Frostschutzmittel für Kälteanlagen

Ethylenglykol und Propylenglykol schützen Kühlkreise vor Frost, aber nur, wenn die Konzentration stimmt und die Korrosionsinhibitoren noch wirksam sind. Dieser Leitfaden erklärt, wie Sie Glykol in Chiller- und Trockenkühleranlagen auswählen, prüfen und wechseln.

Ein Glykolgemisch ist ein Betriebsmedium und keine einmalige Füllung. Es wird durch Nachfüllungen verdünnt, altert durch Wärme und Sauerstoff und verliert nach und nach seinen Korrosionsschutz. Viele Schäden an Registern und Verdampfern, die wir im Service sehen, beginnen mit Glykol, das jahrelang niemand geprüft hat.

Ethylenglykol und Propylenglykol

Beide Medien senken den Gefrierpunkt von Wasser und werden als Fertiggemisch oder als Konzentrat mit Inhibitorpaket geliefert. Die Wahl hängt vor allem von den Sicherheitsanforderungen und der Betriebstemperatur ab.

Ethylenglykol (MEG)

Ethylenglykol hat bei gleichem Gefrierpunkt bessere Wärmeübertragungseigenschaften und eine geringere Viskosität als Propylenglykol. Anlagen mit Ethylenglykol benötigen daher etwas weniger Pumpenleistung und erreichen eine bessere Leistung der Wärmeübertrager. Beim Verschlucken ist es giftig. Es wird deshalb in Industrie- und Technikkreisen eingesetzt, in denen ein Kontakt mit Lebensmitteln oder Trinkwasser ausgeschlossen ist.

Propylenglykol (MPG)

Propylenglykol ist gering toxisch und wird in der Lebensmittel- und Getränkeverarbeitung, in Pharmaanlagen und überall dort eingesetzt, wo eine Leckage Produkte oder Trinkwasser erreichen könnte. Seine Viskosität steigt bei niedrigen Temperaturen stark an, was den Druckverlust erhöht und die Wärmeübertragung verringert. Für denselben Gefrierpunkt ist eine etwas höhere Konzentration nötig.

Gefrierpunkt und Konzentration

Die Tabelle zeigt ungefähre Gefrierpunkte für Gemische mit Wasser, angegeben in Volumenprozent Glykol. Die Werte handelsüblicher Produkte weichen je nach Inhibitoren und Zusätzen leicht ab. Prüfen Sie deshalb immer das Datenblatt des Herstellers.

Der Gefrierpunkt (Eisflockenpunkt) markiert den Beginn der Eiskristallbildung. Darunter wird das Gemisch zunächst breiig, und der Sprengschutz reicht tiefer als der Gefrierpunkt. In umgewälzten Anlagen blockiert der Eisbrei aber bereits Wärmeübertrager und Pumpen. Die Auslegung sollte sich daher am Gefrierpunkt orientieren und nicht am Sprengschutz.

Wie viel Glykol ist genug

• Wählen Sie einen Gefrierpunkt mindestens 5 K unter der niedrigsten zu erwartenden Medien- oder Außentemperatur.
• Für Trockenkühler im Freien sind in Mitteleuropa Gefrierpunkte von -20 bis -25 °C üblich.
• Bei Prozesskühlern mit niedrigen Vorlauftemperaturen prüfen Sie auch die Verdampfungstemperatur: Das Medium an den Verdampferplatten ist kälter als die Vorlauftemperatur.
• Verwenden Sie keine Konzentrationen über etwa 50 bis 60 Vol.-%: Der Schutz verbessert sich nicht weiter, während Viskosität und Kosten steigen.
• Konzentrationen unter etwa 20 bis 25 % bieten bei vielen Produkten nur schwachen Korrosionsschutz, weil der Inhibitorgehalt zu gering wird.

Unser Glykol Rechner berechnet die Konzentration für einen Ziel-Gefrierpunkt und die Menge Konzentrat, die zur Korrektur einer bestehenden Füllung nötig ist.

Korrosionsinhibitoren

Reines Glykol ist kein Korrosionsschutz. Wenn es altert, vor allem bei hohen Temperaturen und Sauerstoffeintrag, oxidiert es zu organischen Säuren. Der pH-Wert sinkt, und das Medium greift Stahl, Gusseisen, Kupfer und besonders Aluminium und Zink an. Inhibitoren puffern den pH-Wert und bilden Schutzschichten auf den Metalloberflächen.

• Anorganische Inhibitoren (Silikate, Phosphate, Nitrite) wirken schnell, verbrauchen sich aber und können Ablagerungen bilden.
• Inhibitoren auf Basis organischer Säuren (OAT) halten länger und bilden weniger Ablagerungen.
• Hybridpakete verbinden beide Ansätze.

Das Mischen von Produkten verschiedener Hersteller oder mit unterschiedlichen Inhibitorsystemen kann zu Ausfällungen und Gelbildung führen. Nachfüllen sollte man mit demselben Produkt, andernfalls ist die Füllung komplett zu wechseln.

Prüfung vor Ort und im Labor

Vor Ort

Ein Refraktometer mit Skalen für Ethylen- und Propylenglykol zeigt Gefrierpunkt und Konzentration innerhalb einer Minute. Wichtig ist die richtige Skala: Wird ein Propylenglykolgemisch auf der Ethylenskala abgelesen, ist das Ergebnis falsch. Außerdem prüfen wir den pH-Wert mit Teststreifen oder einem Messgerät. Frische inhibierte Glykolgemische haben meist einen pH-Wert von etwa 8 bis 9,5. Werte unter etwa 7,5 deuten auf Alterung und Inhibitorverlust hin. Auch das Aussehen einer Probe verrät viel, also Farbe, Geruch, Trübung und Bodensatz: Eine braune oder schwarze Flüssigkeit mit Partikeln weist auf Korrosion in der Anlage hin.

Im Labor

Wenn die Ergebnisse vor Ort grenzwertig sind oder es um eine teure Anlage geht, kann eine Probe an ein Labor oder an den Glykollieferanten geschickt werden. Typische Analysen umfassen Reservealkalität, Inhibitorgehalt, Metallionen (Eisen, Kupfer, Aluminium) und Abbauprodukte. Das Ergebnis zeigt, ob eine Korrektur mit frischem Konzentrat ausreicht oder ob die gesamte Füllung gewechselt werden muss.

Wechsel und Entsorgung

Glykol wird in der Regel gewechselt, wenn der pH-Wert niedrig ist, die Inhibitoren verbraucht sind, das Medium sichtbar verschmutzt ist oder nach einer Reparatur, bei der große Mengen Wasser in die Anlage gelangt sind. Ein typischer Wechsel umfasst:

1. Ablassen des alten Mediums in Behälter und Erfassen der entnommenen Menge.
2. Spülen des Kreises mit Wasser, Reinigen der Schmutzfänger und bei Bedarf Einsatz eines Reinigungsmittels, das mit den Werkstoffen der Anlage verträglich ist.
3. Befüllen mit einem Fertiggemisch oder Anmischen von Konzentrat mit vollentsalztem oder enthärtetem Wasser in einem Behälter vor dem Befüllen.
4. Entlüften an allen Hochpunkten, Inbetriebnahme der Pumpen und erneutes Entlüften.
5. Messen von Konzentration und pH-Wert nach vollständiger Umwälzung und Dokumentation der Werte.

Gebrauchtes Glykol ist Abfall und muss einem zugelassenen Entsorgungsfachbetrieb übergeben werden. Es darf weder in die Kanalisation noch ins Erdreich gelangen. Die Entsorgungsnachweise sollten bei den Anlagenunterlagen aufbewahrt werden. Mehr zu dieser Leistung finden Sie auf unserer Seite zu Glykol Prüfung und Wechsel.

Einfluss von Glykol auf die Anlagenleistung

Glykol verringert die spezifische Wärmekapazität und erhöht die Viskosität. Bei gleichem Volumenstrom überträgt ein 30-%-Gemisch spürbar weniger Wärme als Wasser, und der Druckverlust in Wärmeübertragern und Rohren steigt. Wird eine Wasseranlage auf Glykol umgestellt oder die Konzentration erhöht, sollten Pumpenleistung und Chillerleistung unter den neuen Bedingungen geprüft werden. Weitere Werte enthält die Glykol Mischtabelle.

Häufige Fragen

Darf ich Ethylenglykol und Propylenglykol mischen?

Das wird nicht empfohlen. Der Gefrierpunkt des Gemischs lässt sich dann kaum noch messen, und die Inhibitorpakete sind möglicherweise nicht verträglich. Ist die Glykolart in einer Anlage unbekannt, sollte vor jedem Nachfüllen eine Probe analysiert werden.

Darf ich Wasser nachfüllen, wenn die Anlage Druck verliert?

Nur in sehr kleinen Mengen. Jeder Liter Wasser senkt die Konzentration. Nach einer größeren Leckage oder Reparatur muss die Konzentration gemessen und mit Konzentrat korrigiert werden.

Wie oft sollte Glykol geprüft werden?

Mindestens einmal jährlich, idealerweise im Herbst vor dem ersten Frost, und immer nach einer Reparatur oder Nachfüllung. Anlagen mit Sauerstoffeintrag oder hohen Temperaturen erfordern häufigere Prüfungen.

Ist Auto-Frostschutz für einen Chiller geeignet?

Nein. Kühlmittel für Fahrzeuge enthalten Zusätze, die für Motoren entwickelt wurden, und können in Plattenwärmeübertragern Ablagerungen bilden. Verwenden Sie Glykolprodukte, die für Heizungs- und Kälteanlagen bestimmt sind.

Wie lange hält eine Glykolfüllung?

Gut inhibierte Medien halten in geschlossenen Anlagen häufig mehrere Jahre. Die tatsächliche Standzeit hängt von Temperatur, Sauerstoffeintrag und Nachfüllungen ab. Regelmäßige Messungen sind daher zuverlässiger als ein festes Wechselintervall.