Kühlsole
Die Mischung macht's
Kühlsole, oder auch Wärmeträgerflüssigkeit genannt, ist eine wässrige Salzlösung, deren Erstarrungstemperaturen weit unterhalb des Gefrierpunktes von Wasser liegen. Genutzt werden Kühlsolen in der Regel als Kälteträger. Der Erstarrungsbeginn der Kühlsole ist das entscheidende Einsatzkriterium. Abhängig ist der Erstarrungsbeginn von der Konzentration und der Art der gelösten Salze.
Je nach den Erfordernissen wird dabei die bedarfsgerechte Konzentration vorab eingestellt bzw. festgelegt. Dies geschieht durch das Erhöhen oder das Reduzieren des entsprechenden Wasseranteils.
Inhibitoren in den Kühlsolen verhindern Korrosion
Verwendet werden Chloridsolen (einsetzbar bis ungefähr -45 °C) und Carbonatsolen. Erreicht eine Sole die minimal mögliche Temperatur, wird von den eutektischen Solen gesprochen. Ähnlich wie reine Stoffe erstarren diese Solen und sind daher für die Kältespeicherung prädestiniert.
Handelsübliche Solen enthalten Zusätze von Puffersubstanzen und Inhibitoren. Sie verhindern die korrosive Wirkung der Solen und verbessern den pH-Wert. Mit einer unterschiedlichen Einsatzkonzentration kann der Gefrierpunkt individuell bestimmt werden bzw. unterschiedlich weit herabgesetzt werden.
Die Zusammensetzung bestimmt den Wirkungseffekt
Eine Natriumchlorid-Lösung beispielsweise hat ihren niedrigsten Gefrierpunkt bei -21,3 °C. Das ist gleichbedeutend mit dem eutektischen Punkt. Der Gefrierpunkt bei einem Gemisch mit Ethylenglycol (Mischungsverhältnis 50:50) hingegen liegt bei -38 °C. Der Wärmeübergang vermindert sich und die spezifische Wärmekapazität wird auf 3,5 kJ herabgesetzt. Zum Vergleich: Bei reinem Wasser liegt die spezifische Wärmekapazität bei 4,2 kJ. Eine weitere Folge: Beim Ethylengemisch erhöht sich die Viskosität, d.h. das Gemisch ist zähflüssiger. Die Pumpen der Anlagen müssen mehr arbeiten, um die Solen im Fluss zu halten.
Achtung: Kühlsolen auf Chloridbasis sind für bestimmte Materialien wie Chromnickel-Stähle, Aluminium oder Aluminium-Legierungen nicht geeignet.
Spezielle Mischungen aus Alkohol und reinem Wasser
Neben den bereits genannten Gemischen werden teilweise auch spezifische Mischungen aus Wasser und Alkohol (z.B.: Propylenglykol, Ethylenglycol) als Kühlsolen eingesetzt.
Glykole werden vor allem in Metallsystemen eingesetzt, da wässrige Salzlösungen hier eine hohe korrosive Wirkung entwickeln.
Propylenglykol findet vor allem Verwendung in Kühlanlagen der Lebensmittelfertigung und Lebensmittelverarbeitung. Denn hier ist der Einsatz von Ethylenglykol gesetzlich untersagt.
Anwendungsbereiche für Kühlsolen
- Kälteanlagen
- Klima- und Raumkühlanlagen
- Kältespeicheranlagen
- Wärmepumpen respektive bei der Wärmerückgewinnung
- Energietransport (kalt und warm)
- Rückkühl-Systemen
Was sind die Unterschiede zwischen Kältemittel, Kühlsole, Kälteträger und Wärmeträger?
Das Kältemittel ist das Produkt, das durch den Phasenübergang von flüssig zu gasförmig der Umgebung Wärmeenergie entzieht und sich dadurch abkühlt. Es erzeugt somit Kälte. Natürliche Kältemittel sind z.B. Ammoniak, Kohlendioxid, Wasser und Kohlenwasserstoffe, sprich: Diese Substanzen kommen in der Natur vor. Im Gegensatz dazu sind z. B. Fluorkohlenwasserstoffe künstlich hergestellte Kältemittel.
Kühlsole ist ein anderer, etwas veralteter Begriff für Kälteträger. Traditionelle Sole ist eine wässrige Natriumchloridlösung. Somit sind Kühlsolen im klassischen Sinne wässrige Salzlösungen. Aufgrund ihrer Fähigkeit weit unter den Gefrierpunkt des Wassers abgekühlt werden zu können, verwendet man sie zur Kühlung von Anlagen.
Kälteträger und Wärmeträger sind rein physikalisch betrachtet Wärmeenergieträger und bezeichnen das Gleiche. Abhängig von ihrer Anwendung, ob kalte oder warme Temperaturen im Fokus stehen, spricht man entweder von einem Kälte- oder einem Wärmeträger. Sie dienen dazu, Kälte bzw. Wärme zu transportieren und nicht, diese zu erzeugen.
