Weitere Teile der Winter-Serie:
„Irgendwie müssen wir beim Ausräumen des Schiffes im Herbst geschludert haben“, ist der Kommentar aus der Pantry. Eine Flasche Mineralwasser war im Schapp zurückgeblieben – und nun, bei 15 Grad Minus im Winter, geplatzt. Ein eindrückliches Beispiel dafür, wie wichtig es ist, das Schiff vernünftig einzuwintern und „frostfest“ zu machen.
Wenn Wasser gefriert, dehnt es sich aus. Eine Binsenweisheit. Genauer nimmt Wasser beim Gefrieren im Volumen um bis zu zehn Prozent zu. Befindet es sich dabei in einem geschlossenen Raum wie einem Behälter oder einem Tank, entwickelt es einen gehörigen Druck auf die Außenwände. Wasser braucht bei niedrigen Temperaturen also Platz, um sich auszudehnen. Wenn nicht zur Seite, dann doch zumindest schräg nach oben. Das ist auch der Grund, weshalb in Nordeuropa die Dachrinnen halbkreisförmig ausgeführt sind. Wären sie rechteckig wie im Mittelmeerraum, dann hätten Klempner hierzulande deutlich mehr zu tun. Doch nicht immer kann durch bauliche Maßnahmen Abhilfe geschaffen werden. Deshalb ist Frost neben Korrosion und Verschleiß der dritte große Feind von Schiffsmotoren.
Rat zum Einwintern
„Du musst in alle Leitungen Frostschutz hineinmachen, damit sie nicht platzen“, bekommt der Novize schon mal als guten Rat beim ersten Einwintern des Schiffs zu hören, „Der Alkohol darin ist es ja, was frostfrei hält.“ Schließlich sticht der schärflich süße Geruch des Alkohols auch in die Nase, wenn man im Auto die Scheibenwischanlage betätigt.
Doch könnte ich beispielsweise auch Scheibenputzflüssigkeit nutzen, um meinen Trinkwassertank einzuwintern? Viele Bootseigner stehen deshalb jeden Herbst im Baumarkt und stellen sich selbst die Frage nach den Unterschieden der bunt gefärbten Flüssigkeiten. Ist es nicht egal, was ich zum Frostschutz nehme, solange genug Alkohol enthalten ist?
Mitnichten. Denn Frostschutzmittel ist längst nicht nur dafür gedacht, vor Frost zu schützen, und die unterschiedlichen Mittel haben deutliche Unterschiede in ihren Eigenschaften. Bei falschem Einsatz kann das Schiff schweren Schaden nehmen und im schlimmsten Fall sogar sinken.
Glykol statt Alkohol
Der Grund, weshalb eine Mischung aus Ethanol (umgangssprachlich: Alkohol) und Wasser erst bei sehr niedrigen Temperaturen gefriert, liegt in der Unterschiedlichkeit der Moleküle von Ethanol und Wasser. Sie sind derart verschieden, dass es dem Wasser kaum möglich ist, ein gemeinsames Eiskristallgitter aufzubauen, weil es durch darin gemischte Ethanolmoleküle permanent daran gestört wird. Deshalb bleibt das Gemisch auch im Winter flüssig. Zumindest bis an sehr extreme Temperaturen heran. Bei den meisten Frostschutzmitteln bis minus 50 Grad. Das Ethanol senkt also den Gefrierpunkt von Wasser.
Grundsätzlich eignet sich Ethanol mit seinem spezifischen Gefrierpunkt von minus 114 Grad Celsius sehr gut zum Schutz vor Frost. Deshalb wird es auch in entfrostenden Produkten, beispielsweise im Türschlossenteiser, eingesetzt. Doch ein Frostschutzmittel hat noch weitere Aufgaben. Beim Einsatz im Motor ist es in erster Linie eine Kühlflüssigkeit. Für diesen Einsatz eignet sich Ethanol mit einer Siedetemperatur von 78 Grad aber überhaupt nicht, denn die Kühlflüssigkeit würde noch früher als Wasser beginnen zu kochen. Boots- und Automotoren arbeiten gewöhnlich bei 90 Grad.
Das ist der Grund, weshalb in Kühlflüssigkeit statt einwertigen Alkohols der zweiwertige Alkohol Ethylenglykol oder umgangssprachlich „Glykol“ Verwendung findet. Der Schmelzpunkt liegt bei reinem Glykol zwar nur bei minus 15 Grad, in Verbindung mit Wasser liegt die Erstarrungstemperatur aber noch tiefer. Ein Glykol-Wasser-Gemisch im Verhältnis 1 : 1 gefriert erst bei minus 40 Grad.
Obwohl sich Glykol von Ethanol ableitet, ist es eine vollkommen andere Flüssigkeit. Die Viskosität beispielsweise ist sehr viel höher, und die Flüssigkeit fühlt sich geradezu ölig an. Ein Vorteil, denn dadurch werden bewegliche Teile wie die Kühlwasserpumpe und Thermostat zugleich geschmiert.
Wärmekapazität
Anders als beim Automotor, bei dem die Abwärme über den Kühlkreislauf in den sehr großen Kühlergrill geleitet und dann durch Fahrtwind oder im Stand durch den Ventilator abgeführt wird, ist es beim Schiffsmotor umso wichtiger, dass die Wärmekapazität der Kühlflüsskeit hoch genug ist. Denn im Vergleich zum Automotor sitzen Schiffsmotoren meist tief im Keller des Bootes. Frischer Sauerstoff gelangt häufig nur durch einen Ventilator dorthin, aber Wärme häufig nicht weg. Der Schiffsmotor wird seine Wärme einzig durch den Wärmetauscher los, der im Vergleich zu einem Autokühler winzig klein erscheint.
Einsatz im Motor
Die heute bei Bootsmotoren übliche Zweikreiskühlung besteht aus einem inneren und einem äußeren Kreislauf. Beide sind verbunden durch den Wärmetauscher, in dem (wie der Name schon sagt) die Wärme des inneren Kreislaufs an die des äußeren abgegeben wird. Der innere Kreislauf ist mit Froschschutzmittel gefüllt, das von einer Umwälzpumpe durch die Kühlkanäle im Motorblock gepumpt wird, dort die Wärme aufnimmt und im Wärmetauscher an den äußeren Kreislauf abgibt. Der äußere Kreislauf wird durch frisches Seewasser gespeist, das von der Kühlwasserpumpe angesaugt und durch den Wärmetauscher in die Abgasanlage eingespritzt wird, um diese zu kühlen. Die Abgase werden dann im Wassersammler mit dem See-Kühlwasser gemischt und in schwallartigen Schwüngen über den Auspuff nach außen geleitet.
Neben Glykol sind dem Motor-Frostschutzmittel noch bestimmte Additive beigemischt, die verschiedene Aufgaben haben. Die Mittel und Wirkstoffe unterscheiden sich je nach Spezifikation des Frostschutzmittels. Die Aufgaben der Additive sind jedoch in jedem
Frostschutzmittel gleich: Korrosionsschutz für Motor, Wasserpumpe und Kühlkanäle, denn die Wasserbeimengung wirkt natürlich auf das Metall korrosiv. Vermeidung von mineralischen Ablagerungen (z. B. Kalk) und der Schutz vor Kavitation.
Kavitation
Kavitation kennen viele nur von der Schiffsschraube. Der Begriff beschreibt die Bildung von Dampfblasen in einer sich bewegenden Flüssigkeit. Sie entstehen immer dann, wenn der statische Druck einer Flüssigkeit plötzlich unter ihren spezifischen Dampfdruck abfällt. Im Gegensatz zu Wasser, das seinen Dampfdruck bei Betriebstemperatur um 0,7 Bar hat, setzt das Frostschutzgemisch den Wert auf 0,5 Bar herab. Die Wahrscheinlichkeit von Kavitation wird durch das Frostschutzmittel also verringert. Der Kühlwasserkreislauf eines laufenden Motors wird von der Kühlwasserpumpe auf einem Druck von etwa 1 bis 1,5 Bar gehalten. Während der Dampfdruck von einem Wasser-Frostschutzmittel-Gemisch beim Starten des Motor in kaltem Kühlwasser noch etwa 0,1 Bar beträgt, liegt der Dampfdruck bei Betriebstemperatur (90 Grad) bereits bei 0,5 Bar. – immer noch weit von dem Betriebsdruck des Motors entfernt. Doch das Kühlwassersystem hat einige Engstellen und Hindernisse. Etwa dann, wenn sich die Flüssigkeitsmoleküle kurz vor dem Eingang in den Kanal zur Wasserpumpe verlangsamen, um sich in die Schaufelräder einzureihen, dann kann es passieren, dass sich dort Dampfblasen bilden. Auch beim Warmlaufen und Abkühlen des Motors kann es zur Bildung von Blasen kommen, da der Dampfdruck einer Flüssigkeit ja von der Temperatur dieser Flüssigkeit abhängig ist.
Gelangen diese Blasen dann mit der Strömung in den Bereich höheren Drucks, implodieren diese schlagartig, was zu Schäden im Kühlwassersystem und im Motor führen kann. In älteren Kühlwasserpumpen sind am Ausgang des Kühlwasserkanals häufig regelrechte Vertiefungen im Metall zu sehen, bedingt durch implodierende Dampfblasen.
Technologien
Früher enthielten alle Frostschutzmittel Silikate. Sie haben den Vorteil, dass sie durch den Aufbau einer Al-Silikat-Schutzschicht auf den Aluminiumteilen das Material schützen. Der Nachteil besteht darin, dass dieser Schutz nur einige Jahre anhält und das Frostschutzmittel häufig erneuert werden muss. Um den Nutzungszeitraum auszudehnen, kam man darauf, statt des Silikats organische Verbindungen für den Korrosionsschutz einzusetzen. Doch nun waren zwei verschiedene Sorten auf dem Markt, die Einfärbungen der Flüssigkeiten nicht genormt und ständig kam es durch Verwechselungen zu Problemen.
Denn: Werden die beiden Systeme gemischt, kann es zu Verklumpungen kommen und als Folge setzen sich die Kanäle zu. Außerdem entstehen bei der Mischung aggressive Säuren. Deshalb entwickelte man das Hybrid-System, das die Vorteile aus beiden Systemen (Verträglichkeit mit Aluminium sowie längere Lebensdauer) vereint und zudem noch mit den früheren Systemen gemischt werden kann. Darüber hinaus besitzt es eine bessere Wärmeableitung, einen besseren Korrosionsschutz und mit 135 Grad einen deutlich höheren Siedepunkt. Doch auch Hybrid-Systeme sind nicht das Nonplusultra und für alle Maschinen gleichermaßen geeignet. Die Auswahl für den eigenen Motor sollte immer nach der Hersteller-Spezifikation erfolgen. Die Farbe allein sagt nichts aus. Weiterhin dürfen immer nur gleichwertige Kühlflüssigkeiten verwendet werden, weil sich ansonsten enthaltene Additive möglicherweise gegenseitig behindern.
Fertigmischung oder Frostschutz-Konzentrat?
Auf dem Markt gibt es viele Frostschutz-Konzentrate und Fertigmischungen. Wer denkt, „viel hilft viel“ und sicherheitshalber das Konzentrat unverdünnt in den Motor gießt, macht einen Fehler. Denn auch wenn die Gefriertemperatur durch Verwendung von übermäßigen Mengen Glykol herab- und der Siedepunkt hochgesetzt wird, ist der Nachteil von reinem Glykol, dass es eine weit niedrigere Wärmekapazität (2,4 kJ/(kg·K)) besitzt. Im 50:50-Gemisch mit Wasser steigert sich die Wärmekapazität auf 3,5 kJ/(kg·K). Deshalb ist beim Einsatz von reinem Glykol ein größerer Volumenstrom erforderlich, um die gleiche Wärmemenge zu transportieren. Die Schläuche müssten einen weit größeren Querschnitt haben. Ein weiterer Nachteil von Glykol: Bei Verwendung von luftdurchlässigen Kunststoffrohren kann Sauerstoff an die Flüssigkeit gelangen und das Glykol zu Carbonsäuren oxidieren, die die metallischen Bauteile des Systems angreifen können.
Die sicherste Variante bleibt deshalb ein Fertigmix. Beim Selbstmischen sollte mindestens 30 Prozent Glykol verwendet werden, damit ausreichender Schutz gewährleistet ist. Nie jedoch über 60 Prozent, sonst besteht die Gefahr der Überhitzung.
Wechsel der Kühlflüssigkeit
Kühlflüssigkeit ist nicht unbegrenzt haltbar. Gerade bei langer und hoher Beanspruchung der Wärmekapazität verliert sie ihre Eigenschaften und muss von Zeit zu Zeit gewechselt werden. Mit den Jahren des Gebrauchs lösen sich darin außerdem Schwermetallpartikel, Spuren von Motorölen und sonstige Verunreinigungen.
Nach dem Ablassen der Kühlflüssigkeit und vor allem, wenn man nicht weiß, welche Flüssigkeit zuletzt verwendet wurde, ist es gut, den Motor mehrmals mit Wasser zu spülen. Dann die passende Kühlflüssigkeit auffüllen. Ausgleichsbehälter bis max. auffüllen. Motor laufen lassen. Im kalten Zustand nachfüllen bis mittig zwischen Minimum und Maximum.
Entsorgung
Glykol kann in den meisten Mülldeponien oder Giftsammelstellen abgegeben werden. Zudem auch bei einigen Autowerkstätten, die über einen eigenen Sammelbehälter verfügen. Es gibt zudem eine Vielzahl an Dienstleistern, die gebrauchtes Glykol gegen kleine Kosten oder sogar kostenlos entgegennehmen, in größeren Mengen sogar abholen. In einigen größeren Marinas und Werftbetrieben sind sogar Sammelbehälter aufgestellt, in denen die Liegeplatzinhaber ihr Glykol entsorgen können.
Einwintern der Maschine
Es ist wichtig, dass bei der Einwinterung der Maschine alles verbleibende Seewasser entweder gelenzt oder durch Frostschutz ersetzt wird. Bei einkreisgekühlten Maschinen passiert das am besten noch im Wasser, denn sie müssen vor dem Einwintern zunächst warmgefahren werden, damit sich das Thermostat öffnet. Ansonsten würde nur der Kühlwasserweg vom Seeventil zur Wasserpumpe und dann die Abgasanlage mit Frostschutz gespült werden. Steht das Schiff schon an Land, ist es nötig, den Motor zunächst mit Süßwasser zu betreiben, um ihn warmlaufen zu lassen. Das kann geschehen, indem der Ansaugschlauch vom Seeventil gezogen und mit einem Wasserfass verbunden wird. (Oder in einen Eimer und dann mit Schlauch nachfüllen.) Alternativ kann auch der Deckel des Seewasserfilters abgeschraubt und dort das Süßwasser eingefüllt werden. Um sicherzugehen, dass das Süßwasser in den Motor gesaugt wird und nicht durch den offenen Seehahn nach draußen geht, ist es wichtig, dass das Seeventil geschlossen ist. Ist der Motor warm, wird dann statt Süßwasser der Frostschutz eingefüllt, bis das Kühlwasser gefärbt aus dem Auspuff kommt.
Bei zweikreisgekühlten Maschinen wird der seewassergekühlte Kreislauf gespült und mit Frostschutz gefüllt wie beschrieben. Der innere Kühlkreislauf zwischen Motorblock, Umwälzpumpe und Wärmetauscher ist bereits mit Frostschutz gefüllt. Doch es sollte mit einem Refraktometer bei kaltem Motor getestet werden, ob der Frostschutz ausreichend ist. Optimal liegt der gemessene Wert zwischen minus 20 und 30 Grad. Alle drei Jahre sollte der Frostschutz zudem erneuert werden, weil er mit der Zeit seine korrosionshemmenden Eigenschaften verliert.
Bei Z-Antrieben kann die Frostschutzmischung direkt aus einem Wasserkübel mithilfe einer elektrischen Pumpe und über Spülbacken an die Kühlwasseransaugöffnung des Z-Antriebs geleitet werden. Ein zweiter Maurerkübel sollte zugleich unter dem Antrieb positioniert werden, um das rückgeleitete Kühlwasser wieder aufzufangen.
Frostschutzmittel für Motoren
Einwintern Bord-WC
Die Einwinterung des Bord-WCs und Fäkalientanks geschieht ähnlich dem des Motors. Noch vor dem Auskranen sollte der Tank vollständig abgepumpt werden. Dann wird das vorgesehene Frostschutzmittel in das WC gegossen und von dort eine Zeit lang abgepumpt, um die Zerhackerpumpe frostsicher zu machen. Noch sicherer ist es, den Schlauch vom Kugelhahn abzuziehen und das Frostschutzmittel direkt dort anzusaugen, um auch den Ansaugtrakt mit Frostschutz zu füllen. Wird die Spülung des Bord-WCs aus dem Süßwassertank versorgt, ist es auch nötig, den Schlauch vom Tank zum WC frostsicher zu füllen.
Der Fäkalientank lässt sich meist nicht vollständig entleeren, doch das vom WC in den Tank gepumpte Frostschutzmittel wird sich mit dem Restwasser vermischen. Wichtig ist es jedoch auch, die Lenzpumpe des Tanks zur Seeseite mit Frostschutz anzusaugen.
Ein üblicher Fehler ist es, das Bord-WC mit einfachstem und billigstem Frostschutz aus dem Baumarkt einzuwintern – „fürs Klo wird es reichen“. Häufig handelt es sich dabei jedoch um silikathaltigen Frostschutz, der die Gummis und Dichtungen angreift. Auch wenn Leckagen durch Frostschutz selten vorkommen, so wird das Mittel die Schlauchgummis insofern schädigen, als Gerüche schneller durch die Gummis diffundieren. Ratsam ist es, spezielle, für die Sanitäranlage zugelassene Frostschutzmittel zu verwenden.
Frostschutzmittel für Toiletten
Wassertank einwintern
Auch den Wassertank sollte man im Herbst zunächst leer laufen lassen, bevor das System frostsicher gemacht wird. Früher war es üblich, die Trinkwasserpumpe mit ein bis zwei Flaschen Korn einzuwintern. Korn ist billig, frostfrei und es ist auch nicht schädlich, falls Restmengen im Zahnputzbecher landen. Dazu muss man den Schlauch nur vom Tank abziehen, in die Flasche reinhalten, dreimal pumpen, und fertig. Doch diese Art des Einwinterns ist leider nicht wirklich frostsicher, denn der Alkohol verdunstet über den Winter. Darüber hinaus ist es wahrscheinlich, dass der Alkohol Dichtungen und Gummiteile angreift. Von dieser „Billiglösung“ ist also dringend abzuraten.
Besser ist es, nach dem Leeren des Frischwassertanks und des Boilers ihn von oben mit einer dem Verwendungszweck entsprechenden Frostschutzmischung zu füllen und sie über die Druckwasserpumpen zu allen Entnahmestellen anzusaugen, bis gefärbtes Wasser aus dem Hahn kommt. In besonders kalten Wintern kann es sonst passieren, dass sich eingeschlossenes Wasser in den Wascharmaturen ausdehnt und sie dadurch Schäden nehmen. Deshalb sollte der Hahn über den Winter zusätzlich offen gelassen werden. Auch die Außendusche darf dabei nicht vergessen werden sowie der Duschsumpf mit der Schwimmerpumpe, in der häufig ein wenig Wasser übrig bleibt.
Frostschutzmittel für Trinkwasser
