Использование гликолей в растворах теплоносителях

Вода отличный теплоноситель, она обладает хорошей текучестью, безвредна для человека и окружающей среды. Однако у воды, как теплоносителя есть и недостатки, вода замерзает при температуре 0° С, ускоряет процессы коррозии. Для получения необходимых свойств теплоносителя используют водные растворы. В качестве добавок чаще всего используют гликоли.

Гликоль — это органическое химическое соединение, относящееся к семейству спиртов. Молекула гликоля содержит две гидроксильные группы, соединенные с атомам углерода.

Наиболее часто в промышленности используются: этиленгликоль, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, пропиленгликоль. Рассмотри подробнее особенности этих веществ.

Характеристики этиленгликоля

• Молекулярная масса 62,07
• Плотность (при 20°С), кг/м 3 1116
• Температура кипения (при атмосферном давлении) °С 197
• Температура замерзания (при атмосферном давлении) °С -13
• Вязкость (при 20°С), Н·сек/м 2 0,0209
• Удельная теплоемкость, Дж/г °С 2,35
• Теплота испарения, кДж/моль 56,94
• Давление насыщенного пара (при 20°С), Па 8,0

Этиленгликоль (ЭГ) — органическое соединение — двухатомный спирт, с формулой C₂H₆O₂. Это вязкая бесцветная жидкость без запаха, при употреблении внутрь — токсичен.

Водный раствор этиленгликоля используют в качестве антифриза, так как чистый этиленгликоль замерзает при -13 ° C , но при смешивании с водой, раствор замерзает при более низкой температуре. Использование этиленгликоля не только снижает температуру замерзания раствора, но и повышает их температуру кипения, что поваляет увеличить диапазон рабочих температур. Поэтому этленгликоль применяют и в отопительных системах в качестве теплоносителя.

Подробнее о производстве теплоносителей на основе этиленгликоля вы можете узнать на сайте https://euroglykol.ru/.

Характеристики диэтиленгликоля

• Молекулярная масса 106,12
• Плотность (при 20°С), кг/м 3 1118
• Температура кипения (при атмосферном давлении) °С 245
• Температура замерзания (при атмосферном давлении) °С -8
• Вязкость (при 20°С), Н·сек/м 2 0,0357
• Удельная теплоемкость, Дж/г °С 2,09
• Теплота испарения, кДж/моль 68,87
• Давление насыщенного пара (при 20°С), Па 3 1126
• Температура кипения (при атмосферном давлении) °С 285
• Температура замерзания (при атмосферном давлении) °С -7,6
• Вязкость (при 20°С), Н·сек/м 2 0,0478
• Удельная теплоемкость, Дж/г °С 2,2
• Теплота испарения, кДж/моль 62,6
• Давление насыщенного пара (при 20°С), Па 3 1034
• Температура кипения (при атмосферном давлении) °С 188
• Температура замерзания (при атмосферном давлении) °С -60
• Вязкость (при 20°С), Н·сек/м 2 0,056
• Удельная теплоемкость, Дж/г °С 2,47
• Теплота испарения, кДж/моль 64,5
• Давление насыщенного пара (при 20°С), Па 10,7

Пропиленгликоль представляет собой синтетическое органическое соединение с химической формулой C₃H₈O₂. Это вязкая бесцветная жидкость, которая почти не имеет запаха, но обладает слегка сладковатым вкусом. Пропиленгликоль смешивается с широким спектром растворителей, включая воду, ацетон и хлороформ.

Пропиленгликоль используется в производстве полимеров, в пищевой промышленности, фармацевтике, в составах для противообледенительной обработки самолетов. Пропиленгликоль, в отличии от этиленгликоля, не токсичен.

Диэтиленгликоль

Диэтиленгликоль, двуэтиленовый спирт (дигликоль) — химическое соединение, представитель двухатомных спиртов.

Диэтиленгликоль продукт гидратации окиси этилена. Используется в качестве экстрагента ароматических углеводородов, для осушки природного газа и в других областях промышленности.

Диэтиленгликоль является сырьём в промышленном получении сложных эфиров, полиуретанов, олигоэфиракрилатов. Он служит пластификатором, эффективным экстрагентом ароматических веществ в процессах риформинга.

В России диэтиленгликоль ГОСТ 10136-77 производится двумя предприятиями: ПАО «Сибур-Нефтехим», ПАО «Нижнекамснефтехим».

• Диэтиленгликоль используется как осушитель газов.
• В качестве основного компонента антифризов, гидравлических и гидротормозных жидкостей.
• Как растворитель нитратов целлюлозы и полиэфирных смол.
• В химической промышленности в производстве полиэфирных волокон, растворителей и гидравлических жидкостей.
• В нефтедобыче и газодобыче, для поглощения воды и предотвращения гидратных пробок.
• В производстве автохимии для изготовления антифризов и теплоносителей.

Производитель: Нижнекамскнефтехим; СИБУР-Нефтехим;
Страна производства: Россия
Химическое название: Диэтиленгликоль марка А
Нормативный документ: ГОСТ 10136-77
Плотность при 20 оС, г/см3: 1,116 – 1,117 (Норма для марки А)
Массовая доля диэтиленгликоля, %, не менее: 99,5 (Норма для марки А)
Массовая доля органических примесей, %, не более: 0,4 (Норма для марки А)
в том числе этиленгликоля, %, не более: 0,15 (Норма для марки А)
Цвет, единицы Хазена, не более: 10 (Норма для марки А)
Массовая доля воды, %, не более: 0,05 (Норма для марки А)
Массовая доля кислот в пересчете на уксусную кислоту, %, не более: 0,005 (Норма для марки А)
Число омыления, мг КОН на 1 г продукта, не более: 0,1 (Норма для марки А)
Температурные пределы перегонки при давлении 101,3 кПа (760 мм рт. ст.):
• начало перегонки, оС, не ниже: 244 (Норма для марки А)
• конец перегонки, оС, не выше: 249 (Норма для марки А)

Поговорим о строительстве

Применение этиленгликоля в системах отопления

Данная статья будет посвящена такому теплоносителю как «этиленгликоль», мы поговорим о его свойствах, преимуществах применения. Расскажем, каким образом работает энергоэффективная система отопления на основе этиленгликоля.

Первое, что нужно отметить, что применение этиленгликоля в качестве теплоносителя для систем отопления – достаточно новая технология. Так, в Томской области в 2011 – 2012гг. такое энергоэффективное решение было использовано при строительстве одного из детских садов.

Итак, что же такое «этиленгликоль». Этиленгликоль – это вязкая, бесцветная жидкость, не имеющая запаха. Химическая формула этиленгликоля: C₂H₄(OH)₂. Это токсичное соединение, и, казалось бы, как его можно применять в системе отопления? Но при условиях точного соблюдения технологии и применения только в закрытых системах отопления этиленгликоль становится малоопасным.

Самым важным свойством, которое и обусловило применение этиленгликоля в качестве антифриза, состоит в том, что этиленгликоль сильно уменьшает температуру замерзания воды. Поэтому водные растворы этиленгликоля обладают хорошими теплофизическими свойствами.

Зависимость температуры замерзания теплоносителей от концентрации в них этиленгликоля

tзамерзания °С	-40	-30	-20	-10	-5	0
Cодержание, %	53	46	36	24	14	1

Теперь перейдем к самой технологии применения этиленгликоля в качестве теплоносителя для энергосистемы, которая была использована для детского учреждения в Томской области.

В основу данного проекта заложено применение так называемых геотермальных тепловых насосов. Принцип прост: ниже глубины промерзания температура грунта превосходит значение «абсолютного нуля», таким образом, накопленное тепло (геотермальную энергию) из земли грех не позаимствовать. Из физики известно, что энергия не передается от холодного тела (в данном случае от грунта) к горячему. По этой причине система геотермального отопления выполнена из трех контуров, в которых циркулируют жидкости с различными физическими свойствами. Во внешнем отопительном контуре, проходящем на глубине два с половиной метра, циркулирует антифриз — (этиленгликоль). Во внутреннем отопительном контуре через систему труб, пронизывающих все полы детского сада — теплоноситель. Между внешним и внутренним контуром находится теплообменник теплового насоса с закаченным в него хладагентом с низкой температурой кипения.

Теплоноситель первичного «рассольного» контура поглощает тепло из грунта, увеличивая немного свою температуру. В испарителе теплообменника рассол (антифриз) передает тепловую энергию еще более холодному жидкому хладагенту, находящемуся под низким давлением. В этих условиях достаточно небольшой плюсовой температуры, чтобы хладагент перешел в газообразное состояние (испарился). Далее компрессор сильно сдавливает хладагент, вследствие чего температура его заметно увеличивается (около +70°C). Затем горячий хладагент подается в конденсатор, там он передает свою тепловую энергию более холодному теплоносителю, циркулирующему в отопительном контуре здания.

Отдав часть тепла, охлажденный хладагент снова конденсируется (становится жидким), а дросселирующий клапан на границе между конденсатором и испарителем вновь понижает его давление. Затем цикл повторяется.

Необходимо так же отметить, что здание детского сада построено по принципу «термоса»: керамзитобетонные стеновые панели и энергосберегающие окна с пятикамерным стеклопакетом – моментально понизили теплопотери на 25%.

Итак, почему в этой энергоэффективной системе используется именно этиленгликоль, а не какой-нибудь другой антифриз, например пропиленгликоль или ацетат калия? Ответ прост и вытекает из физических свойств этиленгликоля. Во-первых, водный раствор этиленгликоля замерзает при температуре около -60°C в отличие от антифириза на основе ацетата калия, который имеет температуру замерзания ниже -5°C. Во-вторых, пропиленгликоль хоть и является экологически и токсилогически безопасным веществом, но его теплофизические свойства уступают этиленгликолю на 10-20%.

Заключение

В заключении нужно отметить преимущества данного проекта. Во-первых, подобная энергоэффективная схема позволила сократить затраты на отопление примерно на 45%. Фактически детский сад оплачивает счета только за электроэнергию. Конечно, традиционные радиаторы отопления установлены в детском саду, но они необходимы здесь «на всякий случай».

Летом при температуре +25-27°C система тепловых насосов может автоматически переключаться на пассивное охлаждение помещения. Требуемое количество энергии на поддержание комфортного микроклимата сравнимо с затратами на одну лампу накаливания.

Срок службы климатической установки достаточно долговечен, примерно 25-30 лет, а ежегодное профилактическое обслуживание не требует серьезных затрат.

Этиленгликоль для систем отопления — сколько стоит и где купить

Выбор того, какой теплоноситель для системы отопления купить, зависит от условий ее эксплуатации. В расчет принимается и тип котельного и насосного оборудования, теплообменников и т. д.

В наших широтах отдельной проблемой являются холодные зимы. В связи с этим приходится задумываться о выборе теплоносителей с низкой температурой замерзания. Низкозамерзающая жидкость для систем отопления называется антифризом.

Недостатки воды как теплоносителя

Когда теплоносителем является вода, процесс обогрева помещения отопительной системой менее эффективен. Происходит быстрый износ трущихся частей оборудования, ухудшение теплообмена. Последнее обстоятельство обусловлено тем, что на металлических поверхностях выпадают соли жесткости.

Даже после того, как эти поверхности очищены, промыты и пущены в эксплуатацию повторно, они снова покрываются солью и ржавчиной. Особенно это сказывается, когда водой покрыта не вся металлическая поверхность, а лишь часть ее.

Такой эффект вызван преимущественно тем, что защита против коррозионной агрессивности паров не особо высока.

Замерзание воды, ко всему прочему, становится причиной разгерметизации системы. В этом случае лучше применять тосол для систем отопления. Чтобы замерзала вода при более низкой температуре, в нее вводится, к примеру, этиленгликоль.

С коррозией борются присадки-ингибиторы.

Для снижения уровня образования коррозии и отложения солей, улучшения теплофизических свойств, в водные растворы вводят антифриз. Незамерзайка в систему отопления, тем качественнее, чем удачнее выбрано сочетание целевых добавок.

Об этиленгликоле

В качестве присадки применяться может этиленгликоль для систем отопления.

Этиленгликолем называется сиропообразная жидкость со сладковатым вкусом, не имеющая запаха и цвета.

Закипает он при температуре 197,9°C; плавится – при 12,6°C. Смешивается с водой и спиртом.

Опасен для здоровья!

Этиленгликоль является токсичным веществом. Степень вреда, который он может принести человеку, зависит от: чувствительности организма, объема вещества, состояния, в котором на момент попадания этиленгликоля внутрь, находится нервная система, наполненности желудка.

Стать причиной смерти может и не очень большое количество этиленгликоля – 50 мл. Некоторые утверждают, что отравиться можно от 50-150 мл этого вещества.

Смертность от отравления этиленгликолем очень высока!

Об этом следует знать, прежде чем теплоноситель для системы отопления купить. Как видно, жидкость в систему отопления дома должна выбираться осторожно. То, каким именно образом происходит токсичное действие этиленгликоля неизвестно до сих пор.

Известно, что кровь быстро впитывает этиленгликоль. Кстати, проникать в организм он может и сквозь поры. Несколько часов вещество циркулирует по кровеносной системе, не растворяясь. Пик концентрации наступает через 2-5 часов после попадания этиленгликоля в организм. Далее содержание вещества в крови уменьшается, и он начинает фиксироваться в тканях.

Действие этиленгликоля двухфазное. Если отравленный человек не погибает по истечении короткого промежутка времени, далее следует сильное поражение организма.

Антифризы на базе этиленгликоля

Антифризы на основе этиленгликоля ранее получили распространение в качестве незамерзающих жидкостей для автомобилей. Как жидкость в систему отопления дома они начали использоваться позже. Тосол в системе отопления дома имеет другой коэффициент расширения, нежели вода. Об этом следует помнить.

Тосол для систем отопления на базе этиленгликоля может иметь температуру замерзания не ниже 30°C, или – не ниже 65°С. Чтобы была достигнута требуемая температура замерзания, антифриз разбавляется водой.

Этиленгликоль, как основа антифриза, обеспечивает то, что жидкость для системы отопления цена – не особо большая. Большой минус вещества, как уже отмечалось, в его высокой токсичности.

Что касается жидкости, которая может служить для разбавления антифриза на базе этиленгликоля, использовать рекомендуется дистиллированную воду.

В ней нет солей магния и кальция. Если для разбавки использовать жесткую воду, есть вероятность того, что выпадет осадок.

Дистиллированная вода предпочтительнее тосолов в этом плане, так как последние, в большинстве случаев, несовместимы с антифризом на базе этиленгликоля. Присадки жидкости, вступая друг с другом в реакцию, утрачивают свои свойства.

Использована может быть и вода из крана, но с жесткостью не более 5 мг-экв/л.