Παρουσίαση από τον κ. Βασίλειο Ζιντζόβα, CLARIANT

1. Public
Basilios Zintzovas
BU ICS, Heat Transfer Fluids
23.01.2018
Heat Transfer Fluids
SOLAR-THERMAL SECTOR

2. Basilios Zintzovas, BU ICS, Heat Transfer Fluids, 23.01.2018
Απαιτήσεις / ιδιότητες ενός θερμικού υγρού (υγρού μεταφοράς
θερμότητας)
1. Προστασία από πάγο
2. Προστασία από διάβρωση, σκουριά
3. Προστασία από υψηλές θερμοκρασίες
Public2

3. Basilios Zintzovas, BU ICS, Heat Transfer Fluids, 23.01.2018
Απαιτήσεις / ιδιότητες ενός θερμικού υγρού
Οικολογικά χαρακτηριστικά
Public3
- Μη τοξικό
- Μη εύφλεκτο
- Καθόλου ή ελάχιστοι περιβαλλοντικοί κίνδυνοι
- Χρώμα

4. Basilios Zintzovas, BU ICS, Heat Transfer Fluids, 23.01.2018
Θερμικό υγρό: Νερό
– Πλεονεκτήματα:
- Μεγάλη ικανότητα μεταφοράς θερμότητας
- Μη εύφλεκτο
- Χαμηλό κόστος
- Καθόλου οικολογικοί κίνδυνοι
– Μειονεκτήματα:
- Μη προστασία από πάγο
- Διάβρωση
Public4

5. Basilios Zintzovas, BU ICS, Heat Transfer Fluids, 23.01.2018
Θερμικό υγρό: Νερό & Γλυκόλη
– Πλεονεκτήματα
- Προστασία από πάγο
- Kαθόλου ή ελάχιστοι περιβαλλοντικοί κίνδυνοι
- Mή εύφλεκτο
– Μειονεκτήματα
- Αυξάνει σημαντικά τη διαβρωτική ικανότητα του νερού
- Ελαττώνει κάπως την ικανότητα μεταφοράς θερμότητας του νερού
Public5

6. Basilios Zintzovas, BU ICS, Heat Transfer Fluids, 23.01.2018
Θερμικό υγρό: Νερό & Γλυκόλη (2)
Public6

7. Basilios Zintzovas, BU ICS, Heat Transfer Fluids, 23.01.2018
Θερμικό υγρό Νερό-γλυκόλη - με / χωρίς αντιδιαβρωτικά
Public7

8. Basilios Zintzovas, BU ICS, Heat Transfer Fluids, 23.01.2018
Θερμικό υγρό: Νερό + Γλυκόλη + Αναστολείς διάβρωσης + χρώμα
Μη τοξική γλυκόλη: Μονο-προπυλενογλυκόλη (MPG)
– Πλεονεκτήματα:
- Προστασία από πάγο (ανάλογα με την περιεκτικότητα του μίγματος σε γλυκόλη)
- Προστασία από διάβρωση
- Καθόλου ή ελάχιστοι περιβαλλοντικοί κίνδυνοι (εξαρτάται από το είδος γλυκόλης και
των αναστολέων διάβρωσης)
- Το χρώμα επιτρέπει διάγνωση πιθανής βλάβης (τρυπήματος)
– Μειονεκτήματα:
- Ελαττώνει σχετικά την ικανότητα μεταφοράς θερμότητας του νερού.
Public8

9. Basilios Zintzovas, BU ICS, Heat Transfer Fluids, 23.01.2018
Αποτυχίες των ηλιακών συστημάτων που σχετίζονται με το θερμικό υγρό
– Διάβρωση στο σύστημα (η συγκέντρωση των αναστολέων διάβρωσης δεν επαρκεί)
– Καταστροφή από πάγο (η συγκέντρωση της γλυκόλης είναι χαμηλή)
– Θερμική αποικοδόμηση της γλυκόλης (cracking) λόγω υψηλών θερμοκρασιακών φορτίων
(Πολύ θερμές κλιματολογικές συνθήκες, stagnation periods, κλπ.)
Public9

10. Basilios Zintzovas, BU ICS, Heat Transfer Fluids, 23.01.2018
Αποτυχίες των ηλιακών συστημάτων που σχετίζονται με υψηλά
θερμοκρασιακά φορτία
– Λόγω της συνεχώς αυξανόμενης αποδοτικότητας των ηλιακών συλλεκτών, τα θερμικά
υγρά εκτίθενται σε μία σταθερά αυξανόμενη θερμοκρασιακή καταπόνηση.
– Στους συλλέκτες κενού, έχουν μετρηθεί θερμοκρασίες 270οC και πάνω, σε περιόδους
στασιμότητας (stagnation periods).
– Σε τέτοιες συνθήκες μπορεί να συμβεί θερμική αποικοδόμηση της γλυκόλης (cracking).
– Σε ακραίες περιπτώσεις, το cracking των γλυκολών μπορεί να οδηγήσει σε ολικό
μπλοκάρισμα του συλλέκτη και να απαιτήσει δαπανηρό καθάρισμα ή αντικατάσταση του
συλλέκτη.
– Σε λιγότερο ακραίες περιπτώσεις, το cracking της γλυκόλης μπορεί να οδηγήσει σε
ανεπίστρεπτο υποβιβασμό των αντιδιαβρωτικών ικανοτήτων του θερμικού υγρού και
συνεπώς σε αισθητά μικρότερο χρόνο ζωής της μονάδας.
Public10

11. Basilios Zintzovas, BU ICS, Heat Transfer Fluids, 23.01.2018
Γιατί συμβαίνει υπερθέρμανση του θερμικού υγρού
 Αυξανόμενη αποδοτικότητα των ηλιακών συλλεκτών
 Τα ηλιακά συστήματα πρέπει να παράγουν αποτελεσματική θερμότητα σε περιόδους
μικρότερης ηλιοφάνειας (Άνοιξη & Φθινόπωρο)
Υψηλά φορτία το καλοκαίρι
 Επιχορηγήσεις από κυβερνήσεις που σχετίζονται με το μέγεθος της επιφάνειας συλλογής
(Τα συστήματα τείνουν να είναι υπερμεγέθη).
Public11

12. Basilios Zintzovas, BU ICS, Heat Transfer Fluids, 23.01.2018
Παράγοντες που συντελούν στη δημιουργία αδιάλυτων ιζημάτων
(cracking)
– Το cracking των γλυκολών εξαρτάται από ......
 Τη Θερμοκρασία: ειδικά στις περιόδους στασιμότητας (stagnation periods) και σε μακράς
διάρκειας φορτία υψηλών θερμοκρασιών.
 Την ακτίνα των σωλήνων του συλλέκτη
 Τις υψηλότερες συγκεντρώσεις (περιεκτικότητες) της γλυκόλης όταν το νερό εξατμίζεται
στον ηλιακό θερμοσίφωνα.
 Τις ελεύθερες επιφάνειες χαλκού.
Public12

13. Basilios Zintzovas, BU ICS, Heat Transfer Fluids, 23.01.2018
Τι μπορεί να συμβεί όταν ένα θερμικό υγρό υφίσταται θερμική
αποικοδόμηση (cracking)
– Τα αντιδιαβρωτικά μπορούν να καταστραφούν επίσης
– Η θερμική αποικοδόμηση των γλυκολών μπορεί να οδηγήσει σε δημιουργία αδιάλυτων ιζημάτων
παρόμοια με πίσσα.
– Παρατηρείται μία αύξηση στην πίεση λόγω της δημιουργίας προϊόντων αποικοδόμησης
– Ο καφέ χρωματισμός του θερμικού υγρού δείχνει υπερθέρμανσή του. Ωστόσο μπορεί να είναι ακόμη
λειτουργικό.
Public13

14. Basilios Zintzovas, BU ICS, Heat Transfer Fluids, 23.01.2018
Στάδια αποικοδόμησης (cracking) ενός θερμικού υγρού
– Το cracking ξεκινάει με μία σκουρόχρωση του θερμικού υγρού (1.a – 1.c)
– Συνεχιζόμενη θερμική αποικοδόμηση οδηγεί σε περαιτέρω σκουρόχρωση, συνοδευόμενη από οσμή
καμμένου (1.d)
– Τέλος, παρατηρείται σχηματισμός αδιάλυτων προϊόντων αποικοδόμησης, παρόμοια με πίσσα (1.e).
– Μόλις σχηματιστεί το υπόλειμμα που μοιάζει με πίσσα, τείνει να συσσωρεύεται γρήγορα και να
συστέλλει (φράσσει) τη ροή του θερμικού υγρού.
Public14

15. Basilios Zintzovas, BU ICS, Heat Transfer Fluids, 23.01.2018
Η «απάντηση» της Clariant στο πρόβλημα της θερμικής αποικοδόμησης
– Η Clariant μελέτησε τη συμπεριφορά γλυκολών με σημεία ζέσεως ανώτερα της μονο-προπυλενογλυκόλης σε
εργαστηριακή μηχανή, προσομοιάζοντας συνθήκες υπερθέρμανσης παρουσία χαλκού, με σκοπό την επιλογή μιας
γλυκόλης θερμικά σταθερής.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Οπτική επιθεώρηση (Διάρκεια δοκιμής: 72 ώρες)
- Παρατηρηθείσα αύξηση της πίεσης λόγω δημιουργίας προϊόντων
αποκοιδόμησης με χαμηλότερα σ.ζ.
- Υποβολή διαφόρων μετάλλων σε τεστ διάβρωσης (ASTM D 1384)
εμβαπτισμένων στα θερμικά υγρά που είχαν δοκιμαστεί στη
μηχανή θερμικής καταπόνησης.
Αποτέλεσμα: Η δημιουργία του Antifrogen SOL HT conc.
Public15

16. Basilios Zintzovas, BU ICS, Heat Transfer Fluids, 23.01.2018
Αποτελέσματα δοκιμών σε υψηλές θερμοκρασίες
Public16

17. Basilios Zintzovas, BU ICS, Heat Transfer Fluids, 23.01.2018
Αποτελέσματα τεστ ASTM D 1384 σε 2 θερμικά υγρά που είχαν δοκιμαστεί θερμικά.
Product (A) MPG based, Antifrogen SOL HT.
Public17

18. Basilios Zintzovas, BU ICS, Heat Transfer Fluids, 23.01.2018
Antifrogen SOL HT conc.
Το θερμικό υγρό της Clariant για αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες.
– Antifrogen SOL HT conc.:
 Βασίζεται σε γλυκόλες υψηλοτέρων σημείων ζέσεως
 Προσφέρει εξαιρετική προστασία ενάντια στον πάγο και τη διάβρωση
 Αυξημένη σταθερότητα απέναντι στο οξυγόνο και τις υψηλές θερμοκρασίες σε
σύγκριση με την μονο-προπυλενογλυκόλη.
 Αυξημένη αποδοτικότητα του συλλέκτη και μακρύτερο χρόνο ζωής της μονάδας.
Public18

19. Public19
Antifrogen® solar thermal products – facts
Antifrogen® SOLAR
• Βασίζεται σε Μονο-προπυλενογλυκόλη
(MPG)
• Εξαιρετική προστασία από διάβρωση
• Εύρος θερμοκρασιών λειτουργίας:
-28°C to +150°C
• Για εφαρμογές Solar-Thermal (flat plate
collectors and heat pipe systems)
• Εμφάνιση / Χρώμα: κόκκινο
• Ready-to-use mixture (-28 °C)
• Antifrogen® SOLAR Conc. for various
freezing protections
Antifrogen® SOL HT
• Βασίζεται σε γλυκόλες υψηλότερων σ.ζ
• Εξαιρετική προστασία από διάβρωση
• Εύρος θερμοκρασιών λειτουργίας:
-23°C to +200°C
• Stand still temperature: up to +260 °C
• Για ηλιακές εφαρμογές με υψηλά
θερμοκρασιακά φορτία (and vacuum
collectors)
• Εμφάνιση / Χρώμα: Κίτρινο
• Ready-to-use mixture (-23 °C)
• Antifrogen® SOL HT Conc. for various
freezing protections

20. Public20
Antifrogen
SOLAR
336 h
Antifrogen
SOLAR
1000 h
Antifrogen
SOL HT
336 h
Antifrogen
SOL HT
1000 h
Limits
336 h
Copper -0,7 -2,6 -2,2 -3,5 3,6
Soft solder +0,6 -3,2 -1,9 -2,2 11,2
Brass -0,4 -3,2 -2,1 -3,5 3,6
Steel +0,2 +0,2 -0,2 -0,1 3,6
Gray iron +0,3 -4,0 -0,1 +0,4 3,5
Cast aluminum -0,8 -1,2 +1,1 +0,3 10,4
Superior corrosion protection (ASTM D 1384)
Antifrogen® solar thermal products
Given values show the weight loss/increase of the metals in g/m² (acc. to ASTM D 1384, at 88°C, 6 l/h of air); Limits acc.
to ASTM D 3306-05 (Specification for Glycol Base Engine Coolant for Automobile and Light-Duty Service)