσότητα και τις αρχικές μετρήσεις.
Κατά τη διάρκεια της συντήρησης
- Μετρήστε την προστασία από τον παγετό με τη σωστή μέθοδο.
- Συγκρίνετε το pH με το συγκεκριμένο εύρος τιμών.
- Ελέγξτε το απόθεμα αλκαλικότητας, όπου απαιτείται.
- Παρατηρήστε τη θολότητα, τα στερεά, τα ιζήματα και τη μόλυνση.
- Ελέγξτε για διαρροές, εισροές αέρα και αναπληρώσεις.
- Καταγράψτε τα περιστατικά στασιμότητας.
- Μην αναμιγνύετε ούτε αραιώνετε χωρίς γραπτή έγκριση.
- Να ζητείται ανάλυση από τον κατασκευαστή ή το εργαστήριο όταν το αποτέλεσμα είναι αμφίβολο.
Πού εντάσσεται το σύστημα CATS σε μια ηλιακή εγκατάσταση
Η AZ Broquetas προσφέρει μια ειδική διαμόρφωση CATS για ηλιακή θερμική ενέργεια, βασισμένη σε κυματοειδές σωλήνα από ανοξείδωτο χάλυβα. Η προμήθεια πραγματοποιείται σε ρολά διπλού σωλήνα με μόνωση και καλώδιο για την εγκατάσταση του θερμικού αισθητήρα. Σύμφωνα με τις δημόσιες πληροφορίες της AZ, το ένα άκρο παραδίδεται συμπιεσμένο και εξοπλισμένο με δύο θηλυκά παξιμάδια.
Η επένδυση από ίνες PES ενσωματώνει μια προστατευτική μεμβράνη κατά της υπεριώδους ακτινοβολίας και της μηχανικής φθοράς. Η AZ δηλώνει για αυτή τη διαμόρφωση συνεχή θερμοκρασία λειτουργίας έως 200 °C. Η τιμή αυτή αφορά το σύνολο και τη μόνωση που περιγράφει ο κατασκευαστής: δεν αντιπροσωπεύει τη θερμοκρασία στην οποία οποιοδήποτε υγρό με γλυκόλη μπορεί να παραμείνει σταθερό επ’ αόριστον.
Η δημοσιευμένη σειρά προϊόντων για ηλιακές εφαρμογές περιλαμβάνει:
- Συνδέσμοι που μπορούν να συμπιεστούν επί τόπου με τη χειροκίνητη πρέσα CATS 120.
- Σύστημα C-Klip που βασίζεται σε ο-ρινγκ, δακτύλιο συγκράτησης και παξιμάδι.
- Εξαρτήματα μετάβασης μεταξύ κυματοειδούς σωλήνα και χαλκού.
- Στεγανοποιητικά Klingersil C4400 που προδιαγράφονται από την AZ για τις θερμοκρασίες και τα υγρά της συγκεκριμένης εφαρμογής.
- Σετ στερέωσης με μανίκι, βίδα, ροδέλα, παξιμάδι, καπάκι και επεκτεινόμενο χιτώνιο.
- Πρέσα CATS 120 για τις διαμέτρους DN8, DN12, DN15, DN20 και DN25.
Για κάθε έργο πρέπει να επιβεβαιώνονται ο ισχύων κωδικός, η ακριβής ποιότητα του χάλυβα, οι συνδέσεις, οι συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας, καθώς και η συμβατότητα με το επιλεγμένο εμπορικό υγρό. Το γεγονός ότι ο σωλήνας είναι από ανοξείδωτο χάλυβα δεν αντικαθιστά αυτόν τον έλεγχο.
Πληροφορίες για το ηλιακό σύστημα CATS
Γενικά χαρακτηριστικά του κυματοειδούς σωλήνα
Όροι λειτουργίας σωληνώσεων σε συστήματα αεροθερμίας και ηλιακής ενέργειας
Συμπέρασμα
Η αξιοπιστία ενός ηλιακού κυκλώματος δεν εξαρτάται αποκλειστικά από την επιλογή μεταξύ χαλκού και ανοξείδωτου. Εξαρτάται από την επιλογή ενός συμβατού υγρού, τον έλεγχο του θερμικού φορτίου κατά τη διάρκεια της ακινησίας και τη διατήρηση της ιχνηλασιμότητας κάθε πλήρωσης και αναπλήρωσης.
Η χημεία εξηγεί το γιατί. Το οξυγόνο και η θερμοκρασία μπορούν να μετατρέψουν τη γλυκόλη σε όξινα προϊόντα, να εξαντλήσουν την ικανότητα ρύθμισης του pH και να μειώσουν την αποτελεσματικότητα του συστήματος αναστολής. Η παρουσία χαλκού μπορεί να επιταχύνει αυτές τις αντιδράσεις υπό ορισμένες συνθήκες, αλλά τα υγρά που έχουν σχεδιαστεί για χάλκο περιλαμβάνουν ειδική προστασία. Ο ανοξείδωτος χάλυβας προσφέρει πλεονεκτήματα έναντι ορισμένων μηχανισμών, αλλά ούτε και αυτός αντέχει σε ένα αλλοιωμένο υγρό χωρίς συνέπειες.
Το επαγγελματικό κριτήριο συνίσταται στη μέτρηση, τη σύγκριση με τις προδιαγραφές του προϊόντος και τη διόρθωση της αιτίας οποιασδήποτε απόκλισης. Αυτό το πρωτόκολλο προστατεύει καλύτερα την εγκατάσταση από ό,τι μια καθορισμένη προθεσμία αντικατάστασης ή μια γενική δήλωση σχετικά με το υλικό.
Συχνές ερωτήσεις
Το γλυκόλη καταστρέφει τους χαλκούς σωλήνες;
Όχι απαραίτητα. Ένα σωστά παρασκευασμένο ηλιακό υγρό μπορεί να έχει υποβληθεί σε δοκιμές για χαλκό και άλλα μέταλλα. Ωστόσο, μελέτες δείχνουν ότι η παρουσία χαλκού μπορεί να αυξήσει τη θερμο-οξειδωτική αποικοδόμηση της γλυκόλης υπό συγκεκριμένες συνθήκες. Γι’ αυτό το προϊόν πρέπει να περιλαμβάνει ένα κατάλληλο σύστημα αναστολέων και να διατηρείται εντός των προδιαγραφών. Εάν εμφανιστεί διάβρωση ή άλατα χαλκού, πρέπει επίσης να διερευνηθούν η θερμοκρασία, το οξυγόνο, το νερό, τα υπολείμματα συναρμολόγησης και η κατάσταση του υγρού.
Ποιοι αναστολείς προστατεύουν τον χαλκό σε ένα κύκλωμα με γλυκόλη;
Υπάρχουν διάφορες τεχνολογίες. Μεταξύ των αναστολέων που έχουν μελετηθεί για τον χαλκό συγκαταλέγονται τα αζόλη, όπως το βενζοτριαζόλη και το τολυλτριαζόλη, τα οποία μπορούν να σχηματίσουν ένα προστατευτικό φιλμ πάνω στην επιφάνεια του μετάλλου. Ωστόσο, δεν χρησιμοποιούν όλα τα προϊόντα τις ίδιες ενώσεις και η σύνθεσή τους μπορεί να είναι εμπιστευτική. Ο εγκαταστάτης δεν χρειάζεται να γνωρίζει την πλήρη σύνθεση, αλλά πρέπει να απαιτήσει από τον κατασκευαστή να δηλώσει τη συμβατότητα με τον χαλκό και με τα υπόλοιπα μέταλλα που υπάρχουν στο κύκλωμα.
Ποια οξέα σχηματίζονται κατά την αποικοδόμηση της γλυκόλης;
Η θερμο-οξειδωτική αποικοδόμηση μπορεί να οδηγήσει στη δημιουργία διαφόρων οργανικών οξέων. Στην αιθυλενογλυκόλη έχει εντοπιστεί κυρίως γλυκολικό οξύ, καθώς και φορμικό, οξικό, γλυοξυλικό και οξαλικό οξύ, ανάλογα με τις συνθήκες. Στην προπυλενογλυκόλη, το κύριο προϊόν που έχει περιγραφεί είναι το γαλακτικό οξύ, συνοδευόμενο από άλλα οξέα. Ο σχηματισμός τους καταναλώνει την ικανότητα ρυθμιστικού διαλύματος και μπορεί να μειώσει το pH. Η πραγματική σύνθεση εξαρτάται από τη θερμοκρασία, το οξυγόνο, το χρόνο και τα υλικά που υπάρχουν.
Τι πρέπει να ελέγχεται εάν το κύκλωμα περιέχει αλουμίνιο;
Πρέπει να επιβεβαιωθεί ότι το εμπορικό υγρό έχει σχεδιαστεί και δοκιμαστεί ρητά για αλουμίνιο ή για το συγκεκριμένο κράμα που υπάρχει. Πρέπει επίσης να ελέγχονται η θερμοκρασία, τα χλωριούχα, η συγκέντρωση και το εύρος του pH. Σε ένα κύκλωμα πολλαπλών μετάλλων δεν αρκεί το υγρό να είναι συμβατό με τον χαλκό ή τον ανοξείδωτο χάλυβα: το εύρος λειτουργίας πρέπει να ικανοποιεί το πιο περιοριστικό συστατικό. Δεν πρέπει να προστίθεται γενικός αναστολέας ούτε να διορθώνεται το pH χωρίς την έγκριση του κατασκευαστή.
Μπορεί η γλυκόλη να προκαλέσει ζημιά στα στεγανοποιητικά και στα ελαστομερή;
Η συμβατότητα εξαρτάται από το προϊόν, τη συγκέντρωση, τη θερμοκρασία και την ακριβή σύνθεση της φλάντζας. Μια ακατάλληλη σύνθεση μπορεί να προκαλέσει διόγκωση, σκλήρυνση, απώλεια ελαστικότητας ή διαπερατότητα, ειδικά μετά από υπερβολικές θερμοκρασίες ή αναμίξεις. Η ονομασία EPDM, FKM, NBR ή σιλικόνη δεν αρκεί για την επικύρωση μιας συγκεκριμένης φλάντζας. Πρέπει να συμβουλευτείτε τα δελτία δεδομένων του υγρού και του εξαρτήματος και να βεβαιωθείτε ότι συμφωνούν ως προς τη συγκέντρωση και τη θερμοκρασία λειτουργίας.
Τι υποδηλώνει η αλκαλική εφεδρεία του υγρού;
Δείχνει την ικανότητα του σκευάσματος να εξουδετερώνει μια ποσότητα οξέος πριν φτάσει σε ένα καθορισμένο τελικό σημείο. Το πρότυπο ASTM D1121 χρησιμοποιεί τιτλοδότηση με υδροχλωρικό οξύ έως pH 5,5, αλλά πρόκειται για μέθοδο που αφορά τα ψυκτικά κινητήρων και πρέπει να εφαρμόζεται στο υγρό ηλιακού συστήματος μόνο εάν το προβλέπει ο κατασκευαστής του. Επιπλέον, το ίδιο το πρότυπο προειδοποιεί ότι η τιμή αυτή από μόνη της δεν μετρά ούτε την αντιδιαβρωτική προστασία ούτε την υπολειπόμενη διάρκεια ζωής. Πρέπει να ερμηνεύεται σε συνδυασμό με άλλες μεταβλητές.
Πόσο συχνά πρέπει να αντικαθίσταται το γλυκόλη για ηλιακά συστήματα;
Δεν υπάρχει ένα καθολικό χρονικό διάστημα. Η απόφαση εξαρτάται από τη σύνθεση, τις θερμοκρασίες που επιτυγχάνονται, τα περιστατικά στασιμότητας, την εισροή οξυγόνου, τις αναπληρώσεις και τα αποτελέσματα των αναλύσεων. Ο έλεγχος πρέπει να ακολουθεί το σχέδιο του κατασκευαστή του υγρού. Η αντικατάσταση ενδείκνυται όταν μια σημαντική ιδιότητα βρίσκεται εκτός προδιαγραφών, υπάρχει μόλυνση ή επιβεβαιώνεται υποβάθμιση που δεν μπορεί να αποκατασταθεί μέσω εγκεκριμένης διαδικασίας. Πριν από την αναπλήρωση, πρέπει να διορθωθεί η αιτία.
Πότε χρειάζεται ένα ενδιάμεσο προστατευτικό δοχείο;
Πρέπει να αξιολογείται πότε ο ατμός ή το υγρό που εκτοπίζεται κατά τη διάρκεια της στάσης μπορεί να φτάσει στο δοχείο διαστολής σε θερμοκρασία υψηλότερη από την επιτρεπόμενη για τη μεμβράνη του. Το ενδιάμεσο δοχείο δημιουργεί έναν όγκο θερμικής απομόνωσης και προστατεύει το ευαίσθητο εξάρτημα. Δεν είναι υποχρεωτικό εξ ορισμού σε κάθε εγκατάσταση: η ανάγκη για αυτό εξαρτάται από τη συμπεριφορά εκκένωσης, την ισχύ ατμού, τη διάχυση θερμότητας από τις σωληνώσεις, τη θέση του δοχείου και τα όρια που ορίζει ο κατασκευαστής.
Μπορεί να προστεθεί νερό σε ένα ηλιακό κύκλωμα με γλυκόλη;
Μόνο εάν το επιτρέπει η φύλλα προϊόντος και χρησιμοποιώντας την καθορισμένη ποιότητα νερού. Τα συμπυκνώματα απαιτούν ελεγχόμενη παρασκευή· τα έτοιμα προς χρήση υγρά ενδέχεται να απαγορεύουν οποιαδήποτε αραίωση. Η προσθήκη νερού μεταβάλλει την προστασία από τον παγετό, τη συγκέντρωση των αναστολέων και τη χημική σύνθεση του κυκλώματος. Όταν ο κατασκευαστής απαιτεί την αναπλήρωση με το ίδιο προϊόν, πρέπει να τηρείται αυτός ο όρος. Κάθε αναπλήρωση πρέπει να καταγράφεται για τη διατήρηση της ιχνηλασιμότητας.
Ο ανοξείδωτος χάλυβας συμβάλλει στη μείωση της συντήρησης του γλυκόλης;
Όχι. Η επιλογή ανοξείδωτου χάλυβα μπορεί να προσφέρει αντοχή σε συγκεκριμένους μηχανισμούς διάβρωσης, αλλά το υγρό εξακολουθεί να υπόκειται σε αλλοίωση λόγω θερμοκρασίας και οξυγόνου. Πρέπει επίσης να ελέγχονται τα χλωρίδια, οι αποθέσεις, οι σφραγίδες και τα εξαρτήματα. Το πρωτόκολλο ανάλυσης εξαρτάται από το υγρό και τις συνθήκες λειτουργίας, και όχι από το αν η σωλήνωση είναι από χαλκό ή ανοξείδωτο. Μια γλυκόλη που δεν πληροί τις προδιαγραφές πρέπει να διορθωθεί ή να αντικατασταθεί και στις δύο περιπτώσεις.
