FLUID HEAT-CARRIER PREPARATION, AND ITS USE

Abstract: 1. Fluid heat-carrier preparation comprising : a) 25% by weight of polyethyleneglycol having a molecular weight of 180 to 250 and a pour point, determined in accordance with DIN 51 583, of -50 +- 3 degrees C ; b) 20 +- 1% by weight of 1,2-propyleneglycol ; c) 10 to 1000 ppm of polyethyleneoxide having a molecular weight of 4 to 6 . 10**6 ; and d) about 50% by weight of demineralized water.

Description: Flüssige Wärmeträgerzubereitung Die Erfindung betrifft eine flüssige Wärmeträgerzubereitung. Flüssige Wärmeträger werden in den verschiedendsten Anlagen zur Zu- oder Wegführung von Wärme verwendet. Ihre wirtschaftliche Bedeutung wächst mit dem vermehrten Einsatz von Sonnenkollektoren, Wärmepumpen und dergleichen. An flüssige Wärmeträger werden, abgesehen von guter Wärmeleitfähigkeit und hoher spezifischer Wärme, eine Anzahl von weiteren Forderungen gestellt, deren wichtigste sind: 1. Chemische Beständigkeit im gewünschten Druck- und Tempe raturbereich. 2. Niedrige Viskosität über einen weiten Temperaturbereich. 3. Geeignetes Strömungsverhalten. 4. Geringe Toxizität, biologisch abbaubar. 5. Nicht korrodierend. Der am längsten verwendete flüssige Wärmeträger ist selbstverständlich Wasser, dessen Einsatz allerdings nur oberhalb OOC in Frage kommt. Dies gilt im übrigen auch für eine Reihe von organischen Flüssigkeiten, die als Wärmeträger verwendet werden können. Salzlösungen können zwar unterhalb OoC eingesetzt werden, sind aber stark korrosiv und können in den Leitungen Ablagerungen und Krusten bilden. Für Temperaturbereiche, wie sie bei Wärmepumpen, bestimmten Sonnenkollektoren und Klimaanlagen in Frage kommen, werden auch Lösungen von Aethylenglykol oder Propylenglykol in Wasser verwendet. Allerdings ist Aethylenglykol toxisch und die Fliesseigenschaften, d.h. Viskosität und Strömungsverhalten, sind bei beiden Glykolen unbefriedigend. Durch die vermehrte Verwendung von alternativen Energieträgern bestand ein dringender Bedarf für flüssige Wärmeträger mit verbesserten Eigenschaften. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen flüssigen Wärmeträger zu finden, der die Nachteile der bisher verwendeten Wärmeträger nicht aufweist. Es wurde nun eine flüssige Wärmeträgerzubereitung mit verbesserten Eigenschaften gefunden. Diese Zubereitung enthält die folgenden Komponenten: a) 25 Gew.-% Polyäthylenglykol, das ein Molekulargewicht von 180 bis 250 und einen Stockpunkt, gemessen nach DIN 51 583, von -50i3 C aufweist; b) 20+ 1 Gew.-% 1,2-Propylenglykol; c) 10 bis 1000 ppm Polyäthylenoxid, das ein Molekularge wicht von 4 bis 6.106 aufweist; d) etwa 50 Gew.-% entsalzenes Wasser und gegebenenfalls mikrobiocide und/oder Korrosionsschutzmittel. Alle Komponenten der erfindungsgemässen Zubereitung sind bekannt und im Handel erhältlich. Das verwendete Polyäthylenglykol weist ein Molekulargewicht von 180 bis 250, vorzugsweise von 190 bis 210, auf. Die bevorzugt eingesetzten Mengen für Polyäthylenoxid liegen zwischen 30 bis 1000 ppm. Die flüssige Zubereitung kann gewünschtenfalls Korrosionsschutzmittel enthalten. Hierfür werden aus toxikologischen Gründen mit Alkanolaminen neutralisierte Fettsäuren, welche biologisch abbaubar sind, eingesetzt. Als weitere Zusätze kommen mikrobiocide Mittel, wie quaternäre Aminoverbindungen, welche die Ansiedlung und Vermehrung von Mikroorganismen, insbesondere die Schleimbildung in Leitungen und Pumpen, verhindern, in Frage. Die Zubereitung enthält etwa 50 Gew.-% entsalztes Wasser als Komponente d). Dies bedeutet in der Praxis, dass bei der Herstellung der Zubereitung so viel entsalztes Wasser zugegeben wird, dass die Summe aller Komponenten 100 Gew.-% ergibt. Die neue Zubereitung weist gegenüber den bekannten Flüssigkeiten verschiedene,zum Teil überraschende Vorteile auf. Die neue Zubereitung ist unter verschiedensten Bedingungen chemisch beständig, so dass sie ohne weiteres ständig bei Temperaturen von -30 bis +100 C, unter entsprechendem Druck bis 1400C, eingesetzt werden kann. Innerhalb dieses Temperaturbereiches findet auch nach längerer Zeit weder eine Zersetzung der einzelnen Komponenten noch eine Ausscheidung aus der Lösung statt. Die Viskositätseigenschaften der neuen Zubereitung sind ausgezeichnet. Sie sind jenen von Polyäthylenglykol/Wasser und auch Propylenglykol/Wasser überlegen. Beim Mischen von Poly äthylenglykol/PropylenglykolAWasser war zu erwarten, dass Werte, die zwischen jenen der erstgenannten Zweikomponentensystemen liegen, erhalten werden. Ueberraschenderweise wurde nun gefunden, dass die Viskosität, d.h. die Fliesseigenschaften, der erfindungsgemässen Zubereitung viel besser sind als dies anhand der bekannten Viskositätswerte der obengenannten Zweikomponentensysteme erwartet werden konnte. Die Kurven für die kinematische Viskosität in Abhängigkeit von der Temperatur für Polyäthylenglykol/Wasser 50:50 (A), Propylenglykol/Wasser 50:50 (B) und die erfindungsgemässe Zubereitung (C), sind in Figur 1 dargestellt. Es ist, wie bereits oben gesagt, überraschend, dass die Werte für die erfindungsgemässe Wärmeträgerzubereitung sich nicht im Flächenbereich, welcher von den Viskositätskurven der beiden bekannten Mischungen umschlossen wird, befinden, sondern bessere Werte zeigen als dies anhand der darin enthaltenen Komponenten zu erwarten war. Da durch Reduktion des -Reibungsfaktors der Druckabfall Ap in Rohrleitungen bei Verwendung der erfindungsgemässen Zubereitung geringer ist als bei der Verwendung vergleichbarer bekannter Wärmeträgerflüssigkeiten, kann bei gleicher Pumpenleistung eine grössere Menge der erfindungsgemässen Zubereitung transportiert werden, was einen grösseren Wärmeaustausch bewirkt. Alternativ kann bei gleicher Pumpenleistung der Querschnitt der Leitungen vermindert werden. Selbstverständlich kann eine Wärmeaustauscheranlage mit der neuen Zubereitung bei gleichbleibender ausgetauschter Wärmemenge und gleichbleibendem Leitungsdurchmesser, verglichen mit bekannten WÅa meträgerflüssigkeiten, mit kleinerer Pumpenleistung betrieben werden. In Figur 2 werden die Korrekturfaktoren für eine gegebene Pumpe, einerseits für ein Gemisch Propylenglykol/ Wasser 50:50 und andererseits für die erfindungsgemässe Zubereitung miteinander verglichen, wobei die vorteilhaften Eigenschaften der erfindungsgemässen Zubereitung eindeutig sind. Die Kurven von Figur 2 wurden mit einer Pumpe mit einem Rotor mit einem Durchmesser von 0,052 m bei einer Drehzahl von 1400 pro Minute aufgenommen. Kurve A stellt die Werte für ein Gemisch von Propylenglykol/Wasser und Kurve B für die erfindungsgemässe Zubereitung dar. Es war zwar bekannt, zur Reduktion des Reibungsfaktors von Wasser, z.B. von Löschwasser, hochmolekulare Polyäthylenoxide zu verwenden, jedoch konnte nicht erwartet werden, dass diese auch im Gemisch mit anderen Stoffen, wie Polyäthylenglykol und 1,2-Propylenglykol, ein günstigeres Strömungsverhalten ergeben. Im Gegenteil, es wurde bei einer solchen Kombination eine schlechtere Solvatation und somit ungeeignetere Strömungseigenschaften erwartet. Durch die ausgezeichneten Strömungseigenschaften der erfindungsgemässen Wärmeträgerzubereitung kann mit der gleichen Pumpe eine gegenüber Polyäthylenglykol/Wasser oder Propylenglykol/Wasser um etwa 20 % höhere Pumpenleistung und somit auch ein höherer Wärmetransport erzielt werden. Die neue Zubereitung ist nicht-toxisch, was nicht nur bei der Handhabung eine Rolle spielt, sondern auch bei even tuellen Leckstellen im Wärmesystem von Bedeutung ist. So ist es z.B. bei Wärmepumpen wichtig, dass bei Beschädigung der Leitungen keine giftigen oder schädlichen Substanzen in den Boden, in das Wasser oder z.B. bei Sonnenkollektoren in die Atmosphäre gelangen. Die Zubereitung ist ausserdem nicht brennbar, d.h. ein Flammpunkt kann nicht ermittelt werden. Die erfindungsgemässe Wärmeträgerzubereitung ist nicht korrosiv und gut verträglich mit Leitungs- und Pumpenmaterialien, wie Metallen und Kunststoffen, insbesondere auch mit dem in Wärmeaustauschereinrichtungen verwendeten Kupfer, Polyäthylen, Polypropylen, Melaminharzen, Polymethacrylaten und dergleichen. Die erfindungsgemässen flüssigen Wärmeträgerzubereitungen können zum Wärmetransport im Bereich von -30 bis 000C, unter entsprechendem Druck bis 1400C, insbesondere in Heiz- und Kühlanlagen verwendet werden. Solche Anlagen sind beispielsweise Wärmepumpen, Sonnenkol lektorsysteme, Wärmerückgewinnungs- und Klimaanlagen. Die nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung weiter veranschaulichen. Beispiel 1 Polyäthylenglykol 214,5 (mittleres Molekulargewicht 190 bs 210 > Stockpunkt -470C/-500C) 1,2-Propylenglykol 20,5 Raziol WKS-3 (Raziol Chemie, Nürnberg) 1,0 % Polyäthylenoxid 0,3-10 3 % (Molekulargewicht 5.106) Dodigen 180 (Hoechst AG, Frankfurt) 0,3-10 3 % Entsalztes Wasser auf 100 Herstellung der Zubereitung In 1 % des zu verwendenden Wassers wird die notwendige Menge Polyäthylenoxid gelöst. Die Herstellung dieser Lösung erfolgt durch Vorlegen des Wassers und langsames Einstreuen des Polyäthylenoxides. Als Rührwerk wird ein Anker- oder Propellerrührer verwendet. Die Drehzahl sollte 600 bis 700 upm betragen, diese Rührgeschwindigkeit wird ca. 2 Minuten beibehalten und dann auf ca. 60 upm reduziert und bei dieser Drehzahl ca. 3 Stunden bis zur vollständigen Lösung des Polyäthylenoxides weiter gerührt. Die Restmenge Wasser wird in einem Kessel mit Ankerrührwerk vorgelegt und unter Rühren (ca. 60 upm) der Reihe nach 1,2-Propylenglykol, Polyäthylenglykol, Dodigen 180 und Raziol WKS-3 zugegeben. Nach ca. 15 Minuten Rührzeit wird die wässrige Polyäthylenoxidlösung zugegeben und bis zur vollständigen Verteilung ca. 30 Minuten weiter gerührt. Beispiel 2 Polyäthylenglykol 25,1 (mittleres Molekulargewicht 190 bis 200, Stockpunkt -14700/-500C) 1,2-Propylenglykol 19,9 % Raziol WKS-3 (Raziol Chemie, Nürnberg) 1,0 Polyäthylenoxid (Molekulargewicht 5.106) 0,8.10-3 % Dodigen 180 (Hoechst AG, Frankfurt) 0,3.10-3 % Entsalztes Wasser auf 100 Die Vermischung der einzelnen Komponente erfolgte wie in Beispiel 1 angegeben.

Claims: Patentansprüche 1. Flüssige Wärmeträgerzubereitung, enthaltend a) 25 Gew.-% Polyäthylenglykol, das ein Molekulargewicht von 180 bis 250 und einen Stockpunkt, gemessen nach DIN 51 583, von -50i3 C aufweist; b) 20+ 1 Gew.-% 1,2-Propylenglykol; c) 10 bis 1000 ppm Polyäthylenoxid, das ein Molekularge wicht von 4 bis 6-106 aufweist; und d) etwa 50 Gew.-% entsalztes Wasser. 2. Zubereitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Polyäthylenglykol mit einem Molekulargewicht von 190 bis 210 enthält. 3. Zubereitung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, dass sie 30 bis 1000 ppm Polyäthylenoxid enthält. 4. Zubereitung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein mikro biocides Mittel und/oder ein Korrosionsschutzmittel ent hält. 5. Verwendung der Wärmeträgerzubereitung nach Anspruch 1 in Wärmeübertragungsanlagen. 6. Verwendung nach Anspruch 5 in Wärmepumpen, Sonnenkollek torsystemen, Wärmerückgewinnungs- und Klimaanlagen.

Inventors: VON BURG, HANSPETER
Applicants: SCHELLER AG
Application year: 1980
Main classification: C09K5
IPC codes: C09K5