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:
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:
Правила применения теплоносителя
Помимо покупки выбранного гликолевого раствора в компании «ТЕХНОФОРМ» можно заказать комплексное обслуживание теплоносителя и доверить мониторинг профессионалам своего дела.
Теплоноситель для системы отопления: важные характеристики и правила выбора
Какими свойствами должен обладать
Главная задача жидкости, циркулирующей в СО – перенос тепла от котла к радиаторам, трубам теплого пола, конвекторам.
Чтобы качественно выполнять эту функцию, теплоноситель должен соответствовать ряду требований:
Критерии выбора
В природе не существует идеальной жидкости, которая бы идеально соответствовала требованиям для использования в качестве теплоносителя и подходила бы ко всем существующим системам отопления. Поэтому подбор зависит от вида и особенностей эксплуатации СО, а зачастую от финансовых возможностей владельца помещения.
Как правило, вопрос о выборе решается еще на стадии проектирования отопления, поскольку жидкость должна соответствовать конфигурации системы, аппаратному наполнению, материалам и эксплуатационным характеристикам.
Поэтому главное в вопросе выбора – правильно расставленные цели и приоритеты хозяев:
Осуществляя выбор, стоит учитывать, что любой теплоноситель периодически нуждается в замене. Это может повлечь большие расходы при необходимости замены.
Некоторые котлы сопровождаются рекомендациями производителя по использованию конкретных марок теплоносителей. Применение других может привести к потере гарантии на оборудования.
Виды и основные характеристики
Выбор теплоносителя требует от хозяина помещений определенных знаний, поэтому стоит изучить характеристики основных его разновидностей поближе.
Простой и недорогостоящий теплоноситель, использующийся, согласно статистике, примерно в 70% систем.
Популярность объясняется рядом преимуществ:
Но вода не лишена некоторых недостатков:
Как подготовить воду?
Для использования в качестве теплоносителя воду нужно смягчить, то есть устранить примеси.
Возможно сделать это двумя способами:
Антифризы
Специальные незамерзающие жидкости – растворы спиртов или глицерина. Их рекомендуется использовать в системах, которые работают нерегулярно и существует риск промерзания при минусовых температурах.
Спиртовые антифризы изготавливаются на основе 2 веществ:
В конце 20 века был разработан еще один вид антифриза – на основе глицерина. Это нечто среднее между пропилен-гликолевым и этилен-гликолевым раствором. Он безопасен для человека, по цене и температурным показателям близок к пропиленгликолю. Но на перегрев реагирует как этиленгликоль.
Перед покупкой такого антифриза стоит учесть следующее:
Этиленгликолевые или глицериновые антифризы через несколько месяцев отопительного сезона могут полностью растворить резиновые прокладки. Если планируется залив этих «незамерзаек» в систему, прокладки нужно заменить на паронитовые или тефлоновые.
Обзор популярных видов антифриза
Перед покупкой конкретного антифриза стоит изучить его параметры, а также ознакомиться с отзывами пользователей. Это поможет заранее узнать плюсы и минусы каждого теплоносителя и выбрать лучший для определенных условий эксплуатации.
Теплый дом
Антифриз с диапазоном температур от – 30 до + 106 градусов. Обладает повышенной текучестью, чем снижает нагрузку на насос. Производитель предлагает два вида данного антифриза: красный (этиленгликоль) и зеленый (пропиленгликоль). «Теплый дом-30» не допускается использовать в двухконтурных схемах отопления из-за риска попадания вредного вещества в ГВС. «ЕСО-20» не имеет ограничений, но стоит гораздо дороже.
Достоинства марки:
Минусы:
THERMAGENT ЭКО-30
Антифриз на основе пропиленгликоля немецкого производства. Диапазон температур от – 30 до + 106 градусов. Рекомендован для двухконтурных котлов.
Преимущества теплоносителя:
Недостатки:
THERMAGENT-65
Изготавливается из сырья ведущих немецких предприятий по передовой технологии Organic Acid Technology. Состав средства: качественный очищенный этиленгликоль и присадки, не содержащие вредных веществ.
Плюсы антифриза:
Минусы:
Hot Stream EcoPRO 30
Теплоноситель на основе пропиленгликоля с содержанием усиленного комплекса органических присадок. Не расширяется при кристаллизации.
Достоинства антифриза:
К недостаткам относят:
PRIMOCLIMA ANTIFROST
Глицериновый антифриз премиального класса. Негорючая, экологически чистая жидкость с антикоррозийными добавками. Диапазон рабочих температур от – 30 до + 105. Срок использования – 8 лет.
Достоинства теплоносителя:
Недостаток:
Особенность антифриза для электродных котлов
Если в системе установлен электродный котел, потребуется особый вид теплоносителя. Нагрев до нужной температуры в оборудовании происходит за счет пропускания через него переменного тока с ионизацией раствора. Теплоноситель должен иметь и специально подобранный химсостав, обеспечивающий ионизацию, электропроводность и сопротивление.
Обычно производители электродного оборудования дают рекомендации на залив конкретных марок теплоносителей. Большинство разработчиков оборудования освоили и самостоятельный выпуск антифризов. Отступать от рекомендаций нельзя!
Наиболее популярные и рекомендуемые для электродных котлов антифризы:
Частые вопросы
Цвет антифриза говорит, какое химическое вещество в нем использовано. Безопасен для человека – зеленый, на основе пропиленгликоля. Синий – триэтиленгликоль, который не используется в системах отопления частных домов. Красный – этиленгликоль. Такой цвет производители используют для своевременного выявления и устранения протечек.
Да, это возможно. Теплоемкость антифриза примерно на 15-20% ниже, чем у воды. Обычно при грамотном проектировании системы отопления, в которой предполагается использовать антифриз, устанавливают более мощные радиаторы.
Да. Вязкость антифриза выше, и маломощный мотор не сможет обеспечить его эффективную циркуляцию.
Ситуация связана с тем, что при нагревании антифриз расширяется значительнее, чем вода. Выход из ситуации – установка дополнительного расширительного бачка. Суммарный объем резервуара должен превышать рекомендуемого под использование воды.
Таким образом, лучший теплоноситель для СО — очищенная вода. Но если системе грозит «размораживание», заливайте специальные антифризы. При наличии средств, лучше использовать пропилен-гликоль. Этиленовые антифризы — крайний случай. Они пригодны исключительно в системах закрытого типа, в которых установлены специальные прокладки и автоматизированные котлы, не допускающие перегрева и утечки.
Видео-советы
Какой теплоноситель лучше выбрать для системы отопления?
Теплоноситель для жидкостной системы отопления — это вещество, при помощи которого тепло переносится от источника (котла) к точкам теплообмена (радиаторам). Как правило, в отопительных системах в качестве такого вещества применяется вода или специальные незамерзающие жидкости — антифризы. Чтобы выяснить, какой теплоноситель лучше, необходимо изучить особенности основных разновидностей жидкостей, используемых в системах отопления. Рассмотрим каждый теплоноситель для системы отопления подробнее.
Каким должны быть жидкости-теплоносители?
Прежде, чем изучить параметры теплоносителя того или иного типа, необходимо сформулировать требования, которые предъявляются к теплопередающей жидкости для систем автономного обогрева дома:
Данные требования абсолютно оправданы и логичны, однако ни один теплоноситель для системы отопления загородного дома в полной мере не соответствует всем упомянутым критериям. У каждой жидкости более выражены те или иные характеристики, а другие свойства ухудшены.
Поэтому выбор оптимального теплоносителя для отопления должен основываться на специфике самой системы, конструктивных особенностях здания, режимах предполагаемой эксплуатации контуров обогрева. Это означает, что в каждом конкретном случае, нужно подбирать тот или иной приоритетный критерий выбора оптимальной среды.
Отдельные изготовители котлов отопления в прилагаемой к оборудованию документации указывают рекомендуемые виды теплоносителей, а иногда и конкретную марку. Если не соблюдать рекомендации производителя по используемой жидкости для отопления, то это может привести к прекращению действия гарантийных обязательств на котельное оборудование.
Преимущества и недостатки воды
Вода – самый популярный теплоноситель для системы отопления загородного дома. У 3 из 4 домовладельцев по трубам течет именно вода. Такой выбор легко объясним следующими преимуществами:
Дешевизна и доступность такого вида теплоносителя
Но у обычной воды, используемой в качестве теплоносителя, есть не только хороший перечень преимуществ, но и список негативных сторон ее применения:
Однако некоторые недоставки можно устранить или свести их к минимуму. Если с замерзанием жидкости при температуре ниже нуля градусов ничего сделать нельзя, то повлиять на химический состав воды вполне возможно.
При заливке в систему обычной воды, ее рекомендуется прокипятить, чтобы смягчить ее состав, то есть устранить соли или снизить их концентрацию до безопасных величин. Лучшего результата можно добиться при перегонке жидкости через специализированные фильтры-смягчители, которые основаны на реагентном, ионообменном или электромагнитном принципах действия.
Кроме того, чтобы смягчить жидкость, в нее добавляют специальные реагенты, к примеру, кальцинированную соду или ортофосфат натрия, вводя их в точных пропорциях.
Другой способ избежать всех описанных выше проблем – применять в качестве теплоносителя дистиллированную воду технического качества, которая реализуется по относительно низкой цене в строительных магазинах.
Особенности незамерзающей жидкости
Если нет гарантии бесперебойного функционирования отопительной системы в течение всего зимнего периода, то в качестве теплоносителя лучше использовать разнообразные незамерзающие жидкости – антифризы. У этих веществ, созданных в лаборатории, порог замерзания значительно ниже. Аналогичная жидкость используется автомобилистами для заправки омывателя стекол и в системах охлаждения двигателя.
У «незамерзайки» для системы отопления также есть список существенных преимуществ:
Однако придание незамерзающей жидкости перечисленных значимых качеств, увы, сопровождается и отрицательными факторами:
Причем применять более дешевый вариант расширительного бачка, открытого типа, запрещено, поскольку незамерзающий состав быстро испарится.
Разновидности антифриза для отопления
Имеющиеся незамерзающие теплоносители для индивидуальных систем обогрева можно разделить на четыре основных типа по их химическому составу – образованные на базе этиленгликоля, пропиленгликоля, глицерина и бишофита.
Особенности химического состава этиленгликоля требуют включения в раствор специальных присадок, которые увеличивают эксплуатационные характеристики такой жидкости. Дело в том, что антифриз на основе этиленгликоля при воздействии высоких температур начинает пениться, образуя при этом газовые пробки. Введение присадок снижает пенообразование и придают составу качества, предотвращающие коррозию металлического оборудования, за исключением оцинкованных элементов.
Другая неприятная особенность этиленгликолевого вещества – его неустойчивость к высоким температурам. Система отопления с таким теплоносителем должна быть правильно отрегулирована, в противном случае после приближения к точке закипания возникнет необратимый процесс разложения этиленгликоля.
При этом образуется твердый нерастворимый осадок, который может забить узенькие каналы в трубах или теплообменниках, а жидкая фаза преобразуется в крайне агрессивные кислоты, которые запустят коррозийные процессы.
Таким образом, если отопительная система не снабжена автоматикой для контроля и поддержания заданной температуры нагрева жидкости, то использовать этиленгликолевые антифризы лучше не стоит. В случае закипания все преобразующие добавки теряют свои свойства, затем следует бурное вспенивание со всеми вытекающими последствиями.
Риск представляет даже небольшое попадание препарата на незащищенные части кожи, поэтому все мероприятия по заправке контура этим теплоносителем должны выполняться с соблюдением строгих мер безопасности. Ярко-красная окраска раствора дополнительно предупреждает пользователя о необходимости соблюдения особых мер предосторожности.
Такой антифриз вполне допускается использовать в двухконтурных котлах – даже если незначительная часть вещества проникнет в систему горячего водоснабжения, оно не спровоцирует никаких серьезных последствий. Некоторые виды пропилен-гликоля применяются даже в качестве сырья для изготовления емкостей в пищевой промышленности.
Стоит обозначить, что теплоемкость данного теплоносителя выше, чем у этиленгликолевого. Состав обладает характерным смазывающим стенки труб эффектом, что позволяет снизить общее гидравлическое сопротивление, следовательно, снижаются энергетические потери и увеличивается КПД отопительной системы.
А вот агрессивность к оцинкованному покрытию у пропилен-гликоля такая же, как и у этиленгликоля. При этом цена уже разведенных составов значительно, в 5-7 раз, выше. Зато долговечность раствора тоже повышается – до 10 лет.
Защитники глицериновых жидкостей утверждают, что:
Противники использование глицеринового антифриза обращают внимание на его следующие недостатки:
Кроме того, в случае перегрева глицеринового антифриза, из него выпаривается вода, смесь густеет и стремительно утрачивает свои качества, превращает в желе уже при +15С. В итоге необходима полная замена теплоносителя, чтобы обеспечить нормальное функционирование системы обогрева частного дома.
Изготовитель заявляет такие параметры готового раствора:
В сравнении с классическими гликолевыми веществами минеральный антифриз выигрывает, благодаря высокой температуре кипения, стоимости и безопасности для здоровья.
А в отношении плотности и теплоёмкости, проигрывает воде на 23%.
Практическое применение минеральной смеси выявило несколько существенных недостатков:
Учитывая практический опыт применения минерального антифриза, сайт «Сантехник Портал» не рекомендует использование данного вещества в качестве теплоносителя для системы отопления.
Теплоносители для котлов электродного типа
Немного обособленна еще одна разновидность теплоносителей. Это специальные жидкости, предназначенные для применения в отопительных системах с электродными (ионными) котлами.
Для эффективной работы таких контуров химический состав теплоносителя имеет огромное значение, поскольку принцип быстрого нагрева ионной системы предполагает протекание переменного электрического тока непосредственно через теплоноситель.
Это означает, что оптимальный состав должен характеризоваться не только хорошими незамерзающими свойствами и повышенными теплотехническими параметрами, но и обладать определенной концентрацией подобранных солей, чтобы обеспечить ионизацию и электропроводность с выверенным сопротивлением.
В большинстве случаев, производители электродных котлов сопровождают собственное оборудование и грамотно подобранными, идеально адаптированными составами незамерзающей жидкости.
Поэтому при использовании ионного котла, лучше не проводить эксперименты с другими веществами, и выбрать специально предназначенный для него антифриз. Только так можно быть уверенным в корректной и эффективной работе оборудования. Кроме того, использование неподходящего теплоносителя приведет к отказу изготовителя от выполнения своих гарантийных обязательств в случае необходимости.
Расчет теплоносителя для системы отопления
Если необходимо рассчитать объём заполнения уже существующей системы отопления или нужно высчитать, сколько теплоносителя потребуется при переходе с одного типа жидкости на другой, можно использовать несколько способов:
Для третьего варианта можно использовать простую формулу расчета объема теплоносителя в системе:
V = V ( радиаторов) + V (труб) + V (котла)
Формула для расчета объема жидкости в трубе:
V (объем) = S (площадь сечения трубы) * L (длина трубы)
При этом объем теплоносителя в контуре отопления можно примерно подсчитать и без использования формул. Для этого нужно знать только мощности системы обогрева.
Здесь берется соотношение, что оборудованию для передачи 1 кВт тепла потребуется 15 литров жидкости. Несложно подсчитать, что для отопительной системы мощностью 75 кВт необходимо75×15=1125 литров теплоносителя.
Внимание! Приблизительный расчет объема воды в системе отопления производится из соотношения 15 л воды на 1 кВт мощности котла.
Однако недостаточно просто высчитать расход теплоносителя, также необходима формула для расчета объёма расширительного бака:
V – результат вычисления; VS – расчетный расход теплоносителя (просуммированный объём всех составляющих системы теплоснабжения); d — коэффициент эффективности расширительного бака; Е — так называемый коэффициент расширения жидкости, для воды он составляет 4%, для антифриза на базе этиленгликоля — 4,4 %.
Расчеты очень приблизительные и сложные. Чтобы упростить себе задачу, используйте быстрый способ – Калькулятор объема системы отопления.
Критерии выбора теплоносителя
Разумеется, если в здании в течение всего зимнего периода бесперебойно функционирует котел, то лучший теплоноситель для системы отопления загородного дома – это вода. Идеально, если это будет дистиллированная жидкость с модифицирующими добавками. Если такой подход кажется излишне дорогим, то необходимо хотя бы провести цикл водоподготовки – обеспечить фильтрацию и умягчение нужного количества воды.
Если же решается вопрос об использовании незамерзающих жидкостей, то стоит указать, в каких случаях антифризы применять запрещено:
Если все принято решение в пользу антифриза, то нужно при их выборе обращать внимание на следующие моменты:
Из выше изложенного следует, что оптимальной незамерзающей жидкостью являются составы на основе пропилен-гликоля. Этиленгликолевый антифриз скрывает слишком много опасностей, а глицериновый и минеральный, вообще – «темные лошадки».
Способы заполнения системы теплоносителем
Вопрос заполнения, обычно, появляется только в случае организации системы закрытого типа, так как открытые контуры без проблем заполняются через расширительный бак. В него просто наливается теплоноситель, который под действием силы гравитации растекается по всем контурам. При этом важно, чтобы все воздухоотводчики были открыты.
Заполнение открытой системы:
Существует несколько методик заполнения теплоносителем закрытой системы обогрева: самотеком, с погружным насосом или при помощи специального опрессовочного оборудования. Более детально остановимся на каждом из способов.
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, накачивают автомобильным насосом. Так что оборудование все-таки потребуется.
Нужно найти самую высокую точку. Обычно, это какой-то из газоотводчиков (его нужно снять). При заполнении открыть 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.
С помощью погружного насоса. Для создания рабочего давления теплоноситель для системы отопления можно закачивать маломощным погружным насосом:
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.
Насосом 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.
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 нужно запустить циркуляционный насос минут на пять, стравить воздух. Тоже повторить несколько раз.
Итог: какая жидкость лучше?
Прежде всего, стоит еще раз предупредить, что антифриз в систему заливать рекомендуется лишь в крайних случаях. Использование воды – наименее хлопотный и более безопасный вариант.
При выборе морозостойкой жидкости, ориентируйтесь на особенности системы отопления и бюджет:
Таким образом, рассуждая, какой теплоноситель для системы отопления лучше подходит в вашем случае, следует учитывать множество факторов. Конечно, цена – важный критерий, и для многих именно она является определяющей, но не стоит забывать о безопасности. Если есть возможность, то лучше не экономить, и отдать предпочтение лучшим теплоносителям, которые также характеризуются высокой эффективностью.