Chladicí kapaliny pro osobní automobily

Jako nejčastější příčina problémů s motorem se kromě potíží s palivem uvádí selhání jeho chlazení. Přesto se nemrznoucí kapaliny do chladicích systémů vozidel prodávají tak nějak samy a platí to obzvlášť v segmentu čerpacích stanic. Jejich současný vývoj nám přichystal několik záludností a prodejci by o nich měli vědět, aby uměli zákazníkům při jejich nákupu poradit.

Chladicí systém při použití nevhodné (vlevo) a správné (vpravo) chladicí kapaliny.

Před použitím naředit

Chladicí kapaliny pro osobní automobily se prodávají nejčastěji jako nemrznoucí koncentrát (pokud není na etiketě uvedeno jinak) a před použitím do systému je nutné je naředit vodou. Jednak si zákazník může zvolit požadovaný bod tuhnutí a také se tím snižují náklady, neboť si uživatel nekupuje vodu, kterou má obvykle bez problémů k dispozici. Voda přináší k nemrznoucí vlastnosti koncentrátu (glykolu) několik výhod, jako je snížení viskozity, zvýšení tepelné kapacity, ale i paradoxně snížení bodu tuhnutí k nižším záporným hodnotám, neboť až s určitým obsahem vody (okolo 40-50 %) dosahuje koncentrát chladicí kapaliny (glykol) maximální nezámrzné teploty pod -40 °C. Nelze opomenout i ekologický přínos vody po naředění směsi, kdy se z nemrznoucího koncentrátu - glykolu - doposud hořlaviny IV. kategorie, stává díky zvýšení teploty vzplanutí a pěnivosti nehořlavá kapalina. Navíc voda zvyšuje dávku potřebnou k vzniku otravy po požití jinak zdraví škodlivého ethan-1,2-diolu.

Odpařování a úniky

Nejčastější koncentrace chladicí kapaliny, která se používá, je s bodem tuhnutí mezi -20 °C až -35 °C, což je přibližně 30-50 % glykolu v kapalině. Zbytek kapaliny činí voda, v procentech a v menší koncentraci pak jsou přítomny inhibitory koroze, odpěňovadlo, stabilizátor tvrdosti vody a barvivo.
Kapalina může unikat ze systému dvojím způsobem. Jednak tepelné namáhání v chladicím systému způsobuje odpařování směsi a jednak společně se stárnutím (korozí) dochází ke vzniku netěsností a médium uniká do okolního prostředí nebo do olejové náplně. Ve druhém případě nám mizí logicky směs v té koncentraci, v jaké je naředěna. Naproti tomu v prvním případě oproti názorům laické veřejnosti se neodpařuje koncentrát chladicí kapaliny, tedy glykol, ale zejména voda! Žádná těkavější látka než voda se v chladicím systému nevyskytuje. Jak dokládá tabulka, voda má jak nižší teplotu varu, tak i výrazně vyšší tlak nasycených par než ethan-1,2-diol. Hlavně tyto parametry rozhodují o tom, jaká látka bude z roztoku mizet rychleji.

Dolévat vodu, nebo koncentrát?

Jak z výše uvedených informací vyplývá, měl by si každý uživatel motorového vozidla nebo jeho servis v případě poklesu hladiny ve vyrovnávací nádržce chladicího systému nejprve překontrolovat bod tuhnutí obsažené směsi a teprve pak se rozhodnout, zda dolévat vodu, naředěnou směs nebo ve výjimečných případech i koncentrát. Tomuto trendu nyní odpovídá i zvýšený zájem zákazníků o ředěné verze chladicích kapalin na čerpacích stanicích, tzv. "ready tu use" produkty. Nejčastěji v koncentraci s bodem tuhnutí -30 °C.
V tomto případě bude dobré, pozastavit se nad kvalitou vody použité k ředění nemrznoucí směsi. Pomiňme zimní kapaliny do ostřikovačů, jejichž kvalita je různorodá a tvrdá voda použitá k jejich ředění může vodní kámen vylučovat. Ačkoliv se v kuloárech traduje spíše opak, v případě chladicích kapalin lze použít k ředění každou kvalitní vodu, jež není extrémně tvrdá, nebo nemá vysoký obsah chloridů a síranů, jež by mohly přispívat ke korozi. Drtivá většina nemrznoucích chladicích kapalin na trhu má v sobě obsaženy látky, jež si s negativním vlivem tvrdosti vody poradí a účinnost vápenatých iontů eliminují.

Kvalita vody

V této souvislosti je nutné zmínit například požadavky normy Volkswagen pro chladicí kapaliny - TL 774 v platném znění z roku 2009. Ta definuje mimo jiné i v deseti parametrech kvalitu vody, která je vhodná pro ředění moderní nemrznoucí směsi. Možná bude překvapením, že tou nejlepší volbou není voda destilovaná, pokud ji tak můžeme nazvat, ale spíše voda měkká, nezbavená veškerých iontů, jež by do sebe mohla po přítomnosti v systému znovu vstřebávat a nejenom tak snižovat účinnost obsažených inhibitorů koroze, ale přímo ke korozi i přispívat. Výhradní používání destilované vody tak bude lepší přenechat kapalinám do ostřikovačů, žehličkám nebo ještě lépe k doplnění autobaterií, kde požadavek na extrémně nízkou měrnou elektrickou vodivost je obzvlášť důležitý. Bohužel tento parametr není jednoduché stanovit, a zůstává tak na uživateli, jaké značce vody dá v tomto případě přednost. Obtížnější to má tím spíš, že většina destilovaných vod, vyskytujících se na trhu vůbec neprošla varem - tedy destilací, ale pouze byla zbavena iontů. Jde tedy o vody demineralizované, obvykle takové, které podstoupily jen reverzní osmózu, jež je levnější než destilace. Zůstává pouze na výrobcích těchto vod, že termínem "destilovaná" někteří z nich zákazníka klamou.
Typu použité vody však nelze přikládat až takovou důležitost, jak by se mohlo zdát. Pokud nepoužijete k ředění vodu ze studny nebo jinak znečištěnou či extrémně tvrdou vodu, můžete toho zkazit jen málo. Mnohem důležitější je vybrat si vhodnou a hlavně kvalitní chladicí kapalinu, odpovídající požadované normě nebo typu vozidla.

Různé inhibitory koroze

Pokud zůstaneme u vozového parku osobních automobilů, jsou odlišnosti v typech chladicích kapalin dány složením inhibičního systému a, v případě základní nemrznoucí složky, i ekologií. Zákazníkovi se může nabídnout typ na bázi neškodlivého propan-1,2-diolu, tzv. kapaliny "Eko", pro nějž ovšem musí sáhnout hlouběji do peněženky. Z tohoto důvodu je spíše důležitější rozdělení podle odlišných inhibitorů koroze, resp. materiálů teplosměnného systému, do kterého jsou určeny. Současný trend výrobců automobilů ve snižování jejich hmotnosti, jež mimo jiné přispívá k snížení provozních nákladů - spotřeby paliva, vede k stále většímu nahrazování železa a jeho slitin jako konstrukčního materiálu hliníkem a jeho deriváty. Do staršího vozového parku tak patří chladicí kapaliny, jež jsou určeny pro železné kovy a v omezené míře pro hliník. Naopak do nových vozů pak náleží kapaliny určené hlavně pro automobily, jejichž konstrukčním materiálem je hliník v kombinaci s hořčíkem, mědí a křemíkem.

Mísitelnost chladicích kapalin

Vyjdeme z předpokladu, že většina chladicích kapalin na trhu má z ekonomických důvodů základní nemrznoucí složku na bázi ethan-1,2-diolu. Pak nám vzájemnou kompatibilitu různorodých složek nemrznoucích kapalin při jejich smíšení ovlivní inhibitory koroze. Ty prošly v průběhu let značným vývojem jak z hlediska funkčnosti, tak z hlediska ekologického. Významnou roli v jejich výběru dále hrálo i materiálové složení motorů a chladicích systémů a také možnost vzájemného synergického působení. Tedy zvýšení jejich účinnosti kombinací různých látek o menší koncentraci, než zvýšením koncentrace některé z nich o mnohem větší dávku. Aby to zákazníci i prodejci chladicích kapalin měli zjednodušené, předepisují nám normy automobilek pro chladicí kapaliny různorodé zbarvení pro určité typy inhibičních systémů. To nám pomůže jak v určení, kterou kapalinu použít na doplnění, tak jaký typ je mísitelný s jakým. V tabulce je uveden přehled chladicích kapalin koncernu Volkswagen, jehož vozy tvoří přibližně 50 % registrovaných vozů v ČR.

Typy chladicích kapalin

Tabulka uvádí přehled chladicích kapalin koncernu Volkswagen za poslední dvacetiletí.

Díky tomu, že do něj patří i Škoda Auto, zahrnuje více jak 50 % vozů provozovaných v České republice. Z tohoto důvodu vychází označení typů chladicích kapalin hlavně z terminologie VW. Zatímco označení G11, G12 a podobně je zejména záležitostí samotné Škody Auto, jsou písmena abecedy (B, C, D a jiné) vyjádřením příslušnosti k danému typu verze normy TL 774. Platí to nejen pro česko-slovenský trh, ale i pro celou střední Evropu, kde tak najdete označení kapalin podle těchto písmen. Ta by měla vyjadřovat přítomnost či nepřítomnost jednotlivých inhibitorů v chladicí kapalině a implikovat její použití do nového či zánovního vozu. Bohužel, jak už to tak bývá, ne všechny produkty jsou označeny správně a nezbývá, než číst text etikety podrobně. Vyskytují se i takové nešvary, jako označení kapalin typem "D". Tento typ byl z normy TL 774 vyřazen již před více jak sedmi lety a v platnosti byl všehovšudy pár let, přesto se na trhu takto označené kapaliny vyskytují dodnes. Paradoxní je, že svým růžovým zbarvením jsou již vlastně typem dle verze "F", ale nikdo je takto bohužel neznačí.

Výměnná lhůta chladicích kapalin

Z tabulky je zřejmé, že složení první a poslední kapaliny v přehledu je značně odlišné. Ke smíšení takových kapalin by v žádném případě nemělo dojít ani na dojezd vozidla. V opačném případě by mohl chladicí systém vozidla dopadnout jako na obrázku vlevo. Ve všech ostatních případech je nouzová přítomnost směsi modrozelené a růžové kapaliny v chladicím systému možná, je ale nutno počítat s kratší výměnou lhůtou té které z nich.
Stejně tak není vhodné používání moderních chladicích kapalin do starších vozů. Materiál konstrukce systému se natolik změnil, že moderní organické inhibitory koroze by nemusely stačit na železné kovy a mosaz ve starším chladicím systému vozidla. Je to dáno i mnohem větším pronikáním kyselých zplodin ze spalovacího systému do chlazení u starých vozů než u vozů nových. Právě díky eliminaci tohoto jevu mají moderní vozy mnohem delší výměnou lhůtu nemrznoucí kapaliny, více jak pět let. Jednoduše řečeno: do nového vozu patří nový typ chladicí kapaliny, do staršího pak typově starší typ kapaliny!

Foto: BASF
Zdroj: Norma VW TL 774, dokumenty BASF, Vohlídal, J. a kol. Chemické tabulky. Praha: SNTL - Nakladatelství technické literatury, n.p., 1982. 336 s.

Ing. Jan Skolil - již desátým rokem se věnuje problematice vývoje provozních kapalin, nejprve ve firmě Velvana a v současnosti ve společnosti Classic Oil a současně je součástí doktorandského programu VUT v Brně, fakulty chemické, v oblasti teplosměnných nemrznoucích kapalin.

NOVÁ CHLADICÍ KAPALINA OD ROKU 2011 PRO KONCERN VOLKSWAGEN

Po delším odkládání, které zapříčinilo opakované testování, se ve všech automobilkách koncernu Volkswagen na celém světě plní od loňského roku nová chladicí kapalina. Pro zákazníky ještě nemá označení (neoficiální je G13), odpovídá však nové verzi normy TL 774, typ J. Do koncernu ji dodává pouze několik jím schválených dodavatelů nemrznoucích kapalin pod svými obchodními názvy. Tato kapalina je revoluční v několika rovinách. Její použití si vyžádaly nové motory automobilů, které neustále zvyšují svůj výkon, při současném snižování své hmotnosti, velikosti, množství uvolňovaných škodlivých emisí a spotřeby paliva. Tato nová kapalina musí tak chránit před korozí, přehřátím a zamrznutím i při zvýšených požadavcích na operační teploty a použití nových konstrukčních prvků v automobilech. To je zaručeno díky inovované směsi organických inhibitorů v kombinaci s vysoce reaktivními silikonovými látkami. Po desetiletí výhradního používání glykolů jako základní nemrznoucí složky, došlo i k zásahu do složení těchto vícesytných alkoholů. Bližší informace o tom jak, však budeme muset nechat na zveřejnění výrobce těchto kapalin nebo samotný koncern.
Nová chladicí kapalina má nadále stejné zbarvení, protože podstata inhibitorů koroze zůstala nezměněna, a tak je možné, že většina nových uživatelů vozů koncernu VW její použití ani nezaznamenala. Výměnná lhůta zůstává stejná: pět let nebo ujetých 250.000 km podle toho, která varianta nastane dříve. Škoda Auto dokonce v některých svých materiálech uvádí doživotní výměnou lhůtu chladicí kapaliny - pro prvního majitele vozu.