Definicja techniczna
Współczynnik załamania światła to miara określająca, jak bardzo światło zmienia kierunek, czyli ulega załamaniu, podczas przechodzenia przez płyn w instalacji grzewczej. Wyraża się go jako stosunek, dlatego zazwyczaj jest bezwymiarowy, a nie podawany w jednostkach takich jak mg/L.
Współczynnik załamania światła płynu zmienia się w zależności od jego składu i stężenia rozpuszczonych w nim substancji. W instalacjach grzewczych i chłodniczych jest szczególnie przydatny do oceny płynów zawierających środki przeciw zamarzaniu lub produkty do przenoszenia ciepła na bazie glikolu, ponieważ wzrost stężenia glikolu powoduje przewidywalną zmianę współczynnika załamania światła, gdy pomiar jest wykonywany w kontrolowanych warunkach.
Firma Fernox stosuje refraktometrię specjalnie w instalacjach zawierających glikol. Jej refraktometr mierzy załamanie światła w roztworach środków przeciw zamarzaniu na bazie glikolu, a w przypadku płynów Fernox do przenoszenia ciepła odczyty refraktometru służą do sprawdzania stężenia i odpowiadającego mu poziomu ochrony przed zamarzaniem. (Fernox)
Uproszczona definicja
Współczynnik załamania światła określa, jak światło załamuje się podczas przechodzenia przez płyn w instalacji.
W instalacjach grzewczych zawierających glikol lub środek przeciw zamarzaniu pomiar ten może pomóc ustalić, jakie jest stężenie glikolu, a tym samym, czy instalacja zapewnia oczekiwany poziom ochrony przed zamarzaniem.
Współczynnik załamania światła ma szczególne znaczenie w instalacjach zawierających płyny do przenoszenia ciepła na bazie glikolu, takich jak pompy ciepła, ogrzewanie podłogowe, systemy solarne lub inne instalacje wymagające ochrony przed zamarzaniem.
Fernox podaje, że poziom ochrony przed zamarzaniem zapewnianej przez płyny do wymiany ciepła na bazie glikolu można sprawdzić za pomocą refraktometru. Na przykład Fernox HP-5c jest przeznaczony do pracy przy określonych stężeniach, a zwiększanie stężenia produktu zapewnia coraz większą ochronę przed zamarzaniem.
Nietypowy lub nieoczekiwany wynik pomiaru współczynnika załamania światła może wskazywać na:
Niewystarczające stężenie glikolu, skutkujące niewystarczającą ochroną przed zamarzaniem.
Nadmierne stężenie glikolu w porównaniu z założoną specyfikacją systemu.
Rozcieńczenie spowodowane uzupełnieniem systemu wodą.
Utrata płynu zawierającego glikol, a następnie uzupełnienie układu nieuzdatnioną wodą.
Nieprawidłowe początkowe wymieszanie lub dozowanie skoncentrowanego płynu do wymiany ciepła.
Wprowadzenie innego płynu lub substancji chemicznej, która zmieniła skład wody w systemie.
Zmiany właściwości płynu do wymiany ciepła od czasu poprzedniego badania.
Stężenie niezgodne z założoną specyfikacją produktu.
Utrzymywanie prawidłowego stężenia glikolu jest ważne, ponieważ jego niewystarczające stężenie może narazić system na zamarznięcie w warunkach niskiej temperatury. Ma to szczególne znaczenie w przypadku urządzeń zewnętrznych lub częściowo zewnętrznych, takich jak pompy ciepła typu powietrze–woda i instalacje solarne.
Niewystarczająca ochrona przed zamarzaniem może przyczyniać się do:
Zamarzanie wody w odsłoniętych przewodach rurowych lub podzespołach.
Uszkodzenia wymienników ciepła i przewodów rurowych spowodowane rozszerzaniem się.
Pęknięcia lub nieszczelności.
Utrata cyrkulacji.
Uszkodzenia pomp i innych podzespołów.
Wyłączenie lub awaria systemu podczas mrozów.
Jednak większa ilość glikolu nie zawsze oznacza lepsze działanie. Produkty do wymiany ciepła są przeznaczone do pracy w określonych zakresach stężenia. Na przykład produkt Fernox HP-5c ma określony zakres stężenia roboczego i odpowiadające mu poziomy ochrony przed zamarzaniem, co pokazuje, dlaczego wynik pomiaru współczynnika załamania światła należy interpretować w odniesieniu do konkretnego stosowanego produktu.
Współczynnik załamania światła może zatem stanowić szybki i przydatny sposób sprawdzenia, czy krążący płyn nadal odpowiada oczekiwanemu stężeniu glikolu i wymaganej ochronie przed zamarzaniem.
Współczynnika załamania światła zazwyczaj nie należy oceniać w oderwaniu od innych czynników, a jedna uniwersalna wartość współczynnika załamania światła nie jest odpowiednia dla każdego systemu grzewczego.
Prawidłowa wartość zależy w dużej mierze od:
Zastosowany rodzaj glikolu lub płynu do wymiany ciepła.
Docelowe stężenie produktu.
Wymagana temperatura ochrony przed zamarzaniem.
Specyfikacja producenta.
Temperatura, w której dokonywany jest pomiar.
Inne substancje chemiczne rozpuszczone w płynie.
Różne płyny mogą mieć różne właściwości refraktometryczne, co oznacza, że konkretnego odczytu nie można po prostu przeliczyć na uniwersalną wartość procentową glikolu bez znajomości rodzaju płynu i odpowiedniej zależności kalibracyjnej.
Na przykład Fernox Solar S1 to gotowy do użycia płyn do wymiany ciepła na bazie monopropylenoglikolu o określonym współczynniku załamania światła wynoszącym 1.381–1.385, podczas gdy inne płyny Fernox do wymiany ciepła są oferowane w różnych stężeniach i mają różne specyfikacje.
Ważne jest również, aby odróżnić współczynnik załamania światła od stężenia glikolu:
Współczynnik załamania światła to faktycznie mierzona właściwość fizyczna.
Stężenie glikolu można obliczyć lub oszacować na podstawie tego pomiaru, jeśli znany jest rodzaj płynu i jego charakterystyka kalibracyjna.
Ochronę przed zamarzaniem można następnie określić na podstawie stężenia, zgodnie z danymi producenta konkretnego płynu przenoszącego ciepło.
Współczynnik załamania światła należy zatem interpretować w kontekście znanego płynu przenoszącego ciepło, docelowego stężenia, wymaganej ochrony przed zamarzaniem, specyfikacji produktu i wcześniejszych wyników badań.
