Soleflüssigkeit

Solekonzentration

Um Frostschäden am Verdampfer der Wärmepumpe zu verhindern, ist dem Wasser auf der Wärmequellenseite ein Frostschutzmittel zuzusetzen. Bei erdverlegten Rohrschlangen ist aufgrund der im Kältekreislauf auftretenden Temperaturen eine Frostsicherung von ‑14 °C bis -18 °C erforderlich. Zur Anwendung kommt ein Frostschutzmittel auf Monoethylenglykol-Basis. Die Solekonzentration bei einer Erdverlegung beträgt 25 bis maximal 30 Volumen-%.

Als Wärmeträgermedien wird ein Gemisch aus Wasser und einem Frostschutzmittel eingesetzt, um einen tieferen Gefrierpunkt zu erzielen. In der überwiegenden Zahl der Anlagen in Deutschland, Österreich und der Schweiz wird Ethandiol (Ethylenglykol) als Frostschutzmittel eingesetzt.

HINWEIS
Behörden stellen immer höhere Anforderungen an die Umweltverträglichkeit von Soleflüssigkeiten. Insbesondere die unbekannte Zusammensetzung von beigefügten Inhibitoren z.B. zum Korrosionsschutz werden kritisch gesehen. In Deutschland können nur noch Wärmeträgermedien aufgenommen werden, die Additive der WGK 1 mit weniger als 3 Massen-% enthalten. Additive der WGK 2 und 3 und nicht sicher bestimmte Stoffe dagegen dürfen auch unterhalb der Berücksichtigungsgrenze (nach Anlage 1 AwSV) von 0,2 Massen-% nicht zugesetzt sein. Geeignete Soleflüssigkeiten werden in einer Positivliste der “Bund/Länder Arbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA)” zusammengefasst und können auf deren Internetseite unter https://www.lawa.de/Publikationen-363-Waermetraeger,-Erdwaerme-.html eingesehen werden.

Empfohlen wird daher der Einsatz von reinem Monoethylenglykol, wenn sichergestellt werden kann, dass es im Betrieb aufgrund eines geschlossenen Solekreises zu keiner permanenten Zufuhr von Sauerstoff kommt (z.B. AFN 824, AFN 825).

HINWEIS
Aufgrund der Werkstoffauswahl des Solezubehörs kann bei Dimplex-Wärmepumpen das umweltverträglichere Ethylen- und Propylenglykol ohne Korrosionsschutzinhibitoren eingesetzt werden.

Name	Synonym	Chemische Formel

Name	Synonym	Chemische Formel
Ethandiol	Ethylenglykol	C₂H₆O₂
1,2-Propandiol	Propylenglykol	C₃H₈O₂
Ethanol	Äthylalkohol	C₂H₅OH

Tabelle: Zugelassene und von Dimplex empfohlene Frostschutzmittel

HINWEIS
Die Leistungsdaten der Wärmepumpen werden mit Ethylenglykol (25 %) aufgenommen. Propylenglykol und Ethylalkohol können auch eingesetzt werden, über die Auswirkungen auf Leistung und Leistungszahl liegen keine Messungen vor.

Die folgenden Frostschutzmittel werden aufgrund fehlender Langzeiterfahrung nicht freigegeben:

„Thermera", das auf der Basis von Betain hergestellt wird und unter Umweltgesichtspunkten nicht unumstritten ist.
"Tyfo-Spezial ohne Korrosionsschutzinhibitoren", da dieses Frostschutzmittel Buntmetalle wie z.B. Kupfer angreift.
"Tyfo Spezial mit Korrosionsschutzinhibitoren", da dieses von unseren Lieferanten nicht offiziell freigegeben wird und so aggressiv ist, dass es bei Leckagen zur Korrosion an der Blechverkleidung führt.

Abbildung: Gefrierkurve von Monoethylenglykol/Wasser-Gemischen in Abhängigkeit der Konzentration

Druckabsicherung
Bei ausschließlichem Wärmeentzug aus dem Erdreich können Soletemperaturen zwischen ca. 5 °C und ca. +20 °C auftreten. Aufgrund dieser Temperaturschwankungen kommt es zu einer Volumenänderung von ca. 0,8 bis 1 % des Anlagenvolumens. Um den Betriebsdruck konstant zu halten ist ein Ausdehnungsgefäß mit einem Vordruck von 0,5 bar und einem max. Betriebsdruck von 3 bar einzusetzen.

Füllen der Anlage
Das Füllen der Anlage sollte unbedingt in folgender Reihenfolge vorgenommen werden:

Mischen der erforderlichen Frostschutzmittel-Wasser-Konzentration in einem externen Behälter
Prüfen der vorab gemischten Frostschutzmittel-Wasser-Konzentration mit einem Frostschutzprüfer für Ethylenglykol
Füllen des Solekreislaufes (max. 2,5 bar)
Entlüften der Anlage (Mikroblasenabscheider einbauen)

Relativer Druckverlust
Der Druckverlust im Solekreislauf ist abhängig von der Temperatur und vom Mischungsverhältnis. Mit sinkender Temperatur und steigendem Anteil Monoethylenglykol steigt der Druckverlust der Sole an.

Abbildung: Relativer Druckverlust von Monoethylenglykol/Wasser-Gemischen gegenüber Wasser in Abhängigkeit der Konzentration bei 0 °C und –5 °C

Rohr DIN 8074 (PN 12,5) [mm]	Volumen je 100 m [l]	Frostschutz je 100 m [l]	Max. Soledurchsatz [l/h]

Rohr DIN 8074 (PN 12,5) [mm]	Volumen je 100 m [l]	Frostschutz je 100 m [l]	Max. Soledurchsatz [l/h]
25 x 2,3	32,7	8,2	1100
32 x 2,9	53,1	13,3	1800
40 x 3,7	83,5	20,9	2900
50 x 4,6	130,7	32,7	4700
63 x 5,8	207,5	51,9	7200
75 x 6,9	294,2	73,6	10800
90 x 8,2	425,5	106,4	15500
110 x 10	636	159	23400
125 x 11,4	820	205	29500
140 x 12,7	1031	258	40000
160 x 12,7	1344	336	50000

Tabelle: Gesamtvolumen und Menge Frostschutz je 100 m Rohr für PE-Rohre und eine Frostsicherheit bis -14 °C