Различные виды теплоносителей реферат

Обновлено: 05.07.2024

В настоящее время вода широко используется в различных областях промышленности в качестве теплоносителя, чему способствуют широкое распространение воды в природе и ее особые термодинамические свойства, связанные со строением молекул.

Вода представляет интерес в качестве охладителя для ядерных реакторов. Вода имеет низкую стоимость. Ядерные свойства воды удовлетворительны как в отношении сечения поглощения нейтронов, так и в отношении искусственной радиоактивности. Важным является то, что вода в реакторах некоторых конструкций может служить одновременно замедлителем и охладителем.

Однако вода как охладитель имеет ряд серьезных недостатков. Относительно низкая точка кипения является важным недостатком воды при использовании ее в энергетических реакторах. Тепловой КПД системы съема тепла, выделяющегося в реакторе, непосредственно зависит от температуры охладителя. В энергетических реакторах неизбежно повышение температуры охладителя выше точки кипения воды при атмосферном давлении. Это потребует увеличения давления в системе охлаждения с вытекающими отсюда проблемами. Независимо от усложнений механического характера, возникающих в системах, охлаждаемых водой под давлением, коррозионная активность воды при таких условиях становится особенно угрожающей. Конструкции данных систем должны отвечать требованиям высокой коррозионной устойчивости, а также выдерживать напряжения, возникающие при высоких давлениях.

Плотность воды практически не зависит от давления, но при повышении температуры от 523 К до 573 К, плотность уменьшается на 11.9%. В то время как повышение давления от 0.1 до 10 мПа, плотность увеличивается всего на 0.5%. Удельная теплоемкость воды равна 33,61 Дж/моль·К (газ) и 4600 Дж/моль·К (жидкость), а плотность равна 1000,0 кг/м³.

Из-за активного коррозионного взаимодействия воды со многими конструкционными материалами отдельные узлы реактора и трубопроводы необходимо выполнять из нержавеющей стали или специальных сплавов.

Примером реакторный установки, где в качестве замедлителя нейтронов используется тяжелая вода (D2О) является канадский реактор CANDU.

Крупномасштабная программа строительства тяжеловодных реакторов осуществляется в Индии. Всего в мире на данный момент действует 47 энергетических реакторов на тяжёлой воде, 3 строятся.

Раньше промышленные тяжеловодные реакторы широко использовались для производства трития и плутония, а также для производства широкого спектра изотопной продукции, в том числе и медицинского назначения.

В СССР тяжеловодные реакторы разрабатывал Институт теоретической и экспериментальной физики. Под руководством А. И. Алиханова и В. В. Владимирского были разработаны и сооружены промышленные тяжеловодные реакторы для производства плутония, трития и изотопов, опытные тяжеловодные реакторы в Югославии и КНР, тяжеловодный реактор с газовым охлаждением КС-150 для атомной электростанции А-1 в Богунице (Словакия) [5].

Критическая температура равна 644,05К, критическое давление равно 21,86МПа. Плотность тяжелой воды равна 1104 кг/м³. Температура кипения — 101,43°С, температура плавления — 3,813°С.

Существуют некоторые недостатки тяжелой воды.

Во-первых, тяжелая вода является дорогостоящим материалом Во-вторых, преобразование тяжелой воды (дейтерия) под действием нейтронного потока в тритий является радиоактивным и распадается с испусканием гаммы-частицы. Поскольку тритий имеет сравнительно большой период полураспада (12 лет), загрязнение тритием окружающей среды при утечках теплоносителя из реактора является проблемой, требующей внимания при проектировании реакторов.

Водяной пар

В качестве теплоносителя водяной пар применяется для отопления помещений и подогрева воды. На поверхности отопительных приборов поддерживается температура около 100С.

В целях обогрева используют обычно насыщенный водяной пар, а не перегретый. Это объясняется существенными достоинствами его как теплоносителя.

Важным достоинством насыщенного пара является постоянство температуры его конденсации (при данном давлении), что дает возможность точно поддерживать температуру нагрева, а так же, в случае необходимости, регулировать ее, изменяя давление греющего пара.

При использовании тепла парового конденсата коэффициент полезного действия нагревательных паровых устройств довольно высок. Пар удовлетворяет также другим требованиям, предъявляемым к теплоносителям (доступность, пожаробезопасность и др.)

Основной недостаток водяного пара - значительное возрастание давления с повышением температуры. Вследствие этого температуры, до которых можно производить нагревание насыщенным водяным паром, обычно не превышают 180-190 °С, что соответствует давлению пара 1-1,2 МПа. При больших давлениях требуется слишком толстостенная и дорогостоящая теплообменная аппаратура, а также велики расходы на коммуникации и арматуру.

Более экономична утилизация водяного пара, получаемого после его использования в паросиловых установках. Химические производства часто потребляют большие количества не только тепла, но и электроэнергии. Поэтому целесообразно энергетический пар высокого давления (до 25 МПа) направлять первоначально в турбины для выработки электрической энергии, а затем мятый пар турбин давлением 0,6-0.8 МПа (иногда до 3 МПа) использовать для обогрева химической аппаратуры. Мятый пар турбин является перегретым. Чтобы избежать увеличения расходов на транспортирование теплоносителя, перегретый пар турбин увлажняют, смешивая его с горячей водой. При этом пар дополнительно испаряет некоторое количество воды и направляется в насыщенном состоянии в теплоиспользующие аппараты.

Температура плавления равна -262°С, температура кипения равна -252,8°С, критическая температура — 33,24К, критическое давление — 1,297МПа, Плотность водорода составляет 89,88*10-3 кг/м³, p=70,8 кг/м³ (при t=-252,8° C), p =76,0 кг/м³ (при t=-262° C).

Метан. Требует меньших затрат на прокачку, чем водород, но из-за сильной диссоциации уже при 770 К используется исключительно в низкотемпературных установках.

Критическая плотность равна 160кг/м³, критическая температура — 190,6К, критический объем — 100*10-6 м³/моль, критическое давление равно 4,63Мпа. Плотность метана составляет 466 кг/м3 (при t=-164°С). Температура кипения равна -164°С, температура плавления равна -182,48°С, удельная теплоёмкость равна 35,71 Дж/моль·К.

Гелий. Также, как и водород, гелий соответствует требованиям теплопередачи и имеет низкое сечение поглощения нейтронов. Обладая химической инертностью, гелий используют в качестве охладителя.

Его высокая стоимость является существенным недостатком, вследствие чего, а также в связи с проблемами герметизации системы высокого давления, гелий в качестве рабочего охладителя реактора не использовался. Однако возможность использования гелия должна учитываться в будущем в усовершенствованных конструкциях, особенно в газотурбинных энергосистемах с замкнутым циклом.

Плотность гелия составляет 0,17847 кг/м, температура кипения равна 4,215K (для 4He), теплоёмкость — 1кДж/моль·К. При нормальном давлении жидкий гелий не удается превратить в твердое вещество даже при температурах, близких к абсолютному нулю (0К). При давлении около 3,76 МПа температура плавления гелия равна 2К.

Критическая плотность равна 468кг/м³, критическая температура — 304,15К, критическое давление — 7,387МПа. Плотность составляет 0,001977 кг/м³; Удельная теплоемкость равна 37,11 Дж/моль·К.

Азот. Плотность составляет 1,2506кг/м3, p=808кг/м3 (при t=-195,8°С); Температура кипения равна -210,012°С. Критическая температура равна 126,25К, критическое давление — 3,999МПа.

В случае газового охлаждения реактора затраты энергии на перекачку теплоносителя достигают величины около 20% выработанной энергии, в то время как для воды эта величина составляет 5-6%. За счет значительных затрат на перекачку теплоносителя полный КПД установки остается все же низким, несмотря на то, что тепловой КПД установки может быть высоким.

Для улучшения теплопередающих свойств газов и уменьшения затрат на перекачку, а в конечном счете для получения большей полезной мощности от реакторов газовый теплоноситель обычно используют под давлением в несколько десятков атмосфер. Применение повышенных давлений требует создания надежной герметичности циркуляционного контура, что является весьма сложной конструктивной задачей. В настоящее время давление газового теплоносителя в энергетических ядерных установках еще невелико и обычно не превышает нескольких десятков атмосфер. Однако совершенно очевидна тенденция к дальнейшему увеличению давления теплоносителя.

Органические жидкости

Реактор с органическим теплоносителем — ядерный реактор, использующий в качестве теплоносителя органические жидкости, имеющие хорошие замедляющие свойства и высокую температуру кипения при атмосферном давлении.

В качестве органических теплоносителей используются как отдельные полифенилы так и их смеси. Полифенил является производным бензола и включает два или более ароматических кольца. Также применяются дефинильные смеси и производные ароматики метана.

Основные недостатки реакторов с органическими теплоносителями обусловлены заниженными по сравнению с водой теплопередающими свойствами углеводородов и их термическим разложением.

Первый недостаток может быть частично компенсирован созданием в активной зоне больших поверхностей теплосъема и больших температурных перепадов. Высокая температура кипения полифенилов позволяет иметь температурные напоры, по крайней мере, в 2 раза превышающие напоры, которые обычно принимаются для водяных систем, не опасаясь поверхностного кипения. Это приводит к увеличению интенсивности теплоотвода. Некоторые органические материалы как охладители имеют определенное преимущество перед водой благодаря своим более высоким точкам кипения.

Жидкие металлы

Для нагрева до температур 400-800 °С и выше в качестве высокотемпературных теплоносителей могут быть эффективно использованы литий, натрий, калий, свинец, ртуть и другие металлы. Они используются в жидком и парообразном состоянии. Эти теплоносители отличаются большой плотностью, термической стойкостью, хорошей теплопроводностью и высокими коэффициентами теплоотдачи.

На ранней стадии разработок реакторов часто рассматривалась возможность использования воздуха в качестве охладителя для реактора. В действительности воздух использовался первоначально в Стэгфилдском реакторе, а позднее в Брукхейвенском исследовательском реакторе. Однако по мере увеличения мощности реактора низкий коэффициент передачи тепла воздухом приобрел важное значение. Стало ясно, что в энергетических реакторах энергия, поглощаемая при перекачке воздуха через систему охлаждения, будет составлять значительную часть общей производимой энергии. Дополнительный недостаток воздуха как охладителя заключается в возникновении химической реакции при повышенных температурах между кислородом и азотом, с одной стороны, и компонентами в активной зоне и конструкции реактора — с другой. Следовательно, использование воздуха в качестве охладителя ограничивается исследовательскими реакторами с малой мощностью, отнесенной к единице объема, где неэффективность применения воздуха в качестве охладителя возмещается простотой системы. Искусственная радиоактивность воздуха является результатом образования аргона и относительно несущественна, так что воздух может быть выпущен через высокую дымовую трубу.

Имеет низкую теплоемкость. В связи с этим, перенос воздухом такого же количества теплоты, (в сравнении с теплоносителем — вода) необходимо использовать значительно больше энергии на транспортировку воздуха, по сравнению с транспортировкой воды. Рационально будет использовать воздух в качестве теплоносителя при совмещении функций вентиляции и отопления помещений.

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:

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.

До недавнего времени эту функцию выполняла простая вода. Но ее использование возможно лишь при плюсовой температуре. Кроме того, различные примеси, содержащиеся в воде, способствуют отложению солей на поверхности теплопередающих устройств. Это приводит к коррозии и, следовательно, нарушает нормальную работу всей системы.
Такие характеристики воды привели к поиску других теплоносителей, в частности, появились незамерзающие теплоносители. Такие виды способны не замерзать при минусовых температурах, защищая тем самым всю систему трубопровода от размораживания. Современные незамерзающие теплоносители заливают в системы кондиционирования, отопления, вентиляции. Перед применением их разбавляют дистиллированной водой (согласно инструкции) . Но лишь в условиях сильных морозов, например, на севере, такие теплоносители используют в неразбавленном виде.
Состав незамерзающего теплоносителя помимо гликоля и воды содержит активные химические присадки (ингибиторы). Процентное соотношение воды, гликолевых смесей, а также концентрация ингибиторов определяет качество теплоносителя. Чем сложнее состав химических присадок и меньше процентное соотношение воды, тем выше эксплуатационные характеристики теплоносителя.

Виды незамерзающих теплоносителей

Большинство незамерзающих теплоносителей производятся на основе этиленгликоля и пропиленгликоля. Этиленгликолевые теплоносители — самые распространенные, но из-за токсичности этого вещества использование подобных теплоносителей имеет ряд ограничений. Этиленгликолевые теплоносители нельзя использовать в системах, где при нагревании происходит испарение теплоносителя. Кроме того, такие незамерзающие теплоносители нельзя использовать в двухконтурных системах отопления, так как токсичное вещество может попасть в систему горячего водоснабжения.
Незамерзающие пропиленгликолевые теплоносители. Пропиленгликоль нетоксичный и не вредит здоровью человека. К тому же, гидравлическое сопротивление пропиленгликоля ниже, чем у этиленгликоля, что значительно облегчает работу насоса. Единственный недостаток пропиленгликоля — высокая цена.
Незамерзающие теплоносители на его основе стоят в 2 -2, 5 раза дороже, чем этиленгликолевые. Также существуют незамерзающие теплоносители на гелевой основе. Этот тип теплоносителей обладает такими же характеристиками как и этиленгликолевые или пропиленгликолевые. Так же безопасен для человека и находится в средней ценовой категории, поэтому более доступен, чем оба предыдущих вида теплоносителей.

Особенности применения незамерзающих теплоносителей:

Как правило, все котельное оборудование производится для использования воды в качестве теплоносителя. Поэтому, как поведут себя различные сальники, резиновые уплотнители и прочие конструктивно важные детали системы при заливе ее незамерзающим теплоносителем даже производители этого оборудования не могут предположить. Все без исключения незамерзающие теплоносители обладают высокой текучестью и способны протекать сквозь малейшие щели системы. Поэтому при монтаже котельного оборудования нужно соблюдать предельную внимательность.

Максимальный срок службы любого незамерзающего теплоносителя около 5 лет. По истечении срока службы теплоносители утрачивают свои свойства. При этом химические присадки могут вступать в реакцию с котельным оборудованием, нарушая работу всей системы. Незамерзающий теплоноситель способен уберечь от размораживания только те части котельного оборудования, в, которые он залит. Все прочее оборудование: фильтры, насосы, бойлеры, автоматика водоснабжения и прочее при сильном промерзании дома придется менять. Этиленгликолевые теплоносители обладают высоким гидродинамическим сопротивлением, поэтому котельное оборудование потребует установки более мощного циркуляционного насоса. Такие теплоносители, первое, обладают низкой теплоемкостью (на 10-15% меньше, чем у воды), поэтому для улучшения теплообмена потребуется установка более мощных радиаторов. И второе, их нельзя перегревать, так как из-за перегрева меняется химический состав присадок, образуется осадок и происходит закупорка системы. Для электрических котлов ионного типа необходимо использовать специальные незамерзающие теплоносители.

Незамерзающие теплоносители на основе пропиленгликоля имеют похожие эксплуатационные характеристики, но они более безопасны для человека. Поэтому их использование предпочтительнее. Теплоносители на основе глицерина также безопасны для здоровья и, кроме того, инертны к оцинкованным деталям системы.

Применение незамерзающих теплоносителей

Незамерзающие теплоносители на основе пропиленгликоля и глицерина применяют в помещениях, зданиях с повышенными требованиями к безопасности здоровья : пищевая промышленность, на предприятиях фармацевтической промышленности, в торговых и детских центрах и т. д.
Антифризы на основе этиленгликоля применяют повсеместно: на дачах и загородных домах для сохранения трубопроводов, котлов и радиаторов от размораживания.
При покупке незамерзающих теплоносителей остерегайтесь подделок! Приобретая незамерзающий теплоноситель прежде, чем заливать его в систему, проверьте специальным оттарированным ареометром реальную температуру его замерзания.

Читайте также: