У какого теплоносителя больше теплоемкость
Перейти к содержимому

У какого теплоносителя больше теплоемкость

  • автор:

Теплоноситель для систем отопления — вода или антифриз, что лучше?

Для корректной работы системы отопления требуется не только наличие котла и дымохода – важной составляющей является теплоноситель, в качестве которого используют воду или антифриз. Целесообразность применения конкретного вида рассматривается индивидуально.

Выбор теплоносителя для систем отопления

Выбор теплоносителя для системы отопления необходимо сделать еще до начала монтажа оборудования, т. к. каждый из них имеет свои особенности, к примеру, антифриз не применяется в дымоходах из оцинкованной стали.

Требования к теплоносителю

Как отмечалось выше, и вода, и антифриз имеют свою специфику в эксплуатации. Каждый из видов имеет хорошие показатели только при определенных условиях.

Теплоноситель в системе отопления должен выполнять:

  • перенос тепла за определенное время по обогреваемому периметру – это основная задача;
  • обеспечивать минимальные теплопотери;
  • обладать небольшой вязкостью – от этого параметра зависит скорость прокачки;
  • не вызывать коррозии элементов оборудования;
  • быть нетоксичным и безопасным для жильцов.

Важным правилом, независимо от выбора теплоносителя, является поддержание определенной рабочей температуры, т. к. при ее нарушении любой состав изменяет свои свойства, и система дает сбой.

Теплоноситель — вода

Основное преимущество воды — большая теплоемкость при высокой плотности. Данный вид теплоносителя является оптимальным для городских систем отопления, т. к. в загородных условиях при понижении температуры вода замерзает, и система перестает работать.

Вода абсолютно безопасна для жильцов, а по стоимости ей нет равных. Это самый бюджетный вариант теплоносителя для системы отопления.

Антифриз

Главное достоинство антифриза — жидкость не замерзает при низких температурах (-55°С). Состав обладает следующими важными свойствами:

  • защищает оборудование от коррозии;
  • способствует растворению и выведению осадков из системы;
  • препятствует разрушению элементов оборудования (резиновых колец, уплотнителей, прокладок и герметика).

По теплоемкости антифриз проигрывает воде. Ряд производителей предупреждают о токсичности в случае плохой герметизации системы отопления. Важно помнить, что срок службы антифриза составляет 5 лет, по истечению которых теплоноситель для системы отопления требует полной замены.

Выбор оптимального теплоносителя

Основным фактором, определяющим выбор, является температура в холодное время года. Если столбик термометра не опускается ниже 0°С, то лучше выбрать очищенную воду.

Также следует обратить внимание на следующие моменты:

  • наличие присадок (их состав и назначение);
  • взаимодействие со всеми элементами отопительной системы (антифриз не подходит для труб из оцинкованной стали);
  • допустимый температурный диапазон;
  • срок эксплуатации;
  • безопасность.

Финансовая сторона является завершающим фактором в выборе теплоносителя для системы отопления. Здесь работает правило «не всегда хорошо то, что дорого».

Как выбрать теплоноситель для водогрейных котлов

Для того чтобы отопительная система работала безукоризненно и максимально эффективно, теплоноситель для систем отопления играет немаловажную роль. Поскольку все системы работают по единому принципу: есть источник тепла, есть несколько радиаторов и есть вещество, которые передает к ним тепло из источников.

Основные требования, предъявляемые к теплоносителю для котлов:

1. Он должен быть инертным по отношению к материалам, использованным для изготовления системы.
2. У него должна быть соответствующая вязкость.
3. Хорошая теплоемкость.
4. Хорошая теплоотдача.

Вид ы теплоносителей для котлов:

1. Обычная вода
2. Дистиллированная вода
3. Вода с антикоррозийными добавками
4. Антифризы (незамерзающие жидкости)

  • вода способна накапливать при нагревании и отдавать при остывании большое количество тепла
  • обладает очень хорошей текучестью и поэтому свободно циркулирует в системе отопления
  • всегда доступна, если ее необходимо добавить в систему отопления
  • экологически чистое вещество
  • температура замерзания воды равна 0 °C
  • высокая коррозийная активность во время соприкосновения с металлами
  • со временем на поверхности теплообменника образуется накипь
  • необходимость химической подготовки воды перед использованием
  • теплоемкость бытового антифриза на 10-15% ниже, чем у воды
  • вязкость в 4-5 раз выше, чем у воды
  • коэффициент теплового расширения больше, чем у воды, поэтому необходимо использовать расширительный бак большего объема
  • не допускает перегрева
  • агрессивен
  • не все антифризы экологичны, поэтому в открытых системах отопления требуется использовать его с осторожностью
  • всегда нужно иметь запас для дополнения системы отопления
  • для подпитки системы нужно иметь дополнительное оборудование.
  • полная экологическая безопасность
  • низкая температура кристаллизации (- 40 °C)

1. Антифриз, если сравнивать его с водой, хуже поглощает и отдает тепло. Поэтому, если планируется его использование, то нужно позаботиться о более высокой мощности котлов.
2. Вязкость у антифриза выше и его труднее перегонять по трубам. Поэтому следует позаботиться о хороших и мощных циркуляционных насосах.
3. Не все радиаторы из биметалла или алюминия могут использоваться с антифризом. Уточните, возможно ли использовать антифриз в ваших конкретных батареях.
4. Особое внимание уделяйте выбору тогда, когда планируете использовать оцинкованные трубы. Здесь могут возникнуть некоторые химические изменения, такие как взвеси металла или труднорастворимые осадки. Антифриз, в отличие от воды, может прослужить пять лет. После этого его необходимо сменить.

Полезные советы по использованию антифриза в качестве теплоносителя:

1. П еред заливкой теплоносителя в старую систему ее необходимо предварительно промыть промывочной жидкостью.
2. Для быстрого удаления пузырьков воздуха из антифриза рекомендуется, после заполнения системы, выдержать ее без давления 2-3 часа.
3. Заменить воду антифризом можно, если этого не запрещено производителем, и вы не лишаетесь права на гарантийное обслуживание.
4. Особое внимание уделяйте совместимости теплоносителя с материалами водопроводных труб и обогревательных приборов (батарей).
5. В системах отопления с антифризом нужно обратить внимание на выбор расширительного бака.
6. Для системы отопления лучше использовать готовый раствор антифриза или разбавлять концентрат дистиллированной водой.
7. При использовании антифриза необходимо правильно настроить термостат.
8. В системах с антифризом вместо автоматических воздухоотводчиков лучше использовать ручные краны «Маевского» и воздухозаборники.
9. При монтаже системы для уплотнения резьбовых соединений нельзя использовать льняную паклю в паре с краской. Антифриз не вызывает разбухания льна, а краску разъедает
для монтажа рекомендуется использовать специальные герметики и фумленту.

В целом выбрать теплоноситель для систем отопления достаточно просто, главное — учесть все необходимые факторы.
Если есть вероятность того, что система разморозится (к примеру, при непредвиденной остановке отопительного котла), то лучше, конечно же, выбрать именно незамерзающую жидкость (антифриз). Определиться с тем, какой теплоноситель будет использоваться в будущем, необходимо еще на стадии проектирования отопительной системы, поскольку от того, чем заполнены трубы — водой или антифризом — будет зависеть выбор котла отопления , особенности других элементов, производительность насоса и прочее.

  • Некоторые наши печи вырабатывают электричество Дровяная печь «Индигирка» вырабатывает постоянный ток напряжением
    12 вольт и общей номинальной мощностью 60 ватт
  • TMF – лауреат премии «ГЕММА 2021» По итогам Международного конкурса «Лучшие товары и услуги – ГЕММА 2021» бренд TMF стал победителем, получив наивысшую оценку.
  • Согреваем жителей более 400 городов России и других стран Примерно таким количеством точек продаж представлена
    наша продукция
  • Используются только лучшие инженерные решения Наша продукция защищена патентами на изобретения, полезные
    модели и промышленные образцы
  • Наши печи имеют сибирский характер Мы живем и работаем в Сибири — самом холодном регионе страны
  • Мы могли бы производить спутники Для производства наших печей применяется современное
    производственное оборудование и системы автоматизации
  • Пожарная безопасность — кредо наших печей Наша продукция полностью сертифицирована, а печи серии «Огонь-батарея» соответствуют требованиям европейского стандарта EN-13240
  • Наши печи современные и технологичные Новосибирск — крупный научный и промышленный центр России

Теплоноситель для системы отопления — как выбрать антифриз для загородного дома

Время чтения: 10 минут

  • Что такое теплоноситель?
  • Вода в качестве теплоносителя для системы отопления частного дома
  • Преимущества воды как теплоносителя
  • Недостатки воды
  • Какую воду можно использовать для систем отопления?
  • Антифризы для систем отопления
  • Раствор этиленгликоля
  • Раствор пропиленгликоля
  • Раствор глицерина
  • Почему нельзя использовать автомобильный антифриз для систем отопления?
  • Требования к системе отопления при использовании антифризов

В последнее время в частных домах в качестве теплоносителя стали часто использовать антифризы. В этой статье разберемся, чем они лучше воды и какой из них стоит выбрать.

Отопительный контур

Что такое теплоноситель?

Теплоноситель – это вещество, которое передает тепловую энергию от источника к потребителям. Для этого используется пар (воздушные системы отопления) или жидкость (жидкостные или водяные системы отопления). В частных домах больше распространен последний вариант. Теплоноситель нагревается котлом и передается по магистралям к радиаторам или к системам теплого пола. Движение жидкости по системе обеспечивается насосом или самотеком (самотечные системы отопления).

В жидкостных системах отопления в качестве теплоносителя может использоваться обычная вода или антифриз («незамерзайка»). Последние представлены пропиленгликолем и этиленгликолем. Также есть и более экзотические варианты: раствор глицерина, растворы солей, трансформаторное масло и др.

Рассмотрим основные требования к теплоносителям для систем отопления.

  • Инертность по отношению к инженерному оборудованию.Теплоноситель должен обладать низкой коррозионной активность и не вступать в химические реакции с трубами, шлангами, запорной арматурой, резиновыми прокладками, деталями котла и др.

Образование ржавчины в радиаторах и трубах снижает эффективность оборудования. Теплоотдача снижается, что приводит к перерасходу топлива. Также частицы ржавчины могут попасть в насос и повредить его.

  • Хорошая текучесть. Жидкость не должна быть вязкой или густой, в противном случае теплоноситель будет медленно перемещаться по трубам и быстро терять тепло. На прокачку такой массы насос будет тратить больше энергии.
  • Минимальное температурное расширение. Различные вещества могут расширяться при нагреве и охлаждении. Если здание эксплуатируется сезонно в качестве дачи, турбазы или склада, а на время отсутствия хозяев система отопления полностью отключается, то следует исключить в качестве теплоносителя вещества с большим расширением при замерзании.
  • Высокая теплоемкость. Эта характеристика отражает способность вещества накапливать энергию при нагреве и отдавать при остывании. Чем выше теплоемкость жидкости, тем эффективнее работает система отопления.
  • Текучесть. В системах отопления есть много соединений, которые могут стать потенциальными местами протечки.
  • Безопасность – особенно этот параметр актуален для открытых систем, где расширительный бак находится на чердаке, а теплоноситель из него может испаряться. Также желательно, чтобы вещество не было горючим, при протечке это может стать причиной пожара. Именно поэтому не рекомендуется в частных домах в качестве теплоносителя использовать трансформаторное масло.

Вода в качестве теплоносителя для системы отопления частного дома

Вода – самый доступный теплоноситель, но использовать его можно не всегда. По техническим параметрам она превосходит любой антифриз, но ее недостатки для многих домовладельцев перечеркивают все достоинства.

Преимущества воды как теплоносителя

  • Совместимость с отопительным оборудованием. Конденсатные котлы проектируются для работы на воде. Все параметры действительны только при работе на этом теплоносителе. Теплообменники котлов имеют небольшой диаметр трубок, поэтому при использовании антифриза со временем они могут забиваться присадками и другими продуктами разложения компонентов жидкости. По этой причине заливка антифриза обнуляет гарантию на оборудование у большинства производителей котлов.

Некоторые производители котлов допускают использование антифриза с сохранением гарантийного обслуживания, но в этом случае можно использовать только рекомендованные бренды теплоносителей.

  • Мощность отопительных приборов. У радиаторов этот параметр зависит от теплоемкости теплоносителя. У воды он получается выше на 15 – 20% по сравнению с антифризами.

Мощность радиатора можно рассчитать по формуле W=c*Q*(t2-t1), где с – теплоемкость носителя, Q – расход жидкости в литрах за час, t2 и t1 – разница температур. Также при расчете количества радиаторов на помещение важно учитывать, что параметр мощности прибора на упаковке указан для работы на воде.

  • Вода не требует замены. Незамерзающие теплоносители требуют замены каждые 5 лет. Некоторые производители выпускают составы, которые могут прослужить до 10 лет. Замена антифриза и промывка системы – трудоемкая процедура, которая потребует привлечения специалистов и значительных расходов. При этом полностью удалить незамерзающий носитель практически невозможно.

Такая недолговечность антифризов связана с присадками, которые присутствуют в их составе. Эти добавки снижают коррозионную активность, чтобы вещества не наносили вред отопительному оборудованию. Со временем присадки разлагаются и выпадают в осадок, после чего этиленгликоль и пропиленгликоль начинают вступать в реакцию с металлом.

  • Воду нельзя подделать. Вероятность покупки контрафактной продукции при использовании воды стремится к нулю. Существует только вероятность приобретения обычной воды под видом дистиллированной. При использовании антифриза возможность залить контрафактную жидкость выше.
  • Безопасность. Вода не относится к группе токсичных веществ, не выделяет вредных испарений и утилизируется без больших затрат. Безвредность для человека делает воду единственно возможным теплоносителем для открытых самотечных систем.

Недостатки воды

Главный недостаток воды заключается в ее замерзании при 0 градусов. Когда жидкость превращается в лед, она увеличивается в объеме на 10% и может разорвать трубы. Это означает, что в любом здание, где температура опускается ниже температуры замерзания, нельзя использовать воду в качестве теплоносителя. К таким постройкам относятся дачи, турбазы, кемпинги и др. Ситуаций, когда хозяина нет дома, и он не может контролировать работу своей системы отопления, можно придумать много.

Также неправильно подготовленная вода может приводить к порче отопительного оборудования: коррозия, отложение солей.

Какую воду можно использовать для систем отопления?

Вода для систем отопления должна удовлетворять требованиям по двум параметрам: по жесткости и по кислотности, также в ней не должно быть песка, или других крупных частиц. За кислотность отвечает показатель pH, в норме он должен составлять 7 единиц. Значения от 1 до 6 соответствуют кислоте, а от 8 до 13 – щелочи. Кислотная или слабокислотная жидкость в замкнутой системе стремится повысить свой pH до нормального, для этого поглощает металлы из окружающей среды. Это приводит к разрушению труб и элементов котла.

Вода

Жесткость отражает количество солей, растворенных в жидкости и выражается общей минерализации раствора. При повышении температуры эти вещества выпадают в виде накипи. Накопление отложений на внутренних частях оборудования может привести к его поломке.

Если система отопления закрытого типа, и новая жидкость в нее не поступает, то в изначальном количестве воды будет слишком мало солей, чтобы забить теплообменник.

  • Водопроводная вода – имеет нормальный pH, но в некоторых регионах содержать большое количество солей. За несколько циклов прохода через систему отопления жесткость снижается, так как часть солей выпадает в осадок и откладывается на теплообменнике. При запуске это не навредит, но доливать в такую систему воду из водопровода или колодца не рекомендуется, так как отложений может стать больше.
  • Кипяченая вода – отличается от обычной водопроводной меньшей минерализацией раствора. При этом кипятить большие объемы проблематично.
  • Бутилированная питьевая вода имеет нормальную кислотность и допустимый для человека уровень минерализации. Благодаря этому не оставляет накипи и безопасна при дозаливке системы.
  • Дистиллированная вода – не содержит минеральных примесей, но обладает уровнем pH от 5,4 до 6,6, что не соответствует нормально кислотности. Некоторые производители котлов не рекомендуют использовать дистиллированную воду из-за вероятности появления коррозии.

Антифризы для систем отопления

Если у хозяина нет возможность постоянно следить за отоплением в доме, отсутствует телеметрия и дистанционное управление работой котла, то в систему заливают незамерзающий теплоноситель.

Раствор этиленгликоля

Вещество относится к спиртам, поставляется в виде концентрата. Для заливки в системы отопления этиленгликоль необходимо развести водой в пропорциях 50/50 или 40/60. Смесь замерзает при температуре до -65 градусов. Замораживание не приводит к значительному расширению (1,5% у этиленгликоля, 10% у воды), поэтому теплоноситель не наносит вреда отопительной системе. При пониженных температурах повышается вязкость вещества. Верхний температурный порог составляет 108 – 110 градусов, при таких показателях этиленгликоль вспенивается.

Теплоноситель ECO

В качестве теплоносителя этиленгликоль нельзя использовать в чистом виде из-за высокой коррозионной активности. В системы отопления следует заливать специализированные составы с ингибиторами коррозии. Они обычно входят в состав антифризов для систем отопления

Присадки имеют определенный срок службы (обычно 5 лет), после которого коррозионные свойства этиленгликоля начинают проявляться и разрушать металлические элементы системы. Также к концу этого срока вещество становится густым и может забивать трубки в котле.

Этиленгликоль относится к горючим веществом и является умеренно токсичным (3 класс). Летальная доза составляет 1,5-5 мл/кг массы тела. Пары не так токсичны, но при систематическом попадании в организм могут нанести вред здоровью. При этом попадание этиленгликоля в организм из закрытой системы отопления маловероятно, в открытых сетях использование такого антифриза не рекомендуется.

Присадки держатся в определенном количестве этиленгликоля, если его концентрация снижаются, то присадки начинают выпадать. Теплоноситель можно разводить только до минимальных значений, указанных производителем.

В случае аварии в системе отопления следует увести из помещений с протечками теплоносителя детей и домашних животных, чтобы исключить попадание вещества внутрь организма.

По нормативам использование этиленгликоля не допускается в государственных и муниципальных учреждениях (школах, больницах, детских садах, поликлиниках и др.).

Раствор пропиленгликоля

Как и этиленгликоль относится к двухкомпонентным спиртам. Продается не в виде концентрата, а уже в разбавленным. При содержании 54% вещества замерзает при -40 градусах, вспениваться начинает при 108 градусах.

Теплоноситель

К достоинствам этого теплоносителя относится меньшая опасность для человека, но по токсичности он тоже принадлежит к третьему классу. При проглатывании пропиленгликоль вызывает симптомы отравления в сочетании с поражением внутренних органов. Вдыхание паров не представляет опасности для человека, в некоторых случаях может появиться головная боль. При длительном контакте с кожей вызывает покраснение.

Добавлять воду в антифризы на основе пропиленгликоля нельзя.

К недостаткам можно отнести высокую вязкость, что приводит к падению давления в системе. Также пропиленгликоль менее эффективен при низких концентрациях, чем этиленгликоль. Кроме того, канистра этого теплоносителя обойдется в два раза дороже.

Пропиленгликоль из-за вязкости чаще пригорает в системах с электрическими котлами с высокой интенсивностью нагрева.

Раствор глицерина

Глицерин представляет собой прозрачную вязкую жидкость, нетоксичен для человека, замерзает при -30 градусах. Стоит дешевле пропиленгликоля.

При интенсивном нагреве может вспениваться и пригорать, также он имеет свойство создавать воздушные пробки в системе отопления. По сравнению со спиртовыми антифризами теплоотдача глицерина хуже.

Почему нельзя использовать автомобильный антифриз для систем отопления?

Антифризами называют целую группу жидкостей и применяются они не только в качестве теплоносителя. Основным компонентом почти во всех служит этиленгликоль или пропиленгликоль, по этой причины многие домовладельцы пытаются заливать в системы отопления автомобильные незамерзайки и прочие средства. Это не всегда заканчивается хорошо, так как присадки у автомобильных составов отличаются.

В системе отопления они могут дать неожиданные эффекты. Например, силикатные присадка, которые входят в состав автомобильной незамерзайки G11 способствуют образованию пленок, которые ухудшают тепловой обмен и могут забить оборудование. Карбоновые присадки помогают при коррозии на металле, но не предотвращают ее.

Требования к системе отопления при использовании антифризов

  • Большинство антифризов обладает высокой вязкостью, поэтому циркуляционный насос должен обладать необходимой мощностью.
  • Расширительный бак должен быть закрытого типа, чтобы исключить испарения теплоносителя. Антифризы нельзя использовать в открытых системах. При этом бак должен иметь больший объем по сравнению с аналогичной системой для воды, так как незамерзающие жидкости отличаются повышенным расширением при высоких температурах.
  • Следует исключить интенсивный нагрев до высокой температуры. Такое воздействие может привести к вспениванию вещества или к образованию нагара.
  • При расчете батарей следует учесть, что теплоотдача будет на 15 % хуже, чем при работе на воде. В паспорте прибора обычно указывают данные именно для воды.
  • В соединения рекомендуется ставить паронитовые или тефлоновые прокладки для снижения риска протечек. По сравнению с водой антифриз обладает повышенной текучестью.
  • Если в системе упало давление, то заливать систему водой нельзя, нужно добавлять тот же теплоноситель. Для этого при первой заливке необходимо оставить канистру. Если разбавить теплоноситель водой ниже допустимой концентрации, то присадки выпадут в осадок, а коррозийные свойства вещества повысятся.
  • Отработанный антифриз нельзя сливать в почву, утилизация должна производиться на пункте переработки опасных химических отходов.

Как выбрать теплоноситель?

Суровость российских зим диктует необходимость использовать в автономных системах отопления и в системах кондиционирования воздуха незамерзающие теплоносители — антифризы. Применение антифриза может привести к существенному снижению энергетических затрат и принести заметную экономическую выгоду при эксплуатации инженерного оборудования зданий. Так, системы охлаждения воздуха можно отключать в зимнее время без необходимости слива теплоносителя из вторичного контура чиллера. В загородных домах антифризы дают возможность применять прерывистый режим отопления, и производить обогрев помещений только на время их использования.

О разновидностях антифризов

Из существующих в природе жидкостей наилучшими физическими свойствами, с точки зрения теплопередачи, обладает, безусловно, вода. У нее наиболее высокая теплоемкость и теплопроводность, а также относительно низкая вязкость. Однако высокая температура кристаллизации 0°С и уникальное свойство расширяться при замерзании делает воду непригодной для холодильных установок и систем, имеющих риск замерзания в зимних условиях. В связи с этим, во многих случаях приходится использовать незамерзающие (низкозамерзающие) теплоносители — антифризы, которые могут функционировать при отрицательных рабочих температурах, а также практически не расширяются при замерзании.

Антифризами, которые принято использовать в качестве теплоносителей и хладоносителей, являются водные растворы этиленгликоля, пропиленгликоля, других гликолей, а также растворы некоторых неорганических и органических солей. По-существу, теплоносители и хладоносители выполняют одинаковую функцию, так как переносят тепло от «нагревателя» к «холодильнику», и их терминологическое различие носит условный характер. В дальнейшем будем использовать лишь один термин — теплоноситель.

    Области применения низкозамерзающих теплоносителей различны и многообразны:
  • системы отопления,
  • системы кондиционирования воздуха, чиллеры,
  • вторичные контуры холодильных установок, охлаждение ледовых полей,
  • солнечные батареи,
  • тепловые насосы,
  • системы рекуперации тепла,
  • охлаждение двигателей внутреннего сгорания,
  • подогрев нефти и газа, и многое другое.

В современной инженерной практике различные виды теплоносителей применяются в зависимости от назначения и диапазона рабочих температур, при которых они используются. Главное различие теплоносителей заключается в их основе (гликоли или соли), которая понижает температуру замерзания и определяет вязкость.

Солевые растворы применяются во вторичных контурах холодильных установок при отрицательных рабочих температурах, преимущественно, при температурах ниже минус 20°С. Это обусловлено их относительно малой вязкостью по сравнению с аналогичными теплоносителями на основе гликолей. Главным недостатком таких антифризов является высокая коррозионная активность, которая, однако, в значительной мере снижается при низких температурах.

Концентрация всех низкозамерзающих теплоносителей соответствует одинаковой температуре замерзания -40°С. Данные компании Arteco. Растворы этиленгликоля и пропиленгликоля применяют при рабочих температурах от минус 20°С до плюс 130°С. Хотя такие теплоносители при определённых концентрациях могут оставаться в жидкой фазе вплоть до температур порядка минус 70°С, их применение в этой низкотемпературной области становится невозможным из-за непомерно высокой вязкости. По своим физическим характеристикам, таким как температура замерзания, теплоемкость, теплопроводность, вязкость, объёмное расширение, теплоносители на основе этиленгликоля и пропиленгликоля достаточно близки. При этом этиленгликоль во многих случаях оказывается предпочтительнее пропиленгликоля как с технической, так и с финансовой точки зрения. Объемы производства этиленгликоля в мире на порядок больше, чем пропиленгликоля, соответственно его цена вдвое ниже. Однако у пропиленгликоля имеется одно неоспоримое преимущество — низкая токсичность. Поэтому его применяют на объектах, требующих повышенного уровня безопасности, например, на пищевых производствах.

При высоких рабочих температурах, вплоть до плюс 180° С, применяются растворы триэтиленгликоля, благодаря его относительно высокой термостабильности. Такие продукты не являются предметом массового производства, их выпускают под заказ, и они являются, образно говоря, экзотикой в ряду теплоносителей.

Поскольку формат данной статьи не позволяет сделать полный обзор всех перечисленных выше теплоносителей, ограничим свое рассмотрение лишь теплоносителями на основе этиленгликоля в применении к системам отопления, вентиляции, кондиционирования. Именно этиленгликолевые теплоносители получили на сегодняшний день наиболее широкое распространение в инженерных системах зданий и сооружений.

О составе и свойствах антифризов.

Чтобы грамотно подойти к выбору теплоносителя, необходимо иметь элементарные знания о теплофизических характеристиках растворов этиленгликоля и других свойствах, которыми должны обладать эти продукты. Неправильный выбор антифриза и несоблюдение правил эксплуатации может стать причиной множества проблем в процессе эксплуатации вплоть до полного выхода системы из строя.

В состав антифризов входят базовые компоненты — вода и этиленгликоль, которые составляют 93–97% объема жидкости, остальное — присадки. Количественное соотношение этиленгликоль-вода определяет физические свойства теплоносителя: температуру кристаллизации, температуру кипения, теплоемкость, теплопроводность, вязкость, объёмное расширение, и другие. Однако «лицо» антифриза определяют присадки, или как принято говорить, «пакет присадок». От них зависят антикоррозионные и антикавитационные свойства антифриза, срок эксплуатации, стоимость. Именно по пакетам присадок отличаются друг от друга антифризы разных компаний-производителей: BASF, Arteco, DOW Chemical, Clariant, и так далее.

Присадки выполняют принципиальную функцию при эксплуатации антифриза — защиту металлов от коррозии. Как показывают экспериментальные данные, скорость коррозии при отсутствии присадок на два порядка выше, чем при наличии присадок.

Коррозионный слой (ржавчина) на стенках каналов теплообменника становится изолятором тепла, так как имеет теплопроводность примерно в 50 раз меньшую, чем металл. Этот слой в разы снижает скорость теплопередачи, а, следовательно, и эффективность теплообменной системы. Проблема усугубляется тем, что коррозионный слой сужает каналы теплообменников и увеличивает их гидравлическое сопротивление (гладкая прежде поверхность становится шершавой). Это ведет к уменьшению скорости движения теплоносителя, и дополнительному снижению теплопередачи. В системах отопления коррозия приведет к тому, что значительная часть тепла будет «вылетать в трубу». В холодильных установках коррозия снижает холодопроизводительность и соответственно увеличивает энергетические затраты.

Из-за продуктов коррозии (частиц ржавчины), находящихся в теплоносителе, может протечь (разгерметизироваться) подшипник циркуляционного насоса, засориться каналы теплообменников, отопительного котла. «Запущенная» коррозия может привести к протечкам теплообменников и даже к полному разрушению отдельных элементов системы.

Современные пакеты присадок способны эффективно защищать металлы теплообменных систем от коррозии и сохранять эти свойства в течение 10 и более лет.

Принципиальной ошибкой, которая, к сожалению, часто имеет место при заправке теплообменных систем, является использование водных растворов этиленгликоля (пропиленгликоля) без добавления в них пакета присадок. Иногда этому способствуют нечетко составленные инструкции по эксплуатации оборудования, в которых даются рекомендации только по концентрации гликоля и не упоминается о присадках. Подчеркнем, что теплоноситель должен содержать пакет присадок, причем максимально высокого качества. Мнимая экономия на присадках при эксплуатации приводит к несоизмеримо большим потерям, связанным с остановкой, демонтажом и заменой оборудования.

Рекомендации по использованию антифризов.

Антифризы реализуются либо в виде концентратов, либо в виде готовых к применению жидкостей. Концентрат антифриза содержит только один базовый компонент — этиленгликоль. Предполагается, что воду потребитель добавит самостоятельно, а оптимальное соотношение концентрата и воды составляет для наших широт 1:2 по объему. Готовые к применению жидкости уже содержат нужное количество деминерализованной воды и, как правило, являются 44%- растворами концентрата с температурой замерзания -30°С. Чтобы не снижать эффективности антикоррозионных присадок, рекомендуется использовать для разбавления антифризов дистиллированную или деминерализованную (фильтрованную) воду.

Антифриз предназначен исключительно для технического использования, поэтому нельзя допускать его попадания в пищевые продукты и в питьевую воду во избежание отравления. Опасной для жизни человека дозой при попадании в желудок считается 100 мл этиленгликоля. При случайном попадании антифриза на руки или на одежду он легко смывается водой не оставляя раздражения или ожогов. Срок биологического разложения этиленгликоля в почве составляет порядка 1 месяца. Этиленгликоль, растворенный в воде в концентрациях менее 1 г/л, не причиняет вреда рыбам и водным живым организмам.

Следует отметить, что антифриз имеет меньший, чем у воды, коэффициент поверхностного натяжения, поэтому легче проникает в мелкие поры, трещины. Кроме того, набухание резины в антифризе меньше, чем в воде. Поэтому в системах, длительное время работавших на воде, замена воды на антифриз может привести к появлению протечек, связанных с тем, что резиновые прокладки принимают первоначальный объем. Рекомендуется первые дни после заливки антифриза следить за состоянием соединительных узлов системы и при необходимости подтягивать их или менять уплотнения. Лучшей защитой от протечек являются хорошие прокладки и качественная сборка системы.

В системах отопления нельзя использовать элементы, содержащие цинк, в частности, оцинкованные изнутри трубы. При температурах, превышающих +70°С, цинковое покрытие будет отслаиваться и оседать на нагревательных элементах котла, а антикоррозионные свойства теплоносителя значительно ослабятся.

Срок службы антифриза зависит от режима его эксплуатации. Не рекомендуется доводить теплоноситель до состояния кипения (температура кипения при атмосферном давлении составляет 106 — 116°С в зависимости от степени его разбавления водой). При локальном перегреве теплоносителя до температур, превышающих +170°С, будет происходить термическое разложение этиленгликоля, образование «нагара» на нагревательных элементах, выделение газообразных продуктов разложения и разрушение антикоррозионных присадок. Поэтому в нагревательных котлах должна быть обеспечена надлежащая циркуляция теплоносителя, и нагревательные элементы в процессе работы должны быть полностью погружены в теплоноситель, чтобы не допускать их перегрева и «пригорания» антифриза. По-существу, в теплообменных системах следует проводить предварительные тепловые расчеты на предмет установления возможности для данного теплоносителя обеспечивать необходимые тепловые потоки. При этом можно использовать табличные данные для параметров, входящих в уравнения подобия, таких как число Прандтля, число Рейнольдса.

Еще одним важным аспектом применения антифризов является герметичность теплообменной системы. Известно, что этиленгликоль окисляется при контакте с атмосферным воздухом и процесс окисления ускоряется при повышении температуры — примерно вдвое на каждые 10°С. Продукты окисления этиленгликоля — гликолаты разрушают антикоррозионные присадки и приводят к усилению коррозии. Поэтому необходимо по возможности исключить контакт теплоносителя с воздухом, в частности, применять герметичные расширительные емкости.

О температуре замерзания антифриза.

В практике применения антифризов часто возникает вопрос о выборе температуры замерзания теплоносителя, который сводится к выбору концентрации антифриза в растворе. Повышенная концентрация, кроме удорожания, создает повышенную вязкость теплоносителя, и снижает эффективность теплопередачи. Кроме того, не всякий насос способен перекачивать жидкость с вязкостью в 2–3 раза превышающей вязкость воды. Выбор оптимальной концентрации теплоносителя важен как с технической, так и с финансовой точки зрения. Часто также возникает вопрос, что будет с теплообменной системой, если теплоноситель в ней замерзнет в результате штатной или нештатной ситуации?

В отличие от воды, водно-этиленгликолевый раствор и соответственно теплоноситель замерзает в несколько этапов. Вода замерзает «мгновенно» (разумеется, не по времени, а по температуре), то есть, при 0°С это еще жидкость, а при минус 1°C уже лед. Теплоноситель замерзает постепенно: в процессе охлаждения при некоторой отрицательной температуре в жидкости начинают образовываться кристаллы. Затем, при дальнейшем охлаждении жидкости, кристаллов в ней становится все больше и больше (это состояние называется «шуга», по-английски, «slush ice» — что-то наподобие манной каши), и наконец, при некоторой более низкой конечной температуре эта шуга затвердевает.

Начальная температура образования кристаллов называется «температурой кристаллизации», по-английски «freezing point» (измеряется по ASTM D 1177). Конечная температура перехода из жидкого в твердое состояние называется «температурой потери текучести» или «температурой застывания», по-английски, «setting point» (по DIN 51583) или «pour point» (по ASTM D 97).

Для антифризов с температурой кристаллизации минус 30°С, которыми мы обычно пользуемся, разница между «freezing point» и «setting point» составляет около 8°С. То есть, антифриз, который начинает кристаллизоваться при минус 30°С, затвердеет лишь при минус 38°С. В промежутке между минус 30°С и минус 38°С он будет находиться в состоянии «манной каши» — более или менее густой.

В России, при описании и тестировании антифризов, обычно пользуются «температурой начала кристаллизации» (по ГОСТ 28084–89) или «температурой кристаллизации» (по ГОСТ 18995.5, совпадает с ASTM D 1177). В Европе, однако, чаще используют понятие «температура защиты от замерзания», по-английски, «frost protection». Она определяется как среднее арифметическое между «температурой кристаллизации» и «температурой застывания». На наш взгляд, именно «frost protection» наиболее адекватно характеризует «температуру замерзания» антифриза, так как это середина фазового перехода из жидкости в твердое тело.

Здесь необходимо отметить еще один принципиальный момент. В отличие от воды, которая при замерзании расширяется в объеме на 9% и «рвет трубы», антифриз при замерзании не «размораживает» теплообменную систему. Водно-этиленгликолевый раствор при переходе из жидкости в твердую фазу расширяется весьма незначительно. Теплоноситель с концентрацией этиленгликоля 40% при замерзании (температура замерзания около минус 30°С) расширяется в объеме лишь на 1,5%. Соответственно, его линейное расширение составит всего 0,5%, а это безопасно для практически любых конструкционных материалов.

Таким образом, при наступлении сильных холодов не следует опасаться каких-либо серьезных последствий (трещин или протечек) от антифриза, замерзшего в системе. Антифриз превратится в застывшую «манную кашу», а при ослаблении холодов, снова станет жидким.

Производители антифризов.

Мировыми лидерами в разработке и производстве теплоносителей на сегодняшний день являются компании DOW Chemical (США), Arteco (Бельгия), BASF (Германия), Clariant (Швейцария). Эти компании разработали лучшие современные пакеты присадок и производят на их основе теплоносители под брендами Dowtherm, Ucartherm (DOW); Zitrec (Arteco); Glythermin (BASF); Antifrogen (Clariant). Наиболее продвинутыми в этой области являются так называемые карбоксилатные технологии, обладающие высокотемпературной стабильностью и максимальной долговечностью.

В России, к сожалению, отсутствуют собственные разработки пакетов присадок, отвечающие мировому уровню. По-видимому, это связано с отсутствием адекватной научной базы, специалистов и вообще социального заказа на такие разработки. Отечественные теплоносители, которые присутствуют на российском рынке, являются, по сути, морально устаревшим Тосолом или его модификациями. Как правило, такие продукты изготавливаются по так называемой традиционной технологии, соответствующей ГОСТ 28084–89 для автомобильных охлаждающих жидкостей, производившихся в СССР.

Однако некоторые российские предприятия кооперируются с ведущими зарубежными компаниями и производят продукцию, разработанную этими компаниями, широко применяемую в мире. При этом используются российские базовые сырьевые компоненты и производственные мощности, а из-за рубежа поступают пакеты присадок и технология производства. К таким предприятиям относится АО «ТЕХНОФОРМ», начавшее в 2003 году совместное производство с компанией Arteco (Бельгия).

В заключение следует сказать, что применение антифризов в системах отопления, вентиляции, кондиционирования имеет широкие перспективы, и российский рынок низкозамерзающих теплоносителей постоянно расширяется и совершенствуется.

О компании

  • История
  • Допуски и сертификаты
  • Политика качества
  • Преимущества Hot Stream
  • Отзывы

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *