Nosič tepla pre vykurovací systém – voda alebo nemrznúca zmes

Obsah článku

• Požiadavky na ideálne chladivo
• Nosič tepla – voda
• Tepelný nosič – nemrznúca zmes
• Ako zvoliť optimálne chladivo

Pokiaľ ide o ich prevalenciu, vykurovacie systémy s cirkuláciou tekutého tepelného nosiča prekonali všetky rekordy – ich pokračujúca popularita je spôsobená najmä drsnou zimnou klímou Ruska. Kvapalné vykurovacie systémy zahŕňajú celý rad zariadení vrátane kotlov, výmenníkov tepla, čerpacích staníc, často veľa kilometrov potrubí. Správna prevádzka vykurovacieho komplexu priamo závisí od charakteristík chladiva, takže aký druh kvapaliny sa v tejto kapacite najlepšie používa a prečo?

Požiadavky na ideálne chladivo

Okamžité upozornenie – takéto chladivo neexistuje. Ktorákoľvek z existujúcich pravidelne vykonáva svoje funkcie iba v určitom teplotnom rozsahu, nad ktorý vedie k dramatickým zmenám jeho kvalitatívnych charakteristík..

Nosič tepla je povinný preniesť maximálne množstvo tepla za jednotku času s minimálnymi tepelnými stratami. Viskozita chladiacej kvapaliny má vážny vplyv na jej čerpanie vo vyhrievacom systéme, a teda čím je viskóznejšia, tým je lepšia.

Chladivo by nemalo mať korozívne účinky na rôzne konštrukčné materiály potrubí a vykurovacích zariadení, inak bude výber týchto materiálov prísne obmedzený. Okrem toho mazacia schopnosť určitých chladiacich látok spôsobuje obmedzenia na konštrukčný materiál obehových čerpadiel a ďalšie mechanizmy, ktoré s nimi prichádzajú do styku..

Z hľadiska bezpečnosti domácnosti musí mať chladivo určité (bezpečné) vlastnosti z hľadiska toxicity, teploty vznietenia kvapaliny a vypuknutia jej pár..

A posledná vec – tekutina používaná ako nosič tepla musí byť cenovo dostupná alebo, v prípade vysokých nákladov, udržiavať svoje vlastnosti a objem po dlhú dobu počas prevádzky vo vykurovacom systéme..

Nosič tepla – voda

Zo všetkých kvapalín, ktoré existujú na Zemi v prírodnom stave, má voda najvyššiu tepelnú kapacitu – v priemere 1 kcal / (kg deg), to znamená, že ak sa jeden kilogram vody zohreje na 90 ° C a ochladí sa v radiátore na 70 ° C. , potom sa do miestnosti vyhrievanej týmto radiátorom privádza 20 kcal tepla.

Táto kvapalina má vysokú hustotu (917 kg / m)³), klesá s ohrevom alebo chladením. Mimochodom, voda je jediná prírodná tekutina, ktorá sa pri zahrievaní aj ochladzovaní rozširuje..

Ekologické a toxikologické vlastnosti vody presahujú vlastnosti akýchkoľvek syntetických teplonosných tekutín – náhodný únik z vykurovacieho systému nespôsobí problémy pre zdravie domácností, pokiaľ sa nedostane priamo na ľudské telo. A v prípade takéhoto úniku je veľmi ľahké obnoviť pôvodný objem vody – stačí pridať potrebné množstvo do otvorenej expanznej nádrže prírodného cirkulačného vykurovacieho systému..

Pokiaľ ide o náklady, voda tiež nekonkuruje, pretože neexistuje lacnejší a lacnejší nosič tepla..

Toto chladivo má však niekoľko nevýhod – obyčajná voda, to znamená vo svojom prirodzenom stave, obsahuje kyslík a soli, ktoré spôsobujú vnútornú koróziu prvkov vykurovacieho systému, ako aj prerastanie ich stien pomocou vodného kameňa, čo znižuje prenos tepla a vnútorný objem vykurovacích zariadení..

Najjednoduchší spôsob zmäkčovania vody je dobre známy pre všetkých – tepelný (var), pri použití kovovej nádoby bez veka. Počas tepelného spracovania sa časť solí ukladá na dne nádrže a z objemu vody sa odstráni oxid uhličitý. Mimochodom, čím väčšia je spodná plocha varnej nádrže, tým viac solí sa dá z vody odstrániť – soli sa budú ukladať na dne vo forme vodného kameňa. Nevýhodou tepelnej metódy je, že týmto spôsobom je možné z vody odstrániť iba nestabilné hydrogenuhličitany horčíka a vápnika a ich stabilné zlúčeniny zostanú..

Metóda chemikálie alebo činidla je efektívnejšia, umožňuje vám prenášať soli obsiahnuté vo vode do nerozpustného stavu. Na jeho implementáciu sa používa hasené vápno, uhličitan sodný alebo ortofosforečnan sodný – zavedenie prvých dvoch činidiel do objemu vody spôsobí tvorbu uhličitanovej zrazeniny, posledne menovanej – zrazeniny orthofosforečnanu horečnatého a vápenatého. Na konci chemickej reakcie sa vytvorená zrazenina odstráni filtráciou vody. Posledné činidlo – ortofosforečnan sodný – poskytuje najlepšie zmäkčenie vody, ale jeho použitie si vyžaduje presné dávkovanie.

Destilovaná voda je najvhodnejšia pre vykurovacie systémy, pretože je úplne bez akýchkoľvek nečistôt. Jeho jedinou nevýhodou je, že musíte minúť peniaze na nákup, cena za liter destilovanej vody bude asi 14 rubľov. Pred naliatím destilovanej vody do vykurovacieho systému je potrebné dôkladne opláchnuť vyhrievacie zariadenia, potrubia a bojler obyčajnou vodou a umyť predtým použitý aj novo nainštalovaný systém – v ňom bude v každom prípade znečistenie.

Môžete použiť čistú taveninu alebo dažďovú vodu, pretože obsahuje omnoho menej soli ako vodovodný kohútik, studňu alebo artéský produkt.

Jedinou nevýhodou vody používanej ako nosič tepla je to, že pri teplotách pod 0 ° C zamrzne, expanduje a spôsobí vážne poškodenie vykurovacieho systému. Preto majitelia domov, ktorí nepravidelne prevádzkujú vykurovacie zariadenie v chladnom období a žijú v oblastiach, kde je prerušenie dodávky energie obzvlášť časté, je vhodnejšia iná skupina tekutín na prenos tepla – nemrznúca zmes.

Tepelný nosič – nemrznúca zmes

Nemrznúca zmes, naliata do vykurovacieho okruhu, vám umožňuje úplne vyriešiť hrozbu zamrznutia systému v chladnom období – nízke teploty, na ktoré je tento nemrznúca kvapalina navrhnutá, nemenia svoj fyzikálny stav. Nemrznúce zmesi sú schopné zaistiť transport tepelnej energie vo vykurovacom systéme, nespôsobujú korozívne procesy a usadeniny vodného kameňa..

Hlavnou kvalitou nemrznúcich zmesí je to, že nestvrdnú na určité extrémne nízke teploty, v prípade vytvrdzovania sa nerozpínajú ako voda a nezničujú prvky vykurovacieho systému, ale menia sa na gélovú hmotu, ktorej objem sa nemení. Inými slovami, ak sa teplota zmrazeného nemrznúceho prostriedku zvýši, potom sa vráti z gélu do kvapalného stavu bez akýchkoľvek následkov pre vykurovací okruh..

Výrobcovia zavádzajú ďalšie prísady do zloženia nemrznúcich zmesí, aby sa zvýšila životnosť vykurovacieho systému – inhibítory korózie a minerálnych usadenín, ktoré odstraňujú ložiská korózie a vodný kameň v systémoch, ktoré sú v prevádzke už mnoho rokov. Pri voľbe nemrznúcej zmesi je potrebné mať na pamäti, že jej zloženie nie je univerzálne – prísady v nej obsiahnuté sú určené pre určité konštrukčné materiály a zliatiny, nesprávna voľba spôsobí elektrochemickú koróziu alebo napríklad deštrukciu polymérnych materiálov použitých pri konštrukcii vykurovacieho systému..

Spravidla sa vyrábajú nemrznúce zmesi, ktoré sú navrhnuté pre dve extrémne nízke teploty – do -65 a -30 ° C. Ak je to potrebné, môžete zmeniť koncentráciu nasýtenej zmesi na požadovanú zložku z pomeru jednej časti destilovanej vody k dvom dielom nemrznúcej zmesi (napríklad ak sa liter nemrznúcej zmesi prvého typu určený pre nižšiu teplotu zriedi 0,5 litra vody, potom takáto kompozícia bude fungovať až do – 30 ° C).

Chemické zloženie nemrznúcej zmesi je určené na 10 vykurovacích období alebo 5 rokov prevádzky, po ktorých musí byť vymenený celý objem nemrznúcej zmesi..

V porovnaní s vodou majú nemrznúce zmesi nielen výhody, ale aj nevýhody:

• tepelná kapacita nemrznúcich zariadení je o 15% nižšia, to znamená, že vydávajú horšie teplo;
• ich viskozita je najmenej dvakrát vyššia, čo vyžaduje zavedenie výkonných obehových čerpadiel do vykurovacieho systému;
• vyžaduje sa vyššia objemová expanzia počas zahrievania, expanzná nádoba (uzavretá expanzná nádoba) a vyhrievacie radiátory, ktorých kapacita je o 50 – 60% väčšia ako ich náprotivky používané v systémoch s vodným nosičom tepla;
• tekutosť je o 50% vyššia ako tekutosť vody, to znamená, že odpojiteľné spojenia v systéme s nemrznúcou zmesou musia byť starostlivo utesnené;
• nemrznúce zmesi na báze etylénglykolu sú pre človeka toxické, preto sa nemrznúca zmes môže používať iba v jednookruhových bojleroch.

Pre domáce potreby, t. J. Pre vykurovacie systémy súkromných domov, sa nemrznúce zmesi vyrábajú na základe dvoch typov polyolov – etylénglykolu (monoetylénglykol) a propylénglykolu. Kompozície založené na prvom type polyolov sú bežnejšie a lacnejšie ako kompozície na báze drahého propylénglykolu, ale sú veľmi jedovaté – pri požití stačí 350 mg etylénglykolu, aby spôsobili vážne poškodenie zdravia a dokonca spôsobili smrť. Práca s nemrznúcimi zmesami obsahujúcimi etylénglykol vyžaduje povinnú ochranu pokožky, dýchacích ciest a očí.

Počas prevádzky sú nemrznúce zmesi na báze etylénglykolu zvlášť citlivé na prehrievanie – pri akomkoľvek, dokonca krátkodobom zvýšení teploty nad limit stanovený výrobcom pre danú značku nemrznúcej zmesi, dochádza k tepelnému rozkladu polyolu a prísad v nemrznúcej zmesi, vytvárajú sa nerozpustné sedimenty a kyseliny. Sediment, ak sa dostane na povrch vykurovacích telies, vytvára usadeniny uhlíka, narušuje výmenu tepla na miestnej úrovni a spôsobuje prehrievanie s opätovným vytváraním kalov atď. Kyseliny vzniknuté v dôsledku rozkladu etylénglykolu chemicky reagujú so štruktúrnymi kovmi vykurovacieho systému a spôsobujú viac ohnísk. korózie. V dôsledku rozkladu prísad sa výrazne znížia ochranné vlastnosti chladiva, ktoré predtým poskytuje pre materiál tesnení odnímateľných spojov, a pri vysokej tekutosti to okamžite spôsobí únik. Prehrievanie navyše zvyšuje tvorbu peny v nemrznúcej zmesi, ktorá zase nasáva vzduch do vykurovacieho systému. Z uvedených dôvodov je potrebné starostlivo monitorovať teplotu vykurovania kotlov a vykurovacieho systému, nie všetky modely kotlov to umožňujú..

Je potrebné poznamenať, že etylénglykol vstupuje do chemickej reakcie so zinkom – na jeho použitie vo vykurovacom systéme, v ktorom nemrznúce prostriedky tejto skupiny pôsobia ako chladivo, sú štrukturálne prvky a zariadenia s vnútorným galvanizovaním bezvýznamné, pretože všetok jeho povlak bude úplne zničený počas takmer jednej vykurovacej sezóny..

Nemrznúce zmesi na báze propylénglykolu sú pre domácnosť omnoho bezpečnejšie – technický propylénglykol má vlastnosti podobné propylénglykolu (E1520), ktorý sa vďaka svojej úplnej bezpečnosti pre ľudské telo a životné prostredie široko používa vo farmaceutickom, voňavkárskom a potravinárskom priemysle. Nemrazničky s propylénglykolom sa môžu používať v dvojokruhových kotloch, pretože ich náhodný prienik do pitnej vody, ako aj úniky v miestach odnímateľných škár, nepoškodzujú ľudí..

Tekutiny na prenos tepla z propylénglykolu majú, okrem všeobecných pozitívnych charakteristík identických s tými, ktoré sa týkajú nemrznúcich zmesí etylénglykolu, mazací účinok vo vykurovacom systéme, znižujú hydrodynamický odpor a uľahčujú prevádzku čerpadiel sekundárneho okruhu. Tepelný prenos nemrznúcej zmesi propylénglykol je vyšší ako prenos etylénglykolu. Existuje iba jedna mínus – vyššie náklady, asi 1 000 rubľov. na 10 kg (pre porovnanie, náklady na nemrznúcu zmes etylénglykolu pri -30 ° C sú asi 550 rubľov na 10 kg).

Je prísne zakázané používať nemrznúcu zmes vo vykurovacom systéme, ak:

• Systém využíva elektrolytické (iónové) kotly, v ktorých je vykurovacie médium ohrievané prechodom elektrického prúdu cez jeho objem v nádrži kotla. Všeobecne sa pred zakúpením vykurovacieho kotla uistite, že výrobca mu umožňuje pracovať s týmto nemrznúcim účinkom vo vykurovacom systéme, inak nebude záruka na kotol z výroby platná;
• otvorený vykurovací systém. Toto pravidlo platí najmä pre nemrznúcu zmes na báze jedovatého etylénglykolu;
• z úspor očakávate zníženie odolnosti proti mrazu na viac ako -20 ° C, pretože to vážne zníži vlastnosti prísad zavedených do nemrznúcej zmesi, čo povedie k tvorbe ohnísk korózie a vodného kameňa;
• utesnenie odnímateľných škár sa vykonáva pomocou navíjania bielizne a olejovej farby – nemrznúca farba nevyhnutne koroduje farbu a nebude mať zmysel navíjania;
• pri výstavbe vykurovacieho okruhu boli použité pozinkované rúry a tvarovky;
• Vykurovací kotol ohrieva chladiacu zmes na teplotu vyššiu ako + 70 ° C (jedná sa o limitnú teplotu ohrevu akéhokoľvek nemrznúceho prostriedku, nemôže sa vyhrievať vyššie v dôsledku rozšírenia vysokej teploty, ktoré je vlastné chladivám tejto skupiny).

Ak sa vo vykurovacom systéme používa nemrznúca zmes, musia byť splnené tieto podmienky:

• vybaviť systém výkonnejším obehovým čerpadlom, ako by bolo potrebné na ohrev teplej vody. Pri dlhom vykurovacom okruhu bude potrebné externé cirkulačné čerpadlo;
• nainštalujte priestranný expanzná nádoba (expanzná nádrž), ktorej objem presahuje objem potrebný pre chladiacu vodu najmenej dvakrát;
• vo vykurovacom systéme používať rúry s zjavne väčším priemerom a objemové radiátory;
• neinštalujte automatické vetracie prieduchy – iba ručné (napríklad Mayevsky kohútiky);
• Utesniteľné spoje utesnite iba tesnením vyrobeným z chemicky odolnej gumy, paronitu alebo teflónu. Môžete použiť bielizeň spolu s tesniacou hmotou odolnou voči etylénglykolu (v prípade použitia nemrznúcej zmesi na báze etylénglykolu). Pri kúpe liatinových radiátorov je potrebné rozobrať ich na časti a nahradiť existujúce gumové tesnenia paronitom alebo teflónom;
• nemrznúcu zmes môžete riediť iba destilovanou vodou, to znamená, že tu nebude fungovať ani dážď, ani voda topená;
• pred každým úplným naliatím nemrznúcej zmesi do systému je nevyhnutné ju prepláchnuť vodou (tiež kotol) – výrobcovia nemrznúcich zariadení odporúčajú ich kompletné vymenenie vo vykurovacom systéme každé 2-3 roky;
• vysokú teplotu vykurovania by ste nemali nastavovať naraz na studený kotol – musíte postupne zvyšovať teplotu, aby sa čas na ochladenie chladiacej kvapaliny zohrial (nemrznúce systémy majú nižšiu tepelnú kapacitu ako voda);
• v zime, keď je dvojokruhový kotol vypnutý v systéme s nemrznúcou zmesou na dlhú dobu, nezabudnite vypustiť vodu z okruhu prívodu teplej vody, pretože môže zamrznúť a poškodiť potrubia okruhu.

Ako zvoliť optimálne chladivo

V prvom rade by mala byť otázka výberu chladiva rozhodujúca dokonca aj v etape projektovania vykurovacieho systému, pretože ak by bola vytvorená pre vodu, vyžadovala by to vážnu rekonštrukciu nemrznúcej zmesi..

Ak teplota vo vykurovacom okruhu počas chladného obdobia neklesne pod +5 ° C, potom optimálnym chladiacim médiom pre takýto systém je voda, z ktorej sa maximálne vylučujú soli. Ak existuje možnosť, že teplota vo vykurovacom systéme klesne na mínusové hodnoty, potom je v tomto prípade potrebný iba nemrznúci prostriedok. Samozrejme môžete zo systému vypustiť vodu, ktorá ho bude chrániť pred poškodením počas mrazu, ale v tomto prípade sa okruh naplní vzduchom, ktorý dramaticky urýchli korózne procesy v podmienkach vysokej vlhkosti..

Je možné chrániť systém ohrevu vody pred zamrznutím integrovaním elektrických ohrievačov do neho, ovládaných teplotnými senzormi alebo diaľkovo, pomocou kanálov GSM, čo umožní udržiavať teplotu vody na úrovni nad +5 ° C, ale tu je závislosť od napájania a bunkovej komunikácie – jeden z tieto systémy samostatne alebo spoločne povedú k zamrznutiu chladiacej kvapaliny a k viacnásobnému poškodeniu vykurovacieho okruhu.

Pri voľbe nemrznúcej zmesi je potrebné podrobne preštudovať jej vlastnosti vrátane: prípustnej extrémne nízkej teploty; zloženie doplnkových látok a ich účel; ako to ovplyvňuje prvky vykurovacieho systému (vyrobené zo železných a neželezných kovov, liatiny, plastu, gumy atď.); trvanie používania v systéme bez výmeny; bezpečnosť pre ľudské zdravie a ekológiu (koniec koncov sa bude musieť niekde zlúčiť). Mimochodom, farba nemrznúcej zmesi nemá pre vykurovací okruh žiadnu praktickú hodnotu, stačí zdôrazniť príslušnosť k určitej značke. Vzhľadom na potenciálne zdravotné riziká pre domácnosť je nemrznúca zmes na báze propylénglykolu najlepšou voľbou..

Vzhľadom na popularitu nemrznúcej zmesi značky Tosol, ktorá sa vyvinula v polovici minulého storočia v ZSSR, je potrebné stručne opísať jej vlastnosti. Preto nemrznúca zmes bola pôvodne vyvinutá ako nemrznúca kvapalina pre automobily, jej zloženie je založené na etylénglykole, ktorého vlastnosti sú opísané vyššie. Neodporúča sa používať nemrznúcu zmes vo vykurovacích systémoch, pretože táto nemrznúca zmes nie je určená pre ne – obsahuje špecifické prísady do motorov automobilov, zbytočné a dokonca škodlivé vo vykurovacích systémoch, pretože nemrznúca zmes jednoducho nie je určená na prácu pri vysokých teplotách..

Na záver uvedieme najoptimálnejšiu nemrznúcu zmes, ktorá je veľmi, veľmi jednoduchá na nákup alebo prípravu – 40 ° zmesi etylalkoholu s destilovanou vodou. Výkonnostné charakteristiky tejto zmesi, keď sa používa ako nemrznúca kvapalina, sú tieto:

• mierne vyššia ako viskozita vody, ale výrazne nižšia ako viskozita etylénglykolu a propylénglykolu proti mrazu;
• – menšia tekutosť ako u spomínaných nemrznúcich zmesí, čo umožňuje znížiť požiadavky na tesnosť odnímateľných spojov, čo umožňuje použitie konvenčných tesnení v nich (alkohol nie je voči kaučuku chemicky aktívny);
• alkohol je vynikajúci inhibítor korózie, to znamená, že blokuje jeho vývoj;
• ak sa použije soľou nasýtená voda (tvrdá), alkohol v takej zmesi zabráni usadzovaniu vodného kameňa na vnútorných povrchoch vykurovacieho okruhu. Soli sa vyzrážajú na nerozpustnú zrazeninu, ktorú je možné ľahko odstrániť po prepláchnutí systému;
• v dôsledku tepla miešania a kontrakcie (stlačenie vodného objemu alkoholového roztoku) sa alkohol neodparuje oddelene od vody (za predpokladu, že jeho obsah vo vodnom roztoku nie je nižší ako 30%);
• teplota varu vodného roztoku alkoholu prakticky zodpovedá bodu varu vody, to znamená, že keď teplota v ohrievacom systéme stúpne na +85 ° C, čo je obvyklé pre systémy s vodou ako nosičom tepla, nedochádza k varu s výskytom zátok vo forme pary;
• obsah alkoholu vo vodnom roztoku prudko znižuje expanziu vody počas zmrazovania, to znamená, že ani pri úplnom zmrazení vykurovacieho systému s takýmto chladivom nedôjde k poškodeniu jeho štruktúrnych prvkov..

Na dosiahnutie určitých prahových hodnôt odolnosti vodného roztoku etylalkoholu voči nízkym teplotám je potrebné dosiahnuť nasledujúci obsah v roztoku s vodou: 20,3% – zmrazenie pri -10,6 ° C; 33,8% – zmrazenie pri -23,6 ° C; 39% – zmrazenie pri -28,7 ° C; 46,3% – mrazenie pri -33,9 ° C Obzvlášť výhodné bude použitie chladiva, ktorým je vodný roztok etylalkoholu, v uzavretých vykurovacích systémoch.

Pri príprave chladiacej zmesi voda – alkohol sa pomery obsahu alkoholu vo vode vypočítajú nasledovne – liter 96% alkoholu obsahuje 960 ml bezvodého alkoholu, aby sa získal 33% roztok, musíte rozdeliť 96 po 33 a získať požadovaný objem vody rovný 2,9 litra. To znamená, že ak do litra 96% alkoholu privediete presne 2,9 litra vody, potom bude obsah alkoholu vo výslednom roztoku presne 33% – je pripravená chladiaca kvapalina, ktorá nezamrzne na približne -22,5 ° C..