Technische Definition
Der Brechungsindex gibt an, wie stark das Licht seine Richtung ändert oder gebrochen wird, wenn es die Flüssigkeit im Heizsystem durchdringt. Er wird als Verhältnis ausgedrückt und ist daher normalerweise dimensionslos, statt in Einheiten wie mg/L angegeben zu werden.
Der Brechungsindex einer Flüssigkeit ändert sich je nach ihrer Zusammensetzung und der Konzentration der darin gelösten Stoffe. In Heiz- und Kühlsystemen ist er besonders nützlich, um Flüssigkeiten mit glykolbasierten Frostschutz- oder Wärmeübertragungsprodukten zu beurteilen, da eine steigende Glykolkonzentration unter kontrollierten Bedingungen zu einer vorhersehbaren Änderung des Brechungsindex führt.
Fernox verwendet die Refraktometrie speziell für glykolhaltige Systeme. Sein Refraktometer misst die Lichtbrechung von glykolbasierten Frostschutzlösungen. Bei Fernox-Wärmeübertragungsflüssigkeiten werden Refraktometer-Messwerte verwendet, um die Konzentration und den entsprechenden Frostschutzgrad zu überprüfen. (Fernox)
Vereinfachte Definition
Der Brechungsindex misst, wie das Licht gebrochen wird, wenn es die Flüssigkeit im System durchdringt.
Bei Heizsystemen mit Glykol oder Frostschutzmittel kann dieser Messwert dabei helfen festzustellen, wie hoch die Glykolkonzentration ist und ob das System somit den erwarteten Frostschutz bietet.
Der Brechungsindex ist besonders wichtig bei Systemen mit glykolbasierten Wärmeübertragungsflüssigkeiten, etwa Wärmepumpen, Fußbodenheizungen, Solarthermieanlagen oder anderen Anlagen, die Frostschutz benötigen.
Fernox gibt an, dass sich der Frostschutzgrad seiner glycolbasierten Wärmeträgerflüssigkeiten mit einem Refraktometer überprüfen lässt. Fernox HP-5c ist beispielsweise für den Betrieb mit festgelegten Konzentrationen ausgelegt. Eine höhere Produktkonzentration bietet dabei zunehmend mehr Frostschutz.
Ein ungewöhnliches oder unerwartetes Ergebnis des Brechungsindex kann auf Folgendes hindeuten:
Unzureichende Glykolkonzentration, die zu unzureichendem Frostschutz führt.
Eine im Vergleich zu den vorgesehenen Systemspezifikationen überhöhte Glykolkonzentration.
Verdünnung durch Nachfüllen des Systems mit Wasser.
Verlust glykolhaltiger Flüssigkeit mit anschließendem Ersatz durch unbehandeltes Wasser.
Falsches anfängliches Mischen oder Dosieren der konzentrierten Wärmeträgerflüssigkeit.
Einbringen einer anderen Flüssigkeit oder Chemikalie, die die Zusammensetzung des Systemwassers verändert hat.
Veränderungen der Wärmeträgerflüssigkeit seit einer früheren Prüfung.
Eine Konzentration, die nicht den vorgesehenen Produktspezifikationen entspricht.
Die richtige Glykolkonzentration ist wichtig, da eine unzureichende Konzentration dazu führen kann, dass ein System bei niedrigen Temperaturen einfriert. Dies ist besonders wichtig bei Außenanlagen oder teilweise im Freien installierten Geräten wie Luftwärmepumpen und Solarthermieanlagen.
Unzureichender Frostschutz kann möglicherweise zu Folgendem beitragen:
Einfrieren von Wasser in ungeschützten Rohrleitungen oder Bauteilen.
Durch Ausdehnung verursachte Schäden an Wärmetauschern und Rohrleitungen.
Rissbildung oder Undichtigkeiten.
Ausfall der Zirkulation.
Schäden an Pumpen und anderen Bauteilen.
Abschaltung oder Ausfall der Anlage bei kalter Witterung.
Allerdings ist mehr Glykol nicht automatisch besser. Wärmeübertragungsprodukte sind für den Betrieb innerhalb bestimmter Konzentrationsbereiche ausgelegt. Fernox HP-5c gibt beispielsweise einen Konzentrationsbereich für den Einsatz sowie die entsprechenden Frostschutzstufen an. Das zeigt, warum das Ergebnis des Brechungsindex im Zusammenhang mit dem jeweiligen verwendeten Produkt interpretiert werden muss.
Der Brechungsindex kann daher schnell und zuverlässig Aufschluss darüber geben, ob die zirkulierende Flüssigkeit weiterhin der erwarteten Glykolkonzentration und dem erforderlichen Frostschutz entspricht.
Der Brechungsindex sollte normalerweise nicht isoliert beurteilt werden, und es gibt keinen einzelnen akzeptablen Brechungsindexwert, der für jedes Heizsystem gilt.
Der richtige Wert hängt maßgeblich von Folgendem ab:
Der Typ des verwendeten Glykols oder der Wärmeträgerflüssigkeit.
Die gewünschte Produktkonzentration.
Die erforderliche Frostschutztemperatur.
Die Herstellerangaben.
Die Temperatur, bei der die Messung durchgeführt wird.
Andere im Fluid gelöste Chemikalien.
Verschiedene Fluide können unterschiedliche Brechungsindexeigenschaften aufweisen. Das bedeutet, dass ein bestimmter Messwert nicht einfach in einen allgemeinen Glykol-Prozentwert umgerechnet werden kann, ohne den Fluidtyp und die passende Kalibrierungsbeziehung zu kennen.
Zum Beispiel ist Fernox Solar S1 eine vorgemischte Wärmeträgerflüssigkeit auf Basis von Monopropylenglykol mit einem angegebenen Brechungsindex von 1.381–1.385, während andere Wärmeträgerflüssigkeiten von Fernox mit anderen Konzentrationen und Spezifikationen geliefert werden.
Außerdem ist es wichtig, zwischen Brechungsindex und Glykolkonzentration zu unterscheiden:
Brechungsindex ist die tatsächlich gemessene physikalische Eigenschaft.
Glykolkonzentration kann aus dieser Messung berechnet oder geschätzt werden, wenn die Art der Flüssigkeit und ihre Kalibrierungsmerkmale bekannt sind.
Frostschutz kann anschließend anhand der Konzentration gemäß den Daten des jeweiligen Herstellers der Wärmeübertragungsflüssigkeit bestimmt werden.
Der Brechungsindex sollte daher im Zusammenhang mit der bekannten Wärmeübertragungsflüssigkeit, der vorgesehenen Konzentration, der Frostschutzanforderung, der Produktspezifikation und früheren Prüfergebnissen interpretiert werden.
