Теплоноситель является неотъемлемой частью любой системы отопления.
Из всех возможных вариантов теплоносителей выделяются следующие группы:
аэро-конвекционные теплоносители, к которым относятся воздух, пар и дымовые газы.
жидкие теплоносители, к которым относится вода и различные синтетические теплоносители этилен-гликоли, пропилен-гликоли и антифризы.
Аэро-конвекционные теплоносители
Первоначально при использовании очага (камина) или печи теплоносителем являлся воздух и строительные конструкции жилого помещения – перегородки и стены.
По мере развития технологий в домах стали применять паровые системы отопления, которые сегодня практически не применяются для обогрева жилых помещений по многим причинам. В этих системах не возможно произвести плавную регулировку тепловых режимов, в процессе циркуляции пара по трубам будет образовываться конденсат, который имеет повышенную кислотность и в следствии этого трубы будут подвергаться коррозии, в таких системах образуются звуки и вибрация , вызванные переходными энергетическими и кавитационными процессами. Паровые системы отопления требуют постоянного технического обслуживания и являются самыми опасными для человека в следствии возможного получения термического ожога, так как температура на поверхности тепловых приборов может достигать 80°С. По этой же причине происходит выгорание краски с выделением продуктов распада в обогреваемое помещение. Паровые системы отопления считаются на сегодняшний день морально устаревшими.
Жидкие теплоносители
Любой жидкий теплоноситель является средством хранения и переноса тепловой энергии от энергетического источника к конкретному месту обогрева или охлаждения (в сплит системах кондиционирования ) В данном конкретном случае речь пойдет о системах отопления. Конкретный выбор теплоносителя производят в зависимости от условий эксплуатации обогреваемого объекта. Здесь я имею ввиду то, что есть помещения где не требуется постоянно поддерживать тепло, это могут быть дачные домики, производственно-технологические помещения разного рода, спортивные площадки с подогревом и другие случаи, где возможно периодическое изменение температуры от положительных к отрицательным значениям. Очевидно, что в таких системах использовать в качестве теплоносителя воду нельзя в виду того, что она замерзнет. Здесь следует применять синтетические теплоносители.
Вода – это экологически чистый и безопасный теплоноситель, применяемый в большей части всех частных и централизованных систем отопления. Лучшим вариантом по химико-физическим свойствам для использования в системах отопления частных домов является дистиллированная вода, состав и свойства которой должны соответствовать требованиям ГОСТ 6709-72
Сравнительные характеристики дистиллированной и водопроводной воды
| Параметр | Единица измерения | Дистиллированная вода | Водопроводная вода |
|---|---|---|---|
| Содержание растворённого железа | мг/л | 0,05 | 0,3-1,0 |
| Жёсткость | мг-экв/л | 1,5-4 | 7-12 |
| Кипение | °С | 100 | 100 |
| Замерзание | °С | -2 | 0 |
| Плотность | кг/м³ | 998,2 | 1000 |
Жесткость воды- количество растворенных солей магния и кальция, источниками которых являются природные минералы.
Постоянная жесткость- это содержание сульфатов и хлоридов и других солей, которые остаются в воде после кипения.
Временная жесткость- это содержание бикарбонатов, которые после кипячения выпадают в осадок и показатель жесткости уменьшается.
Эти термины я привожу здесь для людей не искушенных в теплоэнергетике для их общего понимания чем можно заполнять систему отопления.
Для заполнения системы отопления можно использовать воду с суммарной жесткостью не выше 5-6 мг-экв/л. При большей жесткости следует произвести умягчение воды. Если у Вас нет дистиллированной воды, можно использовать кипяченую или просто отстоявшуюся не менее недели воду, чтобы в ней понизился уровень содержания растворенного железа в следствие его естественного окисления.
Из таблицы видно, что лучшими свойствами для системы отопления обладает дистиллированная вода.
В обычной воде содержится некоторый объем взвешенных частиц, солей магния и кальция. Все этот приведет к образованию накипи и выпадению твердого осадка. Если заполнение системы произвести только один раз, то это практически не окажет никакого заметного влияния на состояние теплообменников и радиаторов. Но если подпитку системы делать часто, то произойдет отложение накипи на стенках теплообменников и КПД котла значительно снизится. Чтобы этого не происходило система отопления должна быть герметичной, а подпитка должна проводится редко. Вода и ее пары являются экологически безопасными и не оказывают вредного воздействия на здоровье человека. Большая часть настенных и напольных котлов по техническим условиям работают именно с применением воды в качестве теплоносителя.
Синтетические теплоносители
К синтетическим теплоносителям относятся различные антифризы на основе водных растворов многоатомных спиртов. Выделяют две больших группы теплоносителей этилен-гликолевые и пропилен-гликолевые. Прежде чем выбрать любой из них, проверьте по технической документации возможность применения такого рода теплоносителей в котле, который у Вас установлен. В большинстве случаев современные газовые котлы могут работать на синтетических теплоносителях, но с некоторыми ограничениями о которых будет рассказано ниже.
К таковым можно отнести, ограничение по сроку использования синтетического теплоносителя. В большинстве случаев – не более 3-4 лет, ввиду потери основных свойств в процессе эксплуатации. Под действием высоких температур в теплоносителе происходит кристаллизация и образование осадка в трубах и радиаторах. Может происходить частичная закупорка первичного теплообменника. Чтобы снизить эти негативные факторы теплоноситель разбавляют водой в соотношении 1 литр теплоносителя на 3 литра дистиллированной воды или согласно прилагаемой к нему инструкции.
По сравнению с водой, синтетические теплоносители имеют ряд недостатков:
- На 11-15% хуже отдают тепло.
- Имеют более высокую вязкость, что может привести к перегреву штатного циркуляционного насоса, установленного в котле.
- Расширительные бачки для таких систем требую большего по сравнению с водой на 50% объема, а в настенных газовых котлах стандартный объем бачков составляет 8-10 литров, следовательно потребуется установка дополнительного внешнего бачка расширения.
- Вязкость теплоносителей ниже, чем у воды на 50%, соответственно. проникающая способность выше и разъемные соединения в таких системах нужно герметизировать с большой тщательностью и применять только химически устойчивые прокладки и герметики.
- Синтетические теплоносители на основе этиленгликоля токсичны для человека, поэтому их можно использовать лишь в одноконтурных котлах с диафрагменными бачками расширения, в случае применения двухконтурных котлов подпитку системы следует делать через раздаточный коллектор обратки, а не через кран контура ГВС.
Во время эксплуатации этилен-гликолевых теплоносителей даже при небольших превышениях температуры нагрева происходит разложение присадок.
В составе антифриза, образуются нерастворимый осадок и кислоты. Осадок, в случае его попадания на поверхности нагревательных элементов, образует вязкую накипь, ухудшающую теплообмен на местном уровне и вызывающую локальный перегрев с возможным срабатыванием аварийной автоматики котла. Образованные в результате разложения этиленгликоля кислоты вступают в химическую реакцию с конструкционными металлами системы отопления, вызывая множественные очаги коррозии. В результате разложения присадок резко снижаются защитные свойства теплоносителя, ранее обеспечиваемые им для материала уплотнителей разъемных соединений, а при высокой проникающей способности это немедленно вызовет течь по резьбовым соединениям. Кроме того, перегрев повышает пенообразование антифриза, что, в свою очередь, вовлечет в систему отопления газы. По описанным причинам требуется тщательно контролировать температуру нагрева котлов и отопительной системы, однако не все модели котлов это допускают.
Этиленгликолевые кислоты вступают в химическую реакцию с оцинкованными элементами отопительной системы (накидными гайками, штуцерами и другими приборами с внутренней оцинковкой), по этой причине использовать этиленгликолевый теплоноситель в современных системах с красивыми разборными фитингами будет сложно, т.к. вся оцинковка будет «съедена» в течение одного отопительного сезона.
Основанные на пропилен-гликоле антифризы значительно безопаснее для людей. Теплоноситель на основе пропилен-гликоля разрешено использовать в двухконтурных котлах, т.к. их случайное проникновение в питьевую воду, равно, как и протечки в местах разъемных соединений, не принесут вреда людям.
Пропиленгликолевые теплоносители, отличаются в лучшую сторону от идентичных этиленгликолевых антифризов. Они оказывают эффект смазки, понижают гидродинамическое сопротивление и облегчают работу циркуляционных насосов вторичного контура. Теплопередача пропилен-гликолевых антифризов выше, чем у этиленгликолевых. При всех положительных качествах пропиленгликолевых теплоносителей они стоят почти в два раза дороже этилен-гликолевых теплоносителей.
Ограничения на применение синтетических теплоносителей
Нельзя применять в системе отопления антифризы если:
- в системе применяются электродные котлы, в которых нагрев теплоносителя осуществляется за счет пропускания электрического тока через его объем в емкости котла;
- в гравитационных отопительных системах с открытыми бачками расширения, расположенными внутри жилых помещений;
- в системах применяется герметизация разъемных соединений льняной подмоткой на масляной краске— этилен-гликоль быстро разъест и краску и подмотку;
- нагрев теплоносителя в процессе работы происходит даже кратковременно свыше +70°С, после этого начинается кристаллизация и этилен-гликоля и как следствие засорение теплообменников котла.
Конструктивные требования к системам отопления при использовании синтетических теплоносителей
- установить в системе более мощный или дополнительный циркуляционный насос, чем понадобился бы для водяного отопления. При большой протяженности отопительного контура понадобится циркуляционный насос внешней установки;
- установить расширительный бачок объемом вдвое большим чем для воды ввиду большего коэффициента теплового расширения;
- в системе отопления с целью уменьшения гидравлического сопротивления использовать трубы с большим условным проходом и радиаторы с большим внутренним объемом;
- для предотвращения попадания паров этилен-гликоля в жилые помещения не устанавливать стояковые и радиаторные автоматические воздухоотводчики;
- разбавлять синтетические теплоносители можно только дистиллированной водой. В случае применения обычной воды может начаться реакция нейтрализации между кислотами и солями с выпадением твердых осадков, что приводит к засорению теплообменников котла;
- перед каждой полной заливкой в систему антифриза обязательно промыть систему и котел водой;
- после включения котла нельзя сразу выводить его на номинальную температуру нагрева теплоносителя-нужно поднимать температуру постепенно, давая время теплоносителю на разогрев и расширение, в случае быстрого нагрева может произойти гидроудар.
Заливка синтетического теплоносителя и периодическая подпитка системы
Заливка этиленгликолевого теплоносителя – непростой и не приятный процесс. Многие специалисты рекомендуют простую заливку через верхнюю точку системы отопления - это противоречит классическим нормам заполнения систем отопления через нижнюю точку (через обратку) и неминуемо приведет к завоздушиванию системы. Лучшим способом заполнения является использование отдельной расположенной в подвале насосной станции с ресивером типа Джамбо или DAB с двумя отдельными бочками. Одна бочка используется для хранения приготовленного теплоносителя, другая для сброса отработанного теплоносителя. Такая система без особого труда позволит быстро заполнить или подпитать систему и точно также быстро сбросить теплоноситель. Это наименее трудоемкий и дорогостоящий способ, но самый надежный, чистый и безопасный.