Главная \ Новости \ Теплоноситель

Теплоноситель

« Назад

21.04.2011 00:01

Что такое теплоноситель?

Теплоносителем называется жидкость, которая движется по контуру теплообменного оборудования в системах отопления и кондиционирования и служит для осуществления теплообмена.

Из чего состоит теплоноситель?

В состав современного устройства входит основное вещество (этиленгликоль, реже пропиленгликоль), вода, в которой он растворен и пакет присадок-ингибиторов.

Почему в качестве основного вещества в теплоносителях используется этиленгликоль?

Лучшие теплоносители изготовляются на основе этиленгликоля, потому что это вещество отвечает требованиям, которые предъявляются к антифризам:
 - низкая температура замерзания (до -65);
- высокая температура кипения (+115);
- высокая температура воспламенения;
- стабильность теплофизических свойств.

Есть ли у этиленгликоля недостатки?

Когда говорят о минусах применения этиленгликоля в теплоносителях, то, как правило, имеют в виду токсичность этого вещества. Действительно, этиленгликоль ядовит, и его смертельная доза не превышает 120 мл. Однако при соблюдении эксплуатационных требований и герметичности контура можно избежать протечек антифриза.  Раствор, обогащенный специальным присадками, не оказывает агрессивного воздействия на резину. Соответственно, уплотнения не разрушаются, контур остается герметичным, и теплоноситель не вытекает. Это особенно важно, потому что этиленгликоль обладает высокой (выше, чем у воды) текучестью.

От чего зависит температурный диапазон использования теплоносителя?

Чем выше концентрация этиленгликоля в теплоносителе, тем ниже температура кристаллизации антифриза и тем выше температура его кипения. Если эксплуатационные условия позволяют, готовые антифризы можно разбавлять (увеличивать долю воды в растворе), чтобы расходовать продукт более экономно. Однако установлено, что температура кристаллизации этиленгликоля в чистом виде составляет лишь -12 С, и наиболее эффективными (самый низкий порог кристаллизации) считаются теплоносители, на 70% состоящие из гликоля. В то же время, антифризы на основе этиленгликоля даже при температуре ниже порога кристаллизации не разрушает контур.

Почему в теплоносителях используется пропиленгликоль?

Пропиленгликоль уступает этиленгликолю в теплофизических свойствах примерно на 20%. Однако на основе этого вещества производят теплоносители для теплообменного оборудования в фармацевтической и пищевой промышленности, а также для отопления и кондиционирования некоторых жилых объектов.

Каким требованиям должна соответствовать вода, в которой растворяют этиленгликоль?

Теплоносители для отопления должны изготавливаться из очищенной, обессоленной, дистиллированной воды. В противном случае в процессе эксплуатации антифриза на стенках контура образуются солевые отложения (накипь).

Зачем в теплоноситель добавляют присадки?

Этиленгиколь-жидкость довольно агрессивная и для того чтобы снизить коррозионную активность в теплоносители добавляют пакет специальных присадок. Агрессивная жидкость, этиленгликолевый раствор оказывает на металлические части контура разрушающее воздействие. Гликоль в процессе распада, в особенности под воздействием высоких температур, образует органические кислоты. Они насыщают теплоноситель и изменяют его рН. Нейтрализовать эти кислоты могут только специальные ингибиторы. В противном случае металлическая поверхность не будет защищена от коррозийной активности антифриза.

Каким образом действуют присадки в теплоносителях?

1. Ингибиторы покрывают внутреннюю поверхность слоя, концентрируясь на очагах коррозии. Защитная пленка не дает теплоносителю проявлять свою коррозийную активность.
2. Присадки понижают кислотность раствора, поскольку служат своего рода буфером для органических кислот.
Нюансы действия ингибиторов зависят от типов присадок.

Какие присадки используются в теплоносителях?

В зависимости от того, какие добавки имеются в антифризе, теплоносители делятся на три группы.
 1. Традиционные, где качестве ингибиторов используются неорганические вещества: силикаты, фосфаты, амины, нитраты, бораты.
2. Гибридные теплоносители. Присадки - органические и неорганические вещества.
3. Карбоксилатные теплоносители, где ингибиторами являются карбоксилаты: соли карбоновых кислот.

Влияют ли присадки на теплофизические свойства теплоносителя?

Да, косвенным образом, и чем эффективнее ингибитор, тем меньше наслоений образуется на стенках контура, а следовательно, от качества присадок в теплоносителе зависит теплообмен в системе.

Влияют ли присадки в антифризе на токсичность этиленгликоля?

Нет, независимо от качества ингибиторов, антифризы на основе этиленгликоля остается ядовитым веществом, и допустить попадание которого в организм человека и животных нельзя.

Каково процентное соотношение различных компонентов теплоносителя?

Доли воды, гликоля и присадок в теплоносителе зависят от его марки. В антифризах, предназначенных для использования в суровом климате, например, «Гольстфрим-65» для вашего дома -65», доля этиленгликоля составляет 63%, а воды - 31%. Оставшиеся 6% - ингибиторы коррозиию
 Готовые теплоносители для более высоких температур кристаллизации, например, «Гольфстрим-30», на 46% состоят из гликоля и на 50% - из воды, присадки составляют лишь 4% раствора.

Почему необходима замена теплоносителя?

В процессе эксплуатации теплофизические свойства антифриза ослабевают. Выработка ресурса может произойти как в течение нескольких месяцев (негликолевые теплоносители), так и за 2-5 лет (традиционные гликолевые антифризы)
Так или иначе, но теплообмен в контуре со временем ухудшается, и причиной тому служит также образование различных наслоений в контуре: продуктов коррозии, продуктов распада гликоля, силикатного осадка в виде геля. Это негативно сказывается на теплопередаче, и к тому же, если продукты коррозии имеются в самом теплоносителе, то его свойства резко ухудшаются. Темпы данных процессов тоже зависят от марки антифриза.

Каким образом осуществляется замена теплоносителя?

Независимо от частоты замены антифриза, перед заливкой нового, контур тщательно промывается от вышеуказанных отложений. Для этого существуют специальные моющие жидкости для теплоносителей
Чем качественнее был антифриз, тем меньше отложений остается на стенках контура и, соответственно, тем проще будет его очистить. Затем производится промывка водой, и остатки наслоений, антифриза и моющей жидкости удаляются. Использованный теплоноситель утилизируется, а вместо него контур наполняют новым антифризом.

Каковы продукты распада этиленгликоля в составе теплоносителя?

1. Гликолевая кислота: агрессивная высокотоксичная субстанция.
2. Глиоксиловая кислота.
3. Щавелевая кислота: ядовита и обладает самой высокой коррозийной активностью по сравнению с другими перечисленными кислотами.
4. Муравьиная кислота.

Почему в качестве теплоносителя нельзя использовать этиленгликоль в чистом виде?

Неразбавленный этиленгликоль имеет более высокую температуру кристаллизации, как это уже отмечалось выше, и поэтому наиболее эффективным теплоносителем будет этиленгликоль, разбавленный водой в нужных пропорциях.
Кроме того, этиленгликоль без ингибиторов - чрезвычайно агрессивная жидкость. Поэтому использование чистого этиленгликоля в качестве теплоносителя ведет к разрушению контура, а также снижению срока службы самого антифриза.
Сырьевой этиленгликоль (ГОСТ 19710) - это лишь материал для изготовления антифриза.

Какие параметры теплоносителя изменяются в зависимости от концентрации основного вещества в растворе?

С увеличением концентрации этиленгликоля до определенного уровня растет его морозостойкость и температура кипения; при повышении температуры вязкость падает, но чем концентрированнее раствор, тем она выше. То же можно сказать и о плотности теплоносителя: чем больше процентная доля гликоля, тем раствор плотнее, однако с увеличением температуры плотность уменьшается.
Теплоемкость антифриза тоже зависит от того, насколько он разбавлен. Чистая вода, хотя и обладает небольшим температурным диапазоном, в качестве антифриза, демонстрирует высокую теплоемкость, которая не сильно различается на всем его протяжении и колеблется в районе 4,2 кДж/кг К.
У гликолевых теплоносителей теплоемкость падает с увеличением концентрированности раствора и увеличивается с ростом температуры. Так, антифриз, разбавленный водой наполовину, будет иметь большую теплоемкость, чем разбавленный на 20%. Однако температурный диапазон, в котором теплоноситель можно использовать, в первом случае будет уступать.
Что касается теплопроводности, то зависимость ее от концентрации антифриза довольно необычна. Если доля чистого (готового) антифриза в растворе превышает определенный процент (в районе 40%), то с увеличением температуры теплопроводность будет падать.
При этом, чем концентрированней теплоноситель, тем более резким будет уменьшение теплоемкости. Если же доля антифриза ниже данного уровня, то теплопроводность, напротив, будет расти с увеличением температуры. Чем сильнее разбавлен раствор, тем выше его теплопроводность.
С увеличением концентрации теплоносителя растут и коэффициент объемного расширения, и относительный коэффициент теплопередачи, при этом, чем выше температура, тем выше и эти показатели. Что касается давления пара, то оно растет с увеличением температуры и падает с увеличением концентрации

Какие параметры проверяются в ходе эксплуатации теплоносителя?

Для того, чтобы система отопления исправно работала, важно, чтобы контур не был поврежден и свойства теплоносителя соответствовали определенному уровню.
В ходе ревизий и проверок измеряются:
- коррозийная активность антифриза, в том числе определяются скорость коррозии, ее потенциал и виды общей и локальной коррозии;
- плотность теплоносителя;
- резерв щелочности;
- водородный показатель;
- температура кипения и кристаллизации теплоносителя;
- концентрация этиленгликоля в растворе;
- доля воды в антифризе;
- содержание присадок в теплоносителе;
- рН раствора.

Какие методы используются для контроля состояния теплоносителя?

Для проведения необходимых измерений специалисты прибегают к газовой и газо-жидкостной хроматографии, рефрактометрии, рН-метрии, спектрофотометрии, химическому, кулонометрическому, атомно-адсорбционному анализу, коррозийным испытаниям.

Какой показатель рН является оптимальными для теплоносителя?

рН теплоносителя следует поддерживать на уровне 7,5-9,5. В кислотной среде (рН<5) антифриз склонен к общей коррозии: равномерной и неравномерной. В щелочной среде (рН>9) сильнее проявляется локальная коррозия: язвенная, щелевая и другие виды.

Почему вода является неэффективным теплоносителем?

Использование воды в качестве антифриза нежелательно по следующим причинам:
- Вода обладает высокой температурой замерзания, что не позволяет использовать ее как теплоноситель в холодное время года. При замерзании вода разрушает контур.
- Высокая коррозийная активность воды сокращает эксплуатационный срок оборудования.
- Использование неочищенной воды в качестве антифриза приводит к образованию солевых отложений на стенках, а обессоленная вода обладает повышенной коррозийной активностью. В результате, теплопередача ухудшается, оборудование быстрее приходит в негодность и приходится с повышенной частотой осуществлять замену теплоносителя и промывку контура от отложений.

Можно ли смешивать различные теплоносители?

Любые антифризы без предварительной проверки на совместимость смешивать не рекомендуется. В случае если химические основы пакетов присадок ТН различные, то это может привести к частичному их разрушению и как следствие к снижению антикоррозионных свойств.
ТН "Гольфстрим" нежелательно смешивать с ТН имеющим фосфатную основу!

 

Необходимо ли разбавлять теплоноситель "Гольфстрим 65"?

Обязательно! Так как разбавление ТН водой кроме экономии для потребителя позволяет повысить теплоотдачу, уменьшить плотность смеси и улучшить ее циркуляцию по системе. Так же уменьшается вероятность нагара на ТЭНах или в области горелок и проникающая способность антифриза, которая существенно выше, чем у воды.
Оптимальным для Центрального региона считается разбавление ТН на -25-30 ºС, для электрокотлов на -20-25 ºС. Для Северных регионов соответственно уровень должен быть на 5-10 ºС ниже! Даже если температура опустится ниже указанных параметров, разрушение системы исключено, так как ТН не расширяется. Он превращается лишь в желеобразную массу, которая снова становится жидкой при повышении температуры.

Какой водой лучше разбавлять теплоноситель?

В идеале ТН лучше разбавлять дистиллированной водой, в которой отсутствуют соли кальция и магния, так как именно они при нагревании кристаллизируются и образуют накипь. К примеру, накипь толщиной 3мм уменьшает теплоотдачу на 25% и система требует больших энергозатрат. В ТН "Гольфстрим" имеется специальная присадка, которая обеспечивает нормальную работу при разбавлении обычной водопроводной водой (не более 5 ед. жесткости). Для информации: вода из скважины, если не предусмотрена система умягчения, может иметь жесткость 15-20 ед.

Можно ли использовать "Гольфстрим" в системах с оцинкованными трубами?

Любой теплоноситель-антифриз на гликолевой основе, в том числе и импортный, не может защищать оцинкованные покрытия! Возможные проблемы (металлизированная взвесь, а потом труднорастворимые осадки) зависят от того, какой объем занимает такая разводка. Однако следует знать, что даже горячая вода (свыше 70 ºС) тоже смывает цинк, правда значительно медленнее.

Что лучше использовать для герметизации соединений?

Можно использовать герметики, стойкие к гликолевым смесям (например "Гермесил", LOCTITE и "ABRO") или шелковистый лен, но без подмазки масляной краской.

Есть ли обязательные правила, которые следует учесть при проектировании системы, если она будет работать на теплоносителе?

Так как ТН на гликолевой основе более вязкие, необходимо устанавливать циркуляционные насосы более мощные, чем при работе на воде (по производительности на 10%, по напору - на 50-60%).
При выборе расширительного бака следует учесть, что коэффициент объемного расширения ТН "Гольфстрим" (как и других теплоносителей) на 15-20% больше, чем на воде (вода = 4,4 х 10-4 , а смесь ТН и воды: на -20 ºС = 4,9 х 10-4, на -30 ºС = 5,3 х 10-4).
Как вывод: расширительный бак не должен быть менее 15% объема системы.
Максимальная тепловая мощность котла при работе на ТН составит примерно 80% его номинала.

Может ли теплоноситель стать причиной завоздушивания системы?

ТН "Гольфстрим" не влияет на образование пустот, заполненных кислородом или газообразованиями. Причины следует искать в ошибках проектирования или монтажа оборудования: маленький расширительный бак, гальванический эффект несовместимых элементов, неверно выбранные места установки воздухоотводчиков, неправильная настройка термостатов и т.д.

К чему приводит перегрев ТН "Гольфстрим" и как его избежать?

При длительном перегреве начинается термическое разложение присадок и самого гликоля. ТН становится темно-коричневого цвета, появляется неприятный запах, образуются осадки. Зачастую на ТЭНах образуется нагар, который становится причиной выхода их из строя.
С целью предотвращения нагара необходимо:
- при разбавлении ТН не надо "гнаться" за температурой замерзания, оптимально готовые растворы должны быть на -20 -25 ºС; максимум -30-35 ºС;
- установить более мощный циркуляционный насос;
- ограничивать температуру ТН на выходе из котла - 90 ºС, а для настенных -70 ºС;
- в холодное время года нагрев ТН осуществлять постепенно, не включая котел на полную мощность.

Влияет ли теплоноситель, заполняющий систему отопления (вода или антифриз), на выбор циркуляционного насоса для этой системы?

Да, влияет. Т.к. применяемые жидкости имеют различную вязкость (вязкость антифриза выше вязкости воды).

Что может быть применено в качестве теплоносителя в системе отопления?

В качестве теплоносителя для систем отопления может использоваться либо вода, либо специальный антифриз (низкозамерзающий теплоноситель). Если нет опасности размораживания системы отопления вследствие прекращения работы котла (из-за перебоев в подаче электроэнергии, из-за падения давления газа или по другим причинам), то систему можно заполнить водой. Лучше если это будет вода дистиллированная. При этом желательно, чтобы в воде были специальные присадки способные "продлить жизнь" системе отопления (ингибиторы коррозии и т.д.).
В случае же, если размораживание системы возможно, то стоит рассмотреть вариант с применением теплоносителя -это должен быть не автомобильный тосол, трансформаторное масло или этиловый спирт, а низкозамерзающий теплоноситель, специально разработанный для систем отопления. Надо помнить, что теплоноситель должен быть пожаробезопасным и не содержать в своем составе добавок недопустимых к применению в жилых помещениях.

Каков срок службы теплоносителя?

Если говорить о продолжительности службы теплоносителя, то антикоррозионные свойства антифриза рассчитаны на 5 лет непрерывной работы или 10 отопительных сезонов.

Как тип теплоносителя (вода или антифриз) влияет на выбор радиаторов?

Да, т.к. теплоемкость теплоносителя примерно на 15-20% ниже, чем у воды (т.е. он хуже накапливает тепло и хуже отдает его), то при проектировании системы отопления с теплоносителем радиаторы следует выбирать более мощные