Czynnik grzewczy w instalacji solarnej
1. Wprowadzenie
Specyfika instalacji solarnych wymaga stosowania niezamarzającego płynu jako czynnika grzewczego, co wyklucza stosowanie wody jak to ma miejsce w przypadku klasycznej instalacji zasilanej kotłem c.o. Uwarunkowane jest to możliwością znaczącego spadku temperatury poniżej 00C przy braku nasłonecznienia, co doprowadziłoby do zamarznięcia wody i tym samym uszkodzenia instalacji. Zazwyczaj jako czynnik grzewczy stosowane są wodne roztwory glikoli, które nie zamarzają przy temperaturze dochodzącej do -350C. Nie różnią się one znacząco właściwościami cieplnymi, jednakże toksycznością, co powoduje że wybór odpowiedniego roztworu glikolu umożliwi zmniejszenie zagrożenia dla zdrowia wykonawcy podczas napełniania instalacji lub okresowej wymianie czynnika grzewczego.
2. Charakterystyka wodnych roztworów glikoli.
Wodne roztwory glikoli wykorzystywane są jako niezamarzające medium przenoszące ciepło z kolektorów słonecznych do odbiorników. Glikol jest związkiem organicznym, który zalicza się do grupy alkoholi. W czystej postaci jest to bezzapachowa, bezbarwna, oleista ciecz o wysokiej lepkości i słodkawym smaku. Na rynku instalacyjnym dostępne są dwa rodzaje wodnych roztworów glikoli przeznaczonych do instalacji grzewczych i chłodniczych: propylenowy (rysunek 1) i etylenowy.
Właściwości cieplne tych substancji niewiele się różnią (przykładowo współczynnik przewodzenia glikolu etylenowego wynosi λ=0,27 W/mK, glikolu propylenowego λ=0,23 W/mK), dlatego też nie są one głównym kryterium stosowanym przy ich wyborze. Z punktu widzenia wykonawcy istotny wpływ na wybór czynnika grzewczego ma jego cena, która w przypadku glikolu etylenowego (m. in. popularny płyn „Borygo”) będzie niższa niż glikolu propylenowego. Jednakże, należy uwzględnić wpływ tych substancji na środowisko oraz życie i zdrowie człowieka, które w tym przypadku jest zupełnie odmienne dla glikolu etylenowego w porównaniu z propylenowym. Glikol etylenowy jest substancją niebezpieczną oraz wykazuje toksyczność w stosunku do całego organizmu ludzkiego. Powoduje silne uszkodzenie ośrodkowego układu nerwowego, rdzenia kręgowego, nerek i wątroby. Drażni błony śluzowe i oczy. Dawka śmiertelna glikolu etylenowego wynosi LD50= 4700 mg/kg (szczur, doustnie), podczas gdy w przypadku glikolu propylenowego wynosi ona LD50=23000mg/kg (szczur, doustnie). Oznacza to, że glikol propylenowy jest ok. 5-krotnie mniej toksyczny od etylenowego. Dodatkowo w przeciwieństwie do glikolu etylenowego wg. przepisów krajowych glikol propylenowy nie jest sklasyfikowany jako substancja niebezpieczna. Dlatego, też zaleca się aby z uwagi na poszanowanie zdrowia i komfortu pracy wykorzystywać wodny roztwór glikolu propylenowego jako czynnik grzewczy w instalacji solarnej.
3. Podsumowanie
Zbliżone właściwości cieplne i fizykochemiczne wodnych roztworów glikoli nie wpływają w znaczący sposób na pracę instalacji solarnej. Większa toksyczność glikolu etylenowego od propylenowego powoduje, że zaleca się stosowanie tego drugiego. Wyższa cena glikolu propylenowego nie powinna stać na przeszkodzie jego wykorzystania jako czynnika grzewczego , w szczególności z uwagi na fakt stosunkowo niewielkiej (w porównaniu z glikolem etylenowym) szkodliwości dla zdrowia i komfortu pracy. Dodatkowo, instalacja solarna poprzez wykorzystanie energii promieniowania słonecznego wpływa na zmniejszenie stopnia zanieczyszczenia środowiska, dlatego też zastosowanie w niej toksycznych substancji negatywnie wpływa na ekologiczny aspekt inwestycji.