Теплоноситель: что это такое и зачем он нужен?
Теплоноситель – это вещество или смесь, применяемые для переноса тепла, в более узком плане можно назвать рабочей жидкостью, осуществляющей нагрев или охлаждение рабочих объектов (помещений, зданий и т.д.) или отдельных узлов оборудования.
Самым привычным и доступным вариантом является дистиллированная вода. Она обладает всеми необходимыми для качественного теплоносителя физическими свойствами, но имеет один недостаток – высокую температуру кристаллизации. Замерзшая вода в системе отопления способна разорвать трубы и радиаторы за счет объемного расширения. Именно по этой причине для эксплуатации в условиях с высоким риском замерзания приходится искать альтернативные варианты рабочей жидкости. Сегодня мы рассмотрим, какими свойствами должен обладать качественный теплоноситель, что может предложить современный рынок антифризов, а также почему стоит уделять повышенное внимание рабочим составам на основе растворов гликолей.
Основные характеристики теплоносителя
Основное условие, которому должен соответствовать качественный антифриз, уже понятно – это предельно низкая температура замерзания. На рынке достаточно вариантов, которые обладают температурой кристаллизации в несколько десятков градусов ниже нуля. Теперь подробнее рассмотрим, на какие характеристики жидкостей для инженерных систем следует обращать внимание при покупке:
- Высокая текучесть. Этот параметр один из ключевых, ведь если жидкость будет излишне вязкой, это повысит нагрузку на циркулирующий насос и может вызвать преждевременный выход из строя дорогостоящих узлов и компонентов.
- Высокий коэффициент теплопроводности. Именно эта характеристика определяет производительность отопительной или охлаждающей системы. Чем выше указанный параметр, тем меньшее количество теплоносителя необходимо использовать. Правильный выбор позволяет сэкономить средства на приобретение и обслуживание антифриза.
- Минимальная токсичность. В работе инженерных систем бывают непредвиденные системы, поэтому выбранный состав в случае утечки не должен вызывать экологическую катастрофу или становиться угрозой для жизни персонала.
- Длительный срок эксплуатации. Хорошие теплоносители способны прослужить 5-10 лет без потери основных технических характеристик.
Это далеко не все свойства, которым должен соответствовать выбранный состав. Специалисты обращают внимание и на класс пожаро- или взрывоопасности, и на зависимость температуры замерзания от концентрации. У каждого из представленных на рынке теплоносителей свои особенности, поэтому изучайте их свойства предельно внимательно.
| Теплоноситель | Преимущества | Недостатки |
| Вода | Доступность, низкая цена, экологическая и токсикологическая безопасность | Температура замерзания 0°С |
| Водный раствор этиленгликоля | Хорошие теплофизические характеристики, температура замерзания до – 60°С | Токсичен |
| Водный раствор пропиленгликоля | Удовлетворительные теплофизические характеристики, токсикологически и экологически безопасен, температура замерзания до – 58°С | По теплофизическим характеристикам уступает этиленгликолю на 10-20%, стоит дороже |
Виды теплоносителей
Помимо деминерализованной воды в качестве промышленных теплоносителей используется большое количество водных растворов неорганических солей и органических соединений.
Водный раствор этиленгликоля
При определенной концентрации раствор этиленгликоля сохраняет жидкую фазу даже при охлаждении до 60 градусов ниже нуля. В условиях отрицательных температур система отопления будет работать стабильно без риска повреждения целостности труб. Кроме того, водный раствор концентрацией 40% с точкой кристаллизации минус 30 градусов имеет минимальный коэффициент объемного (1,5%) и линейного (0,5%) расширения. Для сравнения: у воды этот показатель составляет 9%, да и замерзает она практически мгновенно. Этиленгликоль даже при превышении порога замерзания не кристаллизуется, а образует вязкую массу (шугу), которая безопасна для коммуникаций.
Водный раствор пропиленгликоля
Раствор пропиленгликоля схож по основным теплофизическим характеристикам, но имеет важное преимущество – экологическую безопасность. Благодаря этому используется даже в двухконтурных котлах.
Водный раствор глицерина
Глицериновые теплоносители активно применялись еще в начале прошлого века, но постепенно были вытеснены более совершенными аналогами. Глицерин обладает повышенной вязкостью, что увеличивает нагрузку на насосное оборудование. При нагревании выделяет токсичный газ акролеин. Вспенивается, что увеличивает теплопотери и повышает риск образования воздушной пробки в системе.
Растворы солей
Растворы неорганических солей металлов чаще всего используются во вторичных контурах холодильных установок.
Масляные теплоносители
Используются в качестве альтернативы перегретому пару в высокотемпературных контурах с непрямым нагревом.
Водные растворы одноатомных спиртов
Теплоноситель с очень ограниченной сферой применения (герметичные системы отопления с принудительной циркуляцией воздуха). Спирт испаряется, имеет минимальный диапазон рабочих температур (кипит при менее 100 градусах).
Будущее за растворами гликоля
Существует ли теплоноситель, который практически не имеет явных недостатков? Такими можно считать теплоносители на основе растворов гликолей. Температура их замерзания может достигать 60 градусов ниже нуля, а нелинейный характер зависимости между условиями кристаллизации и концентрацией позволяет экономить. Больше нет необходимости приобретать концентрированный раствор гликоля, ведь для нормальной работы инженерной системы достаточно состава с концентрацией около 70%. Все зависит от специфики оборудования и условий эксплуатации, но при добавлении пакета органических присадок водно-гликолевый раствор способен стать универсальным антифризом на все случаи жизни.
Использование присадок – это важный момент, который позволяет снизить до минимума высокую коррозионную активность раствор гликоля. В компании «ТЕХНОФОРМ» с этой целью используются карбоксилатные соединения от известного производителя из Бельгии – концерна Arteco. Ассортимент продукции для систем отопления и кондиционирования различных объектов включает в себя:
- Водно-гликолевые растворы выбранной концентрации с пакетом добавок. Для удобства теплоноситель поставляется как в специальной таре, так и наливом. Компания располагает оборудованным транспортом, которым можно доставить антифриз для замены или утилизировать отработанную жидкость из системы.
- Готовые теплоносители под торговой маркой Hot Stream на основе растворов этилен- и пропиленгликоля. Разнообразие составов позволяет каждому найти вариант для открытых или закрытых инженерных систем с различными температурными условиями эксплуатации.
Правила применения теплоносителя
- Перед установкой отопительного котла проверьте техническую документацию на совместимость с выбранным видом теплоносителя.
- При разбавлении раствора гликоля с высокой массовой концентрацией используйте только деминерализованную воду.
- Перед полной заменой теплоносителя проведите промывку системы. Учитывайте рекомендации производителя по регулярности замены, проводите мониторинг качества.
Помимо покупки выбранного гликолевого раствора в компании «ТЕХНОФОРМ» можно заказать комплексное обслуживание теплоносителя и доверить мониторинг профессионалам своего дела.
Что такое теплоноситель?
Теплоноситель — это жидкое вещество, предназначенное для переноса тепловой энергии. Теплоносители в промышленности используют как для нагрева, так и для охлаждения. Если теплоноситель предназначен для отведения тепла, он называется хладагентом.
Области использования теплоносителей:
Чаще всего в инженерных системах применяется 2 типа теплоносителей: дистиллированная вода или водно-гликолевые растворы.
Дистиллированная вода ГОСТ 6709-72 — это вода, очищенная от примесей, солей и органических веществ. Кроме этого, в ней практически нет растворенного кислорода.
Преимущества дистиллированной воды как теплоносителя:
Чтобы предотвратить появление коррозии внутри труб, в дистиллированную воду добавляют антикоррозионные присадки. Это желательно, но не обязательно. Присадки значительно продлевают срок службы элементов отопительной системы.
Недостаток такого теплоносителя:
дистиллированная вода замерзает при температуре
от -10 до -12°C и при замерзании расширяется,
что может привести к разрыву труб и радиаторов,
выходу из строя всей системы отопления.
Поэтому если отопительная система склонна
к промерзанию, лучше в качестве теплоносителя
использовать водно-гликолевый раствор
с более низким температурным порогом
кристаллизации.
Водный раствор пропиленгликоля (ВРП) — это рабочая жидкость, состоящая из концентрированного пропиленгликоля и дистиллированной воды. Кроме этих двух компонентов в состав раствора может входить пакет противокоррозионных присадок и краситель зеленого цвета (необязательно).
ВРП без пакета присадок выполняет обычно функцию основы для производства охлаждающих жидкостей или теплоносителей для систем отопления, охлаждения, вентиляции и кондиционирования.
Теплоносители на основе пропиленгликоля используются на предприятиях с повышенными требованиями к безопасности и экологичности. Это такие отрасли, как:
· Пищевая
· Фармацевтическая
· Медицинская
· Косметическая
· Парфюмерная
· Табачная
А также жилые дома, торговые комплексы, общественные здания.
Кроме этого, ВРП используется для обработки железнодорожных вагонов при транспортировке сыпучих материалов, чтобы предотвратить их примерзание к поверхностям.
Какую концентрацию раствора выбрать?
Выбор концентрации ВРП зависит от инженерной системы, её температурного режима и условий эксплуатации. Для умеренных широт чаще всего используется раствор с концентрацией 40-45%. Такой теплоноситель способен выдерживать температуру до -30°С. Выбирая, нужно ориентироваться на реальные температурные условия эксплуатации оборудования и закладывать запас 3-5°C. Но даже если температура опустится еще ниже на 5-7°C, разрыв системы исключен, т.к раствор превратится в желеобразную вязкую массу (это называется “шуга”). Вода же, замерзая, образует прочную кристаллическую решетку, что может повредить инженерные системы.
Этиленгликоль при обычных условиях –
это бесцветная прозрачная, довольно вязкая
жидкость, не имеющая запаха, со сладковатым
вкусом. Важным свойством этиленгликоля
является то, что его водные растворы не замерзают
даже при снижении температуры ниже точки
кристаллизации. Раствор становится
кашицеобразной массой, увеличиваясь при этом
в объеме всего на 0,3%. Кроме этого, водный
раствор этиленгликоля (ВРЭ) обладает отличными
теплотехническими характеристиками.
Это позволяет использовать его в качестве основы
для изготовления теплоносителей, охлаждающих
жидкостей и антифризов.
Деминерализованная вода + этиленгликоль + присадки = правильный антифриз. Именно такой состав рабочей жидкости может именоваться теплоносителем или охлаждающей жидкостью.
Процентное соотношение компонентов в этой формуле может варьироваться в зависимости от задач антифриза, требований оборудования и состава присадок.
Применение ВРЭ
Водные растворы этиленгликоля в качестве рабочей жидкости применяются в следующих областях:
· Системы отопления промышленных объектов
· Автомобильная промышленность — 90% автомобильных антифризов сделаны на основе моноэтиленгликоля (МЭГ)
· Системы промышленного кондиционирования предприятий
· Системы охлаждения ледовых комплексов и спортивных сооружений
· Ограничено – в системах отопления жилых домов и административных зданий
Из-за токсичности теплоносители на основе этиленгликоля не используются на объектах с повышенными требованиями безопасности.
В качестве послесловия:
Итак, универсального теплоносителя, подходящего для всех систем отопления, не существует. Лучший – это тот, который наиболее подходит под параметры конкретной инженерной системы, условия её эксплуатации, тип труб и пр. Наши менеджеры помогут вам с выбором подходящего именно для вашей системы теплоносителя.
Теплоноситель для системы отопления — как выбрать антифриз для загородного дома
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.
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.
- 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.
- Мощность отопительных приборов. У радиаторов этот параметр зависит от теплоемкости теплоносителя. У воды он получается выше на 15 – 20% по сравнению с антифризами.
- 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.
- 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.
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.
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.
- 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.
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
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.
В случае аварии в системе отопления следует увести из помещений с протечками теплоносителя детей и домашних животных, чтобы исключить попадание вещества внутрь организма.
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.
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.
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.
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.
Теплоноситель
Теплоноситель — это среда в жидкой или газообразной форме, которая необходима для передачи тепловой энергии или, наоборот, для отведения тепла — в таком случае она является хладагентом.
Теплоноситель переносит и перераспределяет тепло, его теплообменные свойства используются в разных сферах, например, в отопительных системах, в кондиционерах и масляных радиаторах, в теплонасосах и котельных, в холодильных устройствах, для охлаждения двигателей внутреннего сгорания и пр.
Основные требования к теплоносителям
Теплоемкость — чем она выше, тем больше тепловой энергии передает теплоноситель.
Вязкость и текучесть — жидкость должна быть достаточно текучей, так как при ее высокой вязкости увеличивается нагрузка на циркуляционный насос и снижается эффективность работы системы.
Безопасность — для людей, животных, окружающей среды и систем отопления и охлаждения.
Расширяемость — теплоноситель должен обладать минимальной расширяемостью в условиях воздействия низких температур, что особенно важно при его использовании в системах отопления, так как замерзшая жидкость способна разорвать трубы и радиаторы за счет объемного расширения.
Разновидность теплоносителей достаточно широка, все они обладают своими особенностями. В качестве теплоносителей могут выступать жидкости, пар или воздух.
В жидкой форме это могут быть: вода и водные растворы с глицерином, этиленгликолем, пропиленгликолем; фреоны; расплавы металлов натрия, калия, свинца; нефтяные масла; жидкий азот (он может быть использован и в газообразной форме) и другие составляющие.
Чаще всего теплоносителем в системах отопления и тепловодоснабжения является вода.
Данный теплоноситель широко распространен, так как вода отлично переносит тепло, в том числе на дальние расстояния. Это доступный, экономичный, экологичный и безопасный вариант.
Однако, использование воды в качестве теплоносителя может привести к образованию коррозии. Она также имеет высокие показатели теплового расширения и температуры замерзания (кристаллизуется уже при 0 °C), точка кипения низкая и зависит от давления.
Еще одним недостатком водного теплоносителя можно назвать его склонность к образованию отложений в виде наростов, заиливания и накипи на внутренней поверхности труб из-за наличия в воде из природных источников растворенных примесей различных веществ.
Вода может быть дистиллированной, то есть очищенной от растворенных минеральных солей и органических веществ, или деминерализованной, то есть обессоленной, лишенной минералов. В любом случае вода имеет высокую температуру кристаллизации, поэтому нередко вместо нее используют другие виды теплоносителей, например, антифризы.
Антифризы
Антифризы являются низкозамерзающими жидкостями. Они обладают хорошей текучестью даже в холодных условиях. Преимущества также заключаются в хороших антикоррозионных свойствах и длительном сроке эксплуатации. Доступны в различных вариантах, таких как растворы воды с этиленгликолем, пропиленгликолем, растворы воды с солями и одноатомными спиртами, а также составы на основе глицерина.
По сравнению с водой антифризы имеют более низкую теплоемкость (разница примерно в 15%) и более высокую точку кипения. Эти вещества более вязкие и не все являются безвредными.
Другие теплоносители
На рынке также доступны другие виды теплоносителей, которые имеют свои особенности и применяются в определенных областях. Например, расплавы металлов используются в реакторах на быстрых и тепловых нейтронах, газообразный и жидкий азот применяется в качестве хладагента в холодильном оборудовании, нефтяные масла используются в закрытых системах обогрева и пр.
Подведем итоги
Основным требованием к теплоносителям является отсутствие недостатков, которые присущи воде, а также их экологическая безопасность и безвредность.
Как правило, теплоносители имеют характерный запах и цвет, по которым можно легко определить место протечки. Их стоимость дороже по сравнению с водой.
В зависимости от параметров конкретной инженерной системы, условий её эксплуатации, типа труб и зданий, климата и других эксплуатационных факторов определяется, какой теплоноситель будет использован в том или ином случае.