Теплоносители в системах отопления кратко

Обновлено: 02.07.2024

Принцип работы большинства современных отопительных систем для квартир и частных домов предусматривает наличие теплоносителя (агента, рабочего тела). Это вещество, благодаря которому тепловая энергия следует от источника к потребителю. В этом качестве используют жидкости или газы, однако все они имеют свои преимущества, но недостатки также есть у всех. Чтобы владельцы имели возможность выбрать оптимальный вариант, сначала им надо рассмотреть основные виды теплоносителей и их параметры. Поскольку российский климат во многих регионах довольно суров, требования к ним предъявляются серьезные.

Немного об отопительных системах

Система отопления — совокупность связанных элементов, предназначение которых получение, транспортировка и передача теплоты в помещения. Основных конструктивных элементов в любой отопительной системе три.

Источник тепла. При автономном, местном отоплении им является теплогенератор, в централизованных системах — теплообменник.
Теплопроводы — конструкции, по которым происходит транспортировка теплоносителя к оборудованию-потребителю.
Отопительные приборы, радиаторы — элементы, передающие тепло непосредственно в помещение.

Перемещение тепла по трубопроводу обеспечивается за счет теплоносителя — жидкой или газообразной среды. Первая среда — вода либо незамерзающая жидкость, вторая — воздух, пар, продукты сгорания топлива.

Теплоноситель и требования к нему

Зимой в России без отопления обойтись нереально. У нас, как правило, наиболее распространено жидкостное (водяное) отопление. В такой отопительной системе используют воду либо специальную незамерзающую жидкость. При выборе вещества для переноса тепла к нему предъявляют несколько важных требований. Первое из них — способность аккумулировать, а затем переносить тепловую энергию на заданное расстояние. Однако есть и другие критерии.

Экологическая безопасность — главное качество. Поскольку иногда возникают протечки, теплоноситель обязан быть абсолютно безопасным для жильцов и окружающей среды.
Безвредность для теплопровода и оборудования. Теплоноситель не должен провоцировать быстрое повреждение труб, радиаторов из-за коррозионных процессов.
Инертность к вспениванию. От этой характеристики зависит производительность теплообменных механизмов, насосного оборудования.
Стабильность. Важно, чтобы теплоноситель, который будет использоваться в течение большого периода времени, не разлагался.
Высокая теплоемкость, небольшая степень вязкости. Без них невозможен эффективный перенос тепла.
Диапазон рабочих температур, в котором теплоноситель не теряет своих свойств.
Невоспламеняемость.
Доступность.

Последние, но немаловажные характеристики — долгий срок службы, приемлемая цена. Поскольку всем требованиям отвечает простая вода, то она до сих пор остается самым популярным теплоносителем, но даже у этой жидкости есть слабые стороны. Однако идеалов нет, поэтому владельцам домов приходится выбирать ту жидкость, которая при всех недостатках станет компромиссом для конкретной отопительной системы.

Виды теплоносителей и их параметры

Выбор теплоносителя — задача первостепенная, так как в соответствии с ним проектируется соответствующая отопительная система. По этой причине надо подробнее рассмотреть виды теплоносителей и их параметры, преимущества и отрицательные стороны наиболее популярных составов.

Вода (СП-В)

Она остается лидером, жидкость универсальна и доступна везде. На ее долю приходится примерно 70% всех систем отопления.

Плюсы и минусы

Огромное преимущество такого теплоносителя — ее абсолютная экологичность. Другие достоинства воды:

Высокая плотность, удельная теплоемкость.
Очень легкая регулировка температуры.
Хороший коэффициент теплопередачи.
Невысокая химическая активность.
Низкая степень вязкости.
Простое обслуживание.

Несмотря на достаточно большой список преимуществ, благодаря которым вода в системах используется повсеместно, есть у нее несколько недостатков. Это:

возможное присутствие примесей — железа, солей и т. д.;
низкий верхний предел нагревания, он составляет всего 150°;
замерзание при температуре 0°, оно провоцирует выход системы из строя;
коррозионные процессы, если используются металлические трубы и фитинги;
неизбежное появление отложений накипи, когда теплоноситель нагревается до 80°.

Дистиллированная вода

Полностью очищенная жидкость — идеальный компонент для любого теплоносителя, поскольку проточная вода содержит большое количество веществ, которые негативно влияют на элементы отопительной системы. Дистиллят имеет следующие характеристики:

удельную плотность — 998,2 кг/м 3 (при температуре 20°);
теплоемкость — 4,182 кДж/кг·К (при t 20°);
теплопроводность — 0,52 ккал/м·ч·°С (20°);
динамическую вязкость — 1 МПа·с (20°);
температуру кипения — 100° (при давлении 2,75 атм — 130°).

Оптимальная температура в системе отопления составляет 75°, однако этот параметр больше зависит от погодных условий.

Антифризы на основе гликоля

В некоторых отопительных системах необходимо использовать более надежные антифризы — теплоносители, замерзающие при очень низкой температуре. В этом случае у стойких жидкостей есть преимущества перед водой, однако и минусы тоже присутствуют: у некоторых видов они довольно существенны.

Этиленгликоль (ОЖ)

На долю антифриза, сделанного на основе этиленгликоля, приходится примерно 25% всех теплоносителей. Главным достоинством таких жидкостей является низкая температура замерзания: она составляет -60°. Другие плюсы:

сравнительно низкая цена;
небольшое количество отложений в системе.

В состав теплоносителя вводят специальные добавки — ингибиторы, снижающие скорость химических процессов в теплопроводе и в системе в целом. Этиленгликолевые антифризы используют для автомобильных систем отопления/охлаждения, для обогрева помещений, не предназначенных для проживания. Недостатки этого антифриза:

Высокая токсичность. Этиленгликоль — яд: 50-150 мл достаточно для отравления с летальным исходом, поэтому в открытых системах его не применяют.
Необходимость контроля температуры из-за возможного разложения продукта (осадок и кислоты) при высоких ее значениях.
Большая вязкость при низких температурах, она затрудняет транспортировку тепла.

Еще один минус — едкость этиленгликоля. Такие агрессивные составы способны разъедать резину. По этой причине в качестве уплотнительных элементов необходимо использовать продукцию из других, более стойких материалов (например, из паронита либо тефлона). Если произошла утечка, то плитку, доски или утеплитель придется менять.

Пропиленгликоль (ХНТ, ХНТ-НВ)

Пропиленгликоль — лучший вариант, не имеющий серьезных недостатков. Этот антифриз экологически безопасен, не токсичен: доказательством может служить тот факт, что вещество является элементом пищевых добавок.

Минусы пропиленгликоля — отставание от этиленгликоля по теплофизическим параметрам, большая степень вязкости. Разница между ними может составлять 10-20%. Другой неприятный факт — повышенная текучесть антифриза при отрицательных температурах, поэтому необходима полная герметичность системы.

Этиленгликоль с пропиленгликолем

Такие виды теплоносителей и их параметры дали возможность сделать смесь, которая совмещает преимущества обоих жидкостей. В первую очередь, нивелируется повышенная вязкость пропиленгликоля. Комбинация антифризов дает шанс получить все их преимущества, но при вводе в эксплуатацию снизить затраты на 20%. Однако из-за присутствия этиленгликоля такую жидкость все же не рекомендуют использовать для жилых домов. Или обеспечить полную герметичность системы.

Общий недостаток гликолевых теплоносителей — необходимость регенерации или замены антифриза через 5-7 лет. После истечения гарантийного срока их состав проверяют. Если качество остается неизменным, эксплуатацию продолжают. В противном случае теплоноситель либо восстанавливают, либо приобретают новый продукт.

Глицерин

Такой теплоноситель абсолютно безвреден для окружающей среды и человека. В отличие от воды, он более стоек, замерзает жидкость при температуре -30°. Эти растворы используют в закрытых отопительных системах, оборудованных принудительной циркуляцией. К другим достоинствам этих растворов относится:

Однако и глицерин не обошелся без серьезных недостатков.

К самым серьезным минусам можно отнести термическую неустойчивость. При длительном нагреве (80-120°) глицерин разлагается на ацетон и акролеин. Оба вещества несут угрозу: пары первого соединения взрывоопасны, а второй не только имеет крайне неприятный запах, но и является канцерогеном.

Во многих странах Европы эту продукцию давно не производят (со времени появления гликолевых антифризов). Глицериновые теплоносители относят к непрактичным, неэффективным, небезопасным составам.

Водка (этиловый спирт)

Такой спиртовой антифриз имеет несколько преимуществ. К ним относится:

вязкость, меньшая, чем у гликолевых и глицериновых составов;
предотвращение коррозии из-за ингибиторных свойств спирта;
возможность использовать резину в роли уплотнителей;
теплоемкость, близкая к этому параметру у воды;
надежная защита от отложения солей в системе.

Выбор теплоносителя

Потенциальные виды теплоносителей и их параметры надо изучить еще до обустройства отопительной системы. Выбор оптимального варианта заранее поможет определить тип подходящего котельного оборудования, характеристики будущего насоса.

Особенности антифризов

Если говорить о теплоносителях-антифризах, то их можно назвать менее активными участниками теплообмена. По этой причине они требуют более мощных радиаторов и насосного оборудования.

Совместимость антифризов и батарей — следующее обязательное условие. Так как всегда существует риск опасных химических реакций, оцинкованные трубы приобретать не рекомендуют. От агрессии по отношению к этому элементу известной таблицы не защитят даже специальные присадки в составе продукции.

Другая особенность системы, работающей с антифризом, — необходимость менять рабочий раствор. Такая операция через некоторое время нужна любому антифризу, а ее периодичность зависит от вида используемой жидкости.

Факторы, которые учитывают

Виды теплоносителей и их параметры нужно изучить, чтобы знать особенности того или иного состава. Так как идеалов не существует, выбор зависит от условий эксплуатации отопительной системы, от того, какими суммами хозяева готовы пожертвовать.

Эксплуатация дома

Если здание планируют использовать круглогодично, а не наездами, то наиболее рациональным, практичным вариантом станет использование в роли теплоносителя обычной воды. Но и в этом случае надо рассматривать все потенциальные проблемы.

Когда коттедж используется непостоянно, или же хозяева часто уезжают в командировки, главным условием становится универсальность, всесезонность теплоносителя. Но в этом случае система должна быть максимально надежной, так как антифризы могут быть токсичными, взрывоопасными. Из-за текучести они способны найти лазейку даже там, где обычная вода не пройдет.

Особенности оборудования

Выводы, которые можно сделать

Использование дистиллированной воды — самый оптимальный вариант для жилого дома, где хозяева живут постоянной. Антифриз — жидкость, которую имеет смысл приобретать для периодического обогрева строений, в которых владельцы бывают наездами, время от времени. Это дачи, гаражи, временные здания на участке, где жилой дом только строится.

При выборе антифриза, может быть, помогут следующие рекомендации:

Для электродных котлов рекомендуют специальные пропиленгликолевые составы, в которых есть присадки, предупреждающие пенообразование. Например, ХНТ-35. Перед покупкой антифриза для такого оборудования лучше проконсультироваться с представителями завода-производителя теплоносителя.

Относительно многочисленные виды теплоносителей и их параметры требуют такого же разного подхода. Самый элементарный и экономичный вариант — использование обычной воды, жидкости неприхотливой и универсальной. Дистиллированная вода лучший выбор, она почти идеальна. Хозяевам-трезвенникам может понравиться идея с использованием этанола.

Для обустройства системы с антифризами потребуются дополнительные траты, а в будущем — тщательный контроль работы оборудования. Выбор теплоносителя зависит от того, как будет использоваться дом или другое здание, и от желания хозяев тратить время и деньги на дополнительные операции.

Мнение компетентного человека можно услышать в этом видео:

Выжить зимой без отопления в нашей стране практически невозможно, потому ее устройству уделяют много времени, сил и средств. Наиболее распространенный у нас вид обогрева — водяное (жидкостное) отопление. Его составная часть — теплоноситель. Как выбрать теплоноситель для системы отопления, как его закачать — в статье.

Что такое теплоноситель и каким он должен быть

Теплоноситель в жидкостной отопительной системе — это то вещество, посредством которого тепло переносится от котла к радиаторам. В наших системах качестве теплоносителя используется вода или особые незамерзающие жидкости — антифризы. При выборе необходимо руководствоваться несколькими критериями:

Безопасность. Время от времени в отоплении возникают протечки или они требуют обслуживания и ремонта. Чтобы ремонтные работы не были опасными, теплоноситель должен быть безвредным.
Безвредным для составляющих системы отопления.
Должен иметь высокую теплоемкость, чтобы эффективно переносить тепло.
Иметь длительный срок эксплуатации.

С учетом этих требований наиболее подходящая жидкость для система отопления — вода. Она безопасна, безвредна, имеет высокую теплоемкость, а строк эксплуатации неограничен. Но в тех системах отопления, где велика вероятность простоя зимой, вода может сослужить плохую службу. Если она замерзнет, разорвет трубы и/или радиаторы. Потому в таких системах применяют антифризы. При отрицательных температурах они теряют текучесть, но оборудование не рвут. Так что выбрать теплоноситель для системы отопления с этой точки зрения легко: если система находится все время под присмотром и работоспособном состоянии, использовать можно воду. Если дом временного проживания (дача) или он надолго может оставаться без присмотра (командировки, зимний отпуск), если в регионе возможно частое и/или длительное отключение электроэнергии, лучше в систему заливать антифриз.

Особенности использования воды в качестве теплоносителя

С точки зрения эффективности переноса тепла вода — идеальный теплоноситель. Она имеет очень высокую теплоемкость и текучесть, что позволяет доставлять тепло к радиаторам в требуемом объеме. Какую воду заливать? Если система закрытого типа, заливать можно воду прямо из крана.

Да, водопроводная вода неидеальна по составу, в ней содержатся соли, некоторое количество механических примесей. И да, они осядут на элементах системы отопления. Но это произойдет один раз: в закрытой системе теплоноситель циркулирует годами, подпитка небольшим количеством требуется очень редко. Потому никакого ощутимого вреда некоторое количество осадка не принесет.

Вода как теплоноситель для систем отопления почти идеальна

Если отопление открытого типа требования к качеству воды, как к теплоносителю, намного выше. Тут происходит постепенное испарение воды, которое периодически восполняется — воду доливают. Таким образом получается, что концентрация солей в жидкости все время увеличивается. А это означает, что и осадок на элементах тоже накапливается. Именно поэтому в системы отопления открытого типа (с открытым расширительным бачком на чердаке) заливается очищенная или дистиллированная вода.

В данном случае лучше использовать дистиллят, но достать его в требуемом объеме бывает проблематично, да и дорого. Тогда можно заливать очищенную воду, которая пропущена через фильтры. Наиболее критично наличие большого количества железа и солей жесткости. Механические примеси тоже ни к чему, но с ними бороться проще всего — несколько сетчатых фильтров с ячейкой разных размеров помогут отловить большую их часть.

Чтобы не покупать очищенную воду или дистиллят, ее можно подготовить самостоятельно. Во-первых, налить и отстоять, чтобы осела большая часть железа. Отстоявшуюся воду аккуратно перелить в большую емкость и прокипятить (крышкой не закрывать). Этим удаляются соли жесткости (калия и магния). В принципе, уже такая вода неплохо подготовлена и ее можно заливать в систему. А доливать потом уже или дистиллированной водой или питьевой очищенной. Это уже не так бьет по карману, как первоначальная заливка.

Антифризы для отопления

В системы отопления кроме воды заливают специальные незамерзающие жидкости — антифризы. Обычно это водные растворы многоатомных спиртов. Не так давно на нашем рынке появился антифриз на основе глицерина. Так что теперь типов незамерзающих жидкостей для систем отопления три.

Виды незамерзающих жидкостей и их свойства

Антифризы есть на основе двух веществ: этилен-гликоля и пропилен-гликоля. Первый более дешев, замерзает при более низких температурах, но очень токсичен. Отравиться можно не только выпив, но даже просто замочив руки или надышавшись парами. Второй незамерзающий теплоноситель для системы отопления — на основе пропилен-гликоля.Он более дорог, но безопасен. Иногда он даже используется как пищевая добавка. Его минус (кроме цены) — он теряет текучесть при более высоких температурах чем пропилен-гликоль.

Этилен-гликолевый теплоноситель очень ядовит

Несмотря на высокую токсичность чаще покупают этилен-гликолевые теплоносители. Связано это, скорее всего, с ценой — пропилен-гликоль дороже раза в два. Но этилен-гликолевые антифризы в чистом виде еще и химически активны, могут вспениваться, имеет повышенную текучесть. С пеной и активностью борются присадками, а повышенная текучесть никак не корректируется. В паре с токсичностью она — опасное сочетание. Если есть где-то малейшая возможность, этот антифриз протечет. А так как и его пары ядовиты, ни к чему хорошему это не приведет. Поэтому, если есть возможность, используйте пропилен-гликоль.

Название	Вещество	Вес	Диапазон рабочих темпеартур	Начало кристализации	Температура термического разложения	Срок службы	Возможность разведения водой	Цена
Dixis (Диксис) 65	моноэтиленгликоль	10 кг	-65°С ~ +95°С	-66°С	+ 111°C	10 лет	да	850 руб
Тёплый Дом - Эко	пропиленгликоль	10 кг	-30°С до +106°С	-30°C	+170°С	5 лет	да	1050 руб
Dixis TOP (Диксис ТОП) -30	пропиленгликоль	10 кг	-30°С до +100°С	- 31°C	+106°С	3 года	да	960 руб
ANTIFROST на основе глицерина	глицерин	10 кг	-30°С до +105°С	4 года	нет	700 руб
PRIMOCLIMA ANTIFROST на основе пропиленгликоля	пропиленгликоль	10 кг	-30°С до +106°С	-30°C	+120°С	5 лет	да	762 руб
ТЕРМАГЕНТ 30	этиленгликоль	10 кг	-20°С до +90°С	-30°C	+170°С	10 лет	нет	650 руб
Теплоком (глицериновый)	глицерин	10 кг	– 30°С до +105°С	8 лет	нет	780 руб

Пропилен-гликоль, наоборот, химически почти нейтрален. Он меньше всех теплоносителей реагирует с другими веществами, перегрев наступает при более высоких температурах и приводит не к таким последствиям.

Пропилен-гликолевый теплоноситель безопасен , но стоит дороже и замерзает при более высоких температурах

В конце прошлого столетия был разработан антифриз для систем отопления на основе глицерина. Он — это нечто среднее между этиленовыми и пропиленовыми теплоносителями. Он безопасен для человека, но не очень хорошо влияет на прокладки, также плохо реагирует на перегрев. По цене и температурным характеристикам он примерно в том же диапазоне, что и пропиленовые теплоносители (смотрите таблицу).

Особенности систем с антифризом в качестве теплоносителя

При проектировании системы отопления надо изначально принимать во внимание теплоноситель. Это связано с более низкой теплоемкостью незамерзающих жидкостей, а также другими их свойствами. Если все оборудование было рассчитано на воду, а зальют в нее антифриз, могут возникнуть следующие проблемы:

Не хватит мощности и в доме будет холодно. Это связано с более низкой теплопроводностью антифризов. Решить эту проблему можно малой кровью — увеличить скорость движения теплоносителя, поставив более мощный циркуляционный насос. Но по-хорошему, требуется увеличение количества секций радиаторов.
В системах закрытого типа может недостаточным оказаться объем расширительного бачка. Это связано с тем, что при нагревании незамерзайки расширяются больше, чем вода. Выход — поставить еще один бачок. Суммарный объем должен быть чуть больше требуемого (объем можно взять из таблицы).

Как вы поняли, лучший теплоноситель для системы отопления — вода. Она и лучше по характеристикам и в разы дешевле. Если же отоплению грозит разморозка, приходится заливать антифризы, но не автомобильные, а специальные — для отопления. В этом случае, при наличии достаточного количества средств, лучше использовать пропилен-гликоль. Этиленовые незамерзайки — крайний случай. Они пригодны в системах закрытого типа, в которых установлены специальные прокладки и автоматизированные котлы, которые не допустят перегрева.

Чтобы покупателям было проще ориентироваться, в теплоносители добавляют красители. В этиленовые — красные или розовые, в пропиленовые — зеленый, в глицериновые — голубой. Через некоторое время цвет может стать нет таким интенсивным или пропасть совсем. Это происходит из-за термического разрушения красителей, но на свойства самого антифриза не влияет.

Как закачать теплоноситель

Проблемы обычно возникают только с системами закрытого типа, так как открытые заполняются через расширительный бак. В него просто наливается теплоноситель для системы отопления. Он под действием силы гравитации растекается по системе. Важно чтобы при заполнении системы все воздухоотводчики были открыты.

Открытая система отопления заполняется через расширительный бак

Заливаем самотеком

Этот способ закачать теплоноситель для системы отопления хоть и не требует оборудования, но уходит на него много времени. Приходится долго выжимать воздух и так же долго набирать нужное давление. Его, кстати, накачиваем автомобильным насосом. Так что оборудование все-таки потребуется.

Находим самую высокую точку. Обычно это какой-то из газоотводчиков (его снимаем). При заполнении открываем кран для спуска теплоносителя (самая низкая точка). Когда через него побежит вода, система заполнена.

При таком способе можно шланг подключить от водопровода, можно подготовленную воду налить в бочку, поднять ее выше точки входа и так залить ее в систему. Также заливается и антифриз, но при работе с этиленгликолем потребуется респиратор, защитные резиновые перчатки и одежда. При попадании вещества на ткань или другой материал он тоже становится токсичным и подлежит уничтожению.

Следить за давлением надо по манометру

Когда система заполнена (из крана для слива побежала вода), берем резиновый шланг длиной порядка 1,5 метров, крепим его к входу в систему. Выбираем вход так, чтобы виден был манометр. В этой точке устанавливаем обратный клапан и шаровый кран. К свободному концу шланга крепим легко снимающийся переходник для подключения автомобильного насоса. Сняв переходник, в шланг наливаем теплоноситель (держим поднятым вверх). Заполнив шланг, при помощи переходника подсоединяем насос, открываем шаровый кран и насосом закачиваем жидкость в систему. Надо следить чтобы не закачивался воздух. Когда почти вся содержащаяся в шланге вода закачана, кран закрывается, операция повторяется. На небольших системах чтобы получить 1,5 Бар, придется повторять ее 5-7 раз, с большими придется возиться дольше.

Заливаем с помощью погружного насоса

Для создания рабочего давления теплоноситель для системы отопления можно закачивать маломощным погружным насосом типа Малыш. Его подключаем к самой низкой точке (не точка слива системы). Насос подключаем через шаровый кран и обратный клапан, на точке слива системы ставим шаровый кран.

Теплоноситель наливаем в емкость, опускаем насос, включаем его. В процессе работы постоянно добавляем теплоноситель — насос не должен гнать воздух.

В процессе следим за манометром. Как только его стрелка сдвинулась с нулевой отметки — система заполнена. До этого момента ручные воздухоотводчики на радиаторах могут быть открыты — через них будет выходить воздух. Как только система заполнилась, их надо закрыть.

Далее начинаем поднимать давление — продолжаем насосом качать теплоноситель для системы отопления. Когда оно достигнет требуемой отметки, насос останавливаем, шаровый кран закрываем. Открываем все воздухоотводчики (на радиаторах тоже). Воздух выходит, давление падает. Снова включаем насос, докачиваем немного теплоносителя, пока давление не достигнет проектного значения. Снова спускаем воздух. Так повторяем до тех пор, пока их воздухоотводчиков не перестанет выходить воздух.

Далее можно запустить циркуляционный насос, снова стравить воздух. Если при этом давление осталось в пределах нормы, теплоноситель для системы отопления закачан. Можно запускать ее в работу.

Используем насос для опрессовки

Заполняется система так же, как и в описанном выше случае. При этом насос используется специальный. Он обычно ручной, с емкостью, в которую заливается теплоноситель для системы отопления. Из этой емкости жидкость закачивается через шланг в систему. Взять его можно на прокат в фирмах, которые торгуют трубами для водопровода. В принципе, имеет смысл его купить — если использовать будете антифриз, его придется периодически менять, то есть снова надо будет заполнять систему.

Это ручной насос для опрессовки, с помощью которого можно закачать теплоноситель для системы отопления

При заполнении системы рычаг идет более-менее легко, при подъеме давления работать уже тяжелее. Манометр есть как на насосе, так и в системе. Следить можно там, где удобнее. Далее последовательность такая же, как описано выше: накачали до требуемого давления, спустили воздух, снова повторили. Так до тех пор, пока воздуха в системе не останется. После — тоже запускаем циркуляционник минут на пять (или систему целиком, если насос в котле), стравливаем воздух. Тоже повторяем несколько раз.

Теплоносители (жидкости охлаждающие для теплообменных систем) – это рабочие среды, которые в процессе теплообмена либо отводят избыточное тепло, либо применяются для нагрева в технологиях различных производств, а также для обогрева жилых, офисных и производственных зданий и сооружений.

Для повышения эффективности процесса теплообмена в системах отопления в качестве рабочих сред применяют разные виды жидкостей-теплоносителей. Первоначально применялась простая вода или в отдельных случаях - водяной пар. В последующем такие технологии утратили развитие, так как стали неэффективными и дорогими. Теплообменное оборудование довольно быстро ржавеет, воду приходится постоянно менять, при этом остывание происходит слишком быстро.

С целью повышения эффективности работы теплообменного оборудования и улучшения эксплуатации систем теплообмена были разработаны новые виды всесезонных низкозамерзающих (составов) теплоносителей с большими сроками эксплуатации в системах отопления.

На современном этапе развития промышленного производства наибольшее распространение в качестве рабочих сред для систем теплообмена получили водные растворы гликолей (этиленгликоля, пропиленгликоля) или глицерина, содержащие пакеты присадок, улучшающих их эксплуатационные характеристики. На сегодня это наиболее эффективные рабочие среды, используемые в процессах теплообмена.

Существуют множество видов теплоносителей, физико-химические характеристики которых незначительно отличаются между собой, что дает возможность выбирать наиболее подходящий к применению с учетом условий его дальнейшего использования.

Из этого множества видов востребованных теплоносителей условно можно выделить следующие наиболее распространённые группы:

вода (водно-солевые растворы);
этиленгликоль, пропиленгликоль (водно-гликолевые растворы);
смеси.

Каждый из теплоносителей этих групп обладает своими характерными преимуществами и недостатками.

Характеристики воды как проводника тепла

Многие системы отопления в качестве рабочей среды заполняются водой – наиболее доступным и универсальным теплоносителем. Она находится в свободном доступе, ее запасы в природе регулярно возобновляются. До 70% отопительных систем наполнены природной жидкостью.

Популярность воды обусловлена не только ее доступностью, но и экологической безопасностью. Также среди ее положительных особенностей – высокая плотность и удельная теплоемкость. Важная эксплуатационная характеристика – низкая химическая активность, хороший коэффициент передачи тепла, минимальная вязкость. Вода соответствует всем этим требованиям. При необходимости температуру ее нагрева можно регулировать.

Среди характеристик у природной жидкости существуют и недостатки. К ним относится:

низкий верхний предел нагрева (температурный максимум в отопительной системе до 150 °C);
замерзает при 0 °C, переходя в кристаллическую форму со значительным увеличением объёма, что приводит к разрушению оборудования и трубопроводов систем отопления;
возможность возникновения коррозионных процессов с образованием оксидов металлов (ржавчины) и разрушением поверхностей оборудования;
образование накипи на поверхностях трубопроводов при нагревании до 80 °C.

Если вода замерзнет в трубах зимой, вся отопительная система может прийти в негодность. Часто на металлических трубах и фитингах появляется ржавчина, отложения. Чтобы минимизировать риск их появления, используется дистиллированная вода или в техническую воду добавляют специальные присадки и щёлочи.

Отопительные приборы, где функцию теплоносителей выполняет вода, нуждаются в регулярном обслуживании – промывке теплообменных аппаратов и трубопроводов, проведении периодического ремонта котла, корректировке удельного сопротивления в отопительный сезон.

Технические свойства теплоносителей на основе гликолей

На основе гликолей разработаны десятки видов теплоносителей для применения в различных теплообменных системах. Это не только жидкости для коммунальной сферы, но и составы для промышленных теплообменных установок. Такие составы хорошо обеспечивают передачу тепла и позволяют поддерживать высокую эффективность процесса теплообмена.

Применять составы с сохранением оптимальных условий можно до 5-7 лет без их регенерации. После истечения гарантийного срока и проверки качества можно восстановить либо заменить состав и продолжить эксплуатацию.

Теплоносители на основе этиленгликоля

Для работы некоторых отопительных агрегатов необходимо применение теплоносителя, замерзание которого происходит только при очень низкой температуре. Жидкость охлаждающая низкозамерзающая (либо антифриз) на основе этиленгликоля – одна из них.

Низкая температура начала кристаллизации таких видов теплоносителей зависит от соотношения базового компонента – этиленгликоля и дистиллированной воды в растворе. Для улучшения эксплуатационных характеристик этих теплоносителей в их состав добавляют пакет функциональных присадок, которые защищают металлические поверхности оборудования от коррозионного воздействия этиленгликоля.

Антифриз подходит для применения и в автомобильных системах охлаждения двигателей внутреннего сгорания и в системах, которые используются для обогрева зданий, сооружений и применения в качестве теплоносителя на различных производствах. Он относится к разряду теплоносителей средней ценовой категории.

Температура начала кристаллизации такой марки теплоносителя может достигать минус 70 °C, не образует отложений на трубах теплопровода.

Среди ключевых характеристик такого теплоносителя выделяют следующие:

низкозамерзающие свойства (замерзание зависит от концентрации этиленгликоля в растворе);
практичность и безопасность использования (во время охлаждения и кристаллизации приобретает аморфную структуру – значительно не расширяется, поэтому и не способен повредить оборудование системы отопления);
в составе содержит пакет присадок (защищающие от коррозии, накипи, пенообразования и стабилизирующие, антиокислительные);
не изменяет своих первоначальных основных особенных свойств на протяжении всего срока эксплуатации;
имеет высокую температуру начала кипения в замкнутой системе;
не оказывает агрессивного воздействия в гарантийный период эксплуатации на разные материалы (металл, пластик, резины, текстиль), так как в составе содержит необходимые присадки в достаточном количестве.

Главный недостаток такого теплоносителя – его токсичность. Они в меру токсичны по воздействию на организм человека (3 класс опасности) и опасны по экологическим параметрам. По этой причине его не применяют в открытых отопительных системах. Во время его использования важно предотвратить его попадание на какие-либо предметы. В противном случае их целесообразно будет заменить.

Теплоносители на основе пропиленгликоля

Пропиленгликолевые составы и жидкости охлаждающие, массовое распространение которых ограничивается дорогостоящим базовым рабочим компонентом – пропиленгликолем, получили распространения с внедрением теплоносителей в технологиях пищевых производств, а также на предприятиях фармацевтической промышленности. Основное преимущество их над этиленгликолевыми – более безопасны для человека и экологии.

Можно выделить следующие их основные характеристики:

не вызывает отравления, водные растворы пропиленгликоля взрывопожаробезопасны и соответственно в их парах практически не содержится базовый активный компонент;
подходит для обогрева жилых домов и зданий общественного назначения;
имеет низкую химическую агрессивность;
подходит для материалов, и в первую очередь оборудования из металлов, на которых при контакте с водой возникает коррозия;
предотвращает гидроудары и обладает хорошим смазывающим эффектом.

К недостаткам, характеризующим пропиленгликолевые теплоносители, следует отнести:

Теплоносители в виде смесей

Еще одна группа теплоносителей, применяемых в теплообменных системах включает составы и жидкости охлаждающие на основе водных растворов базового рабочего компонента – глицерина. Это современные и перспективные разработки с высокой эффективностью и незначительным потенциальным вредом для окружающей среды.

По требованиям заказчиков могут производиться теплоносители для применения в отопительных установках, на функциональной базе смешивания двух основ – пропиленгликоля и этиленгликоля. Такие смеси совмещают в себе характеристики двух активных базовых компонентов. Ввиду повышенной вязкости пропиленгликоля при низких температурах этот недостаток нивелируется добавлением в состав смеси этиленгликоля. Однако, при этом ухудшаются параметры экологии и безопасности теплоносителей.

По сути даже воду и теплоносители на базе водных растворов гликолей также можно отнести к группе смесевых теплоносителей.

Основные характеристики, на которые необходимо ориентироваться при выборе теплоносителя

К рабочим средам предъявляется ряд требований. Каждое из них – это определенная характеристика теплоносителей для теплообменных систем, включая и процессы отопления.

Хорошая теплоаккумулирующая способность, позволяющая уменьшить энергозатраты на перемещение.
Транспортабельность. Важно обладание стабильного агрегатного состояния и способности переносить тепло (холод) на необходимые расстояния.
Низкий уровень токсичности или её минимальное воздействие на здоровье персонала.
Экологическая безопасность. Необходимо, чтобы возможные непредусмотренные утечки и выбросы не оказывали негативного влияния на окружающую среду.
Химическая инертность по отношению к материалам теплообменных систем и технологического оборудования различных производств (металлы, сплавы, уплотнительные изделия, резины и т.п.).
Оптимальный работоспособный температурный диапазон, что обеспечивает стабильность теплообмена и устойчивость управления режимами многообразных процессов производства и снижает эксплуатационные расходы.
Взрывопожаробезопасность. Важно, чтобы разогретый теплоноситель при контакте с воздухом не воспламенялся.

Не менее важны и некоторые физические характеристики: высокий коэффициент теплопроводности, величина коэффициента, характеризующего поверхностное натяжение и оптимальная величина вязкости в широком температурном интервале.

Большинство современных систем отопления предполагает наличие теплоносителя, тепловая энергия которого передается от источника — потребителю. Обычно в роли теплоносителей выступают жидкости или газы. Однако каждый из видов теплоносителей не лишен преимуществ и недостатков. При выборе определенного вида теплоносителя, нужно учитывать первостепенность решения конкретных задач в отопительной системе. Выбранный вид теплоносителя лежит в основе проектируемой системы отопления.

Наиболее распространенными и доступными видами теплоносителей являются:

2. Этиленгликоль.

3. Пропиленгликоль.

Детально рассмотрим каждый из этих видов.

В силу своей доступности и универсальности, наиболее распространенным видом теплоносителя является именно вода. Ведь вода – это естественный ресурс, имеющийся в свободном доступе в каждом доме и постоянно возобновляющийся. Согласно статистике, около 70% всех отопительных систем работают с использованием воды в качестве теплоносителя.

Воду отличает высокая плотность и удельная теплоемкость. Для успешного использования воды в качестве теплоносителя важны также такие отличительные особенности как низкая вязкость, высокий коэффициент передачи тепла, невысокая химическая активность. Температура воды легко регулируется. В системе теплоносителей воду обозначается СП-В.

Однако вода имеет и ряд недостатков в сравнении с другими видами теплоносителей. Во-первых, верхний предел нагревания воды относительно низок – около 150°С при уровне давления, действующего в системе.

В случае хорошей изоляции теплопровода, потери тепла составят всего 1°С на километр. Самым существенным недостатком использования воды в качестве теплоносителя является то, что она замерзает при температуре ниже 0°С. Промерзание воды в трубопроводах неизбежно приведет к поломке всей системы. Если зимой выйдет из строя нагревательное оборудование, замерзшая в системе вода просто разорвет трубу.

Если в системе используются металлические трубы и фитинги георг фишер из каталога, то появляется вероятность появления коррозии, которая ускорит износ теплопроводов. А в случае нагрева циркулирующей в системе воды до температуры более 80°С, на стенках трубопроводов откладывается накипь. Во избежание скапливания накипи, нужно использовать дистиллированную воду или добавлять специальные примеси.

Помимо прочего, отопительные системы, в которых теплоносителем является вода, требуют регулярного обслуживания: как минимум, раз в год их нужно промывать, ремонтировать котел, корректировать удельное сопротивление воды в отопительный период.

Этиленгликоль

Иногда в отопительных системах необходимо использовать антифризы – теплоносители, характеризующиеся низкой температурой замерзания. Согласно статистике, примерно четверть всех теплоносителей составляет антифриз на основе этиленгликоля.

В его составе специальные добавки — ингибиторы, которые понижают скорость протекания нежелательных химических процессов, в результате воздействия этиленгликоля. Температура замерзания этого вещества около -60°С. Теплофизические свойства вещества делают его подходящим для отопительных систем. Антифризы на основе этиленгликоля используются в автомобильных системах отопления и для обогрева технических помещений. Одним из главных достоинств данного теплоносителя является невысокая цена, а также низкий уровень отложений в трубах.

Однако широкое распространение этиленгликоль не получил в связи с его высокой токсичностью. По сути, это – яд, лишь 50-500 мг которого достаточно для того, чтобы отравить человека. Этиленгликоль не применяется в открытых отопительных системах. К слабым сторонам вещества также можно отнести высокую вязкость при пониженных температурах. Примерять этиленгликоль нужно с особой осторожностью: если он случайно попадет на древесину, плитку, утеплитель в доме — материалы необходимо срочно заменить.

Пропиленгликоль

Стремление найти менее токсичный антифриз с достаточными теплофизическими характеристиками для использования в качестве теплоносителя привело к заполнению отопительных систем пропиленгликолем. Согласно статистике, лишь 5 % отопительных систем используют пропиленгликоль в качестве теплоносителя.

Весомым достоинством этого вещества является его экологическая безопасность, отсутствие негативных воздействий на здоровье человека. В случае протекания пропиленгликоля, его можно просто стереть тряпкой без соблюдения специальных мер предосторожности. Пары вещества также совершенно безопасны для человека. Антифризы на его основе характеризуются морозостойкостью, они замерзают при температуре -60°С — -70°С.

Другим важным преимуществом вещества является его низкая химическая агрессивность. При использовании пропиленгликоля можно применять материалы, которым противопоказан контакт с водой из-за высокой вероятности развития коррозии. Даже в случае полного удаления воды из смеси, морозостойкость останется на уровне -60°С. В то время как этиленгликоль в аналогичной ситуации замерзает при -13°С. Благодаря смазывающему эффекту, использование пропиленгликоля способствует предотвращению гидроударов.

Теплофизические параметры пропиленгликоля лишь на 20% уступают этиленгликолю. Однако стоимость этого теплоносителя значительно выше стоимости этиленгликоля.

Смеси

В поиске оптимального теплоносителя, современные производители предлагают различные смеси, в основе которых лежат этиленгликоль и пропиленгликоль. Такие теплоносители несут в себе преимущества обоих веществ. Использование теплоносителя на основе смеси позволяет при сохранении всех преимуществ пропиленгликоля, на 20% понизить энергетические затраты на ввод системы в эксплуатацию.

В вопросе выбора теплоносителя и проектирования отопительной системы лучше всего довериться мнению специалистов. Грамотная консультация, качественно разработанный проект, технически правильный монтаж оборудования и ввод системы в эксплуатацию, позволят Вам просто наслаждаться теплом в частном доме и годами не вспоминать о проблемах связанных с отоплением.

Читайте также: