Анализ хладоносителя системы холодоснабжения

Здравствуйте.
Рады приветствовать вас на сайте Союза «Федерация судебных экспертов».
Вы обратились с задачей, которая находится на стыке химии и холодильной техники. Хладоноситель (водный раствор пропиленгликоля) циркулирует по замкнутому контуру, передавая холод от чиллера (установка Trane RTAF 355 HE) к потребителям (фармацевтические помещения). Недостаточный расход холода может быть связан с изменением свойств хладоносителя: снижение концентрации пропиленгликоля (замерзание или повышение вязкости), загрязнение (продукты коррозии, отложения), изменение pH (коррозия труб), наличие воздуха (кавитация). Анализ позволит проверить соответствие фактического состава хладоносителя требованиям ТУ 2422-015-11490846-08 (40% пропиленгликоль) и выявить отклонения, которые могли повлиять на работу системы холодоснабжения. Давайте разберём всё по порядку.
Стоимость анализа
Цена зависит от количества определяемых показателей (концентрация пропиленгликоля, pH, плотность, температура замерзания, содержание коррозионных ионов (хлориды, сульфаты, железо), наличие механических примесей, биологических загрязнений). Базовый анализ хладоносителя системы холодоснабжения (определение концентрации пропиленгликоля рефрактометрическим методом, плотности, pH, внешнего осмотра) стоит от 8 000 до 12 000 рублей за один образец. Расширенный анализ (добавляются определение температуры замерзания (криоскопическим методом), содержание хлоридов, сульфатов, железа, общей жёсткости, щёлочности, цветности, мутности) – от 15 000 до 25 000 рублей. Полный анализ с определением содержания кислорода, растворённых газов, микробиологических показателей (бактерии, биоплёнка), а также идентификацией продуктов деградации пропиленгликоля (кислоты, альдегиды) – от 25 000 до 40 000 рублей. Если требуется отбор проб непосредственно из системы (на заводе) – дополнительные 10 000 – 15 000 рублей за выезд (включая пробоотборники). Дешевле 5 000 рублей – это, как правило, только измерение плотности ареометром без определения концентрации, что не позволяет оценить пригодность хладоносителя.
Сроки проведения
Стандартный срок выполнения базового анализа одного образца составляет от 2 до 4 рабочих дней. Расширенный анализ – от 5 до 7 рабочих дней. Полный анализ с микробиологией (требует инкубации 3–5 дней) – от 7 до 10 рабочих дней. Срочный анализ (до 1–2 рабочих дней) возможен с надбавкой 40-50% только для базовых показателей. Судебная экспертиза (если потребуется) – от 10 до 14 дней.
Какие документы необходимы
Для проведения анализа вам понадобятся:

• Образец хладоносителя (водный раствор пропиленгликоля) объёмом не менее 0,5–1 литра, отобранный из системы холодоснабжения (желательно из расширительного бака или через сливной кран после длительной циркуляции). Тару – чистую пластиковую или стеклянную бутылку (из-под питьевой воды, тщательно промытую).
• Акт отбора проб (обязателен для доказательной базы) – с указанием даты, места отбора (точка врезки), температуры хладоносителя, давления, кто отбирал, подписи двух лиц.
• Технические условия (ТУ 2422-015-11490846-08) на хладоноситель «Пропиленгликоль 40%» – для сравнения фактических показателей с паспортными.
• Паспорт качества (сертификат) на исходный хладоноситель (партия, которой заполняли систему) – чтобы знать исходные параметры (плотность, pH, концентрацию).
• Схема системы холодоснабжения – чтобы понять, где отбиралась проба (подача/обратка, после чиллера, перед потребителями).
• Журнал эксплуатации системы – записи о доливе воды, замене хладоносителя, ремонтах.
• Для судебной экспертизы (если спор с поставщиком или подрядчиком) – определение суда.

Без акта отбора пробы и ТУ лаборатория выдаст только цифры (плотность, pH, концентрацию), но не сможет сделать вывод «соответствует или не соответствует требованиям». Для диагностики поломки это может быть достаточно, но для суда – нет.
Как провести. Общие правила и процедура
Процедура анализа хладоносителя системы холодоснабжения включает несколько этапов – от визуальной оценки до инструментальных измерений.
Этап 1 – Внешний осмотр образца. Эксперт оценивает цвет (прозрачный, мутный, жёлтый, коричневый), наличие осадка, хлопьев, взвешенных частиц, маслянистой плёнки. Нормальный раствор пропиленгликоля 40% – прозрачный, бесцветный или слегка желтоватый. Мутность, коричневый цвет, осадок указывают на коррозию труб, загрязнение маслом из компрессора или биологическое обрастание.
Этап 2 – Определение концентрации пропиленгликоля. Основной метод – рефрактометрия (показатель преломления зависит от концентрации). Эксперт капает раствор на призму рефрактометра, считывает показатель преломления, пересчитывает на массовую долю (%). Альтернатива – денсиметрия (плотность). По ТУ для 40% пропиленгликоля плотность при 20°C должна быть 1,038–1,042 г/см³. Отклонение вниз (например, 1,025) означает разбавление водой (снижение концентрации до 25–30%). Это критично: при концентрации ниже 30% резко возрастает вязкость при низких температурах и снижается теплоотдача, а также возможно замерзание при отрицательных температурах.
Этап 3 – Определение температуры замерзания (криоскопическим методом). Образец охлаждают в пробирке с мешалкой, фиксируют температуру начала кристаллизации. Для 40% пропиленгликоля температура замерзания около –25°C. Если она выше (например, –10°C), значит концентрация занижена – это объясняет недостаток холода (при работе чиллера с низкой температурой испарения хладагент может замерзнуть в испарителе или ухудшиться теплопередача).
Этап 4 – Определение pH (кислотности). pH-метром или индикаторными полосками. Для пропиленгликоля 40% нейтральный pH 6,5–8,0. Отклонение в кислую сторону (pH < 5,5) – признак деградации пропиленгликоля (образование молочной, муравьиной кислот) или попадания кислотного конденсата из системы. Кислая среда вызывает коррозию стали труб и теплообменников, что приводит к забивке фильтров и снижению расхода. Отклонение в щелочную сторону (pH > 9) – возможно, добавление щелочных ингибиторов коррозии, но избыток щёлочи тоже вреден.
Этап 5 – Определение содержания хлоридов, сульфатов и железа. Хлориды (Cl⁻) и сульфаты (SO₄²⁻) ускоряют коррозию. Их определяют ионной хроматографией или титрованием (аргентометрия для хлоридов). Норматив для систем холодоснабжения – хлориды менее 50 мг/л, сульфаты менее 100 мг/л. Превышение – признак подпитки системы водопроводной водой (без обессоливания). Железо (Fe общее) – продукт коррозии стальных труб. Норма – менее 1 мг/л. Повышенное железо (3–10 мг/л) забивает фильтры, снижает теплоотдачу, окрашивает раствор в жёлто-коричневый цвет.
Этап 6 – Определение жёсткости и щёлочности. Общая жёсткость (Ca + Mg) – не более 1 мг-экв/л. Повышенная жёсткость – накипь в теплообменнике чиллера, снижение теплопередачи. Щёлочность (карбонатная) – не более 5 мг-экв/л. Высокая щёлочность приводит к выпадению карбонатных отложений.
Этап 7 – Микробиологический анализ (по запросу). В застойных зонах и при наличии органики (глицерин, пропиленгликоль) могут развиваться бактерии, образующие биоплёнку. Биоплёнка снижает теплопередачу и забивает регуляторы расхода. Посев на питательные среды (общее микробное число, грибы, железобактерии). Норматив для технических жидкостей – ОМЧ не более 10³ КОЕ/мл. Превышение – требует биоцидной обработки.
Этап 8 – Интерпретация результатов для диагностики поломки. Эксперт сопоставляет отклонения с проблемой «недостаточный расход холода»:

• Снижение концентрации пропиленгликоля (менее 35%) → повышение вязкости при рабочих температурах → падение расхода через насосы и теплообменники → недостаток холода.
• Заниженная температура замерзания (выше –15°C) → возможно замерзание в испарителе чиллера → блокировка потока.
• Повышенное содержание железа, хлоридов, мутность → забивка фильтров и теплообменников → снижение расхода.
• pH ниже 5,5 → коррозия → отложения оксидов железа → снижение сечения труб.
• Наличие масла (маслянистая плёнка) – утечка масла из компрессора чиллера → масло забивает испаритель и снижает теплопередачу.

Какие трудности могут возникнуть
Их несколько, и я перечислю самые частые.
Трудность 1 – Проба отобрана неправильно (из статичной зоны, без пролива). Если взять пробу из расширительного бака, где жидкость стоит, она не будет отражать состав циркулирующего хладоносителя. Нужно отбирать после насоса (на подаче) или после длительной работы системы. Эксперт должен описать в акте точку отбора. Анализ хладоносителя системы холодоснабжения по неправильно отобранной пробе даст ложные выводы.
Трудность 2 – Отсутствие исходных данных (ТУ и паспорта качества). Без ТУ 2422-015-11490846-08 эксперт не знает, какой должна быть плотность, pH, концентрация. Он измерит фактические значения, но не сможет сказать «соответствует». Для диагностики поломки это не страшно (вы увидите, что концентрация 25% вместо 40% – и так ясно), но для суда или для претензии к поставщику нужно ТУ.
Трудность 3 – Сложность отличить деградацию пропиленгликоля от заводского брака. При длительной эксплуатации (более 3–5 лет) пропиленгликоль окисляется кислородом воздуха, образуя органические кислоты, что снижает pH. Эксперт может измерить кислотное число. Если оно выше 0,5 мг КОН/г – жидкость требует замены. Но если система новая, а pH низкий – это заводской брак исходного хладоносителя.
Трудность 4 – Влияние примесей от других систем (масло из компрессора). В чиллере Trane RTAF 355 HE хладагент (R134a или другой) и масло могут попасть в контур хладоносителя при разрыве теплообменника. Эксперт обнаружит масло (ИК-спектроскопия). Это серьёзная поломка – замена испарителя. Анализ покажет масло, но не укажет причину (заводской дефект или нарушение эксплуатации). Нужно дополнительное исследование.
Трудность 5 – Высокая концентрация хладоносителя (50% вместо 40%). Иногда персонал доливает концентрат вместо приготовления раствора. При 50% пропиленгликоля вязкость при низких температурах выше, чем при 40%, что может снизить расход. Эксперт обнаружит повышенную плотность.
Трудность 6 – Необходимость сравнивать с данными до аварии. Если у вас нет архивных анализов хладоносителя (при заполнении системы), трудно сказать, что изменилось. Эксперт может только констатировать текущее состояние. Поэтому на фармацевтических заводах следует вести журнал анализов хладоносителя (раз в полгода). Если журнал не ведётся – это уже нарушение правил эксплуатации.
Где провести в Москве
В Москве анализ хладоносителей (водных растворов этиленгликоля, пропиленгликоля, солей) проводят: аккредитованные лаборатории при теплоэнергетических центрах (например, «Мосэнерго», «Российский теплотехнический институт»), химические лаборатории («ЭкоСтандарт», «Аналит-Эксперт», «Центр независимых химических экспертиз»), а также лаборатории систем кондиционирования и холодоснабжения. Союз «Федерация судебных экспертов» сотрудничает с аккредитованной химической лабораторией, имеющей рефрактометр, криоскоп, pH-метр, ионный хроматограф, атомно-абсорбционный спектрометр (для железа). Мы организуем отбор проб на вашем объекте (выезд эксперта на фармацевтический завод) или принимаем пробы, доставленные в наш офис (адрес на сайте). Офис находится в Москве.
Общие правила и процедура проведения (коротко)
Вот пошаговый план для вас:

1. Остановите насосы, снимите давление, отберите пробу хладоносителя из сливного крана на подающем трубопроводе (после чиллера) в чистую бутылку (1 литр). Пролейте систему в течение 5–10 минут перед отбором. Обязательно составьте акт отбора с указанием даты, места, температуры, давления, подписью двух представителей завода.
2. Сфотографируйте точку отбора и внешний вид хладоносителя (цвет, прозрачность) сразу после отбора.
3. Приложите к акту копию ТУ 2422-015-11490846-08 (если есть) и паспорт качества на исходный хладоноситель.
4. Доставьте пробу в лабораторию (или вызовите эксперта для отбора). Храните в холодильнике (не замораживать) не более 2–3 дней.
5. Заключите договор на анализ хладоносителя системы холодоснабжения. Укажите, какие показатели нужны (базовые или расширенные) и цель (диагностика чиллера Trane).
6. Лаборатория проведёт анализ (2–7 дней). Вы получите протокол с фактическими значениями: концентрация пропиленгликоля (%), плотность, pH, температура замерзания, содержание хлоридов, сульфатов, железа, жёсткости, мутность, цветность.
7. Наш эксперт (холодильщик или химик-технолог) проанализирует результаты и даст заключение: является ли состояние хладоносителя причиной недостаточного расхода холода (например, «концентрация пропиленгликоля составляет 28%, что привело к повышению вязкости и снижению теплопередачи, а также создаёт риск замерзания в испарителе чиллера»). Это заключение поможет сервисной службе или вам самим принять решение: заменить хладоноситель, провести химическую промывку системы, устранить коррозию.
8. При необходимости (судебный спор с подрядчиком, который залил некачественный раствор) используйте протокол и заключение в суде.

Помните, что анализ хладоносителя системы холодоснабжения – это не панацея, но важный элемент диагностики. Если концентрация и pH в норме, а холода нет – проблема в чиллере (неисправность компрессора, утечка хладагента, засорение ТРВ). Анализ воды поможет исключить или подтвердить гидравлическую проблему.
За подробной и точной консультацией приглашаем вас в наш офис Союз «Федерация судебных экспертов», адрес которого указан на сайте: https://toveks.ru/contacts