Основные виды теплоносителей

Теплоносители – рабочие среды, предназначенные к применению в теплообменном оборудовании как в технологических процессах различных производств, так и в бытовых системах и аппаратах для перераспределения тепловой энергии. В физической форме они могут иметь жидкое, газообразное состояние либо форму расплавов — в зависимости от области использования.

Наибольшее распространение на сегодня получили теплоносители (составы низкозамерзающие всесезонные и жидкости охлаждающие для теплообменных систем или сокращённо «СВНТС» – ГОСТ 33341-2015), представляющие собой в основном водные растворы гликолей с пакетами присадок, позволяющими повысить их эксплуатационные характеристики в широком температурном диапазоне.

Что используют в отопительных системах?

В настоящее время наибольшее распространение по применению в системах теплообмена приобрели промышленные виды теплоносителей на основе этиленгликоля — в качестве основного компонента. Это сравнительно недорогие и довольно эффективные составы низкозамерзающие всесезонные или охлаждающие жидкости, содержащие пакет функциональных присадок, и предназначенные для эффективной эксплуатации теплообменных аппаратов. Их товарные марки, которые должны работать в закрытых герметичных контурах без утечек.

Этиленгликоль и его водные растворы- токсичные вещества по воздействию на организм человека и окружающую среду, а утилизация требует больших затрат. Поэтому в современных технологиях и в быту всё большее распространение приобретают охлаждающие жидкости, которые в качестве базового компонента содержат водный раствор пропиленгликоля либо глицерина, что в первую очередь требуется в производствах более экологически чистой продукции.

Вода с добавлением солей, повышающих температуру начала кипения и уменьшающих образование накипи, также может применяться в качестве сезонного теплононосителя.

«СВНТС» на основе пропиленгликоля применяются в системах отопления, так как имеют хорошие теплофизические характеристики, экологически безопасны, поэтому не оказывают губительного воздействия на организм человека и окружающую среду.

Утечки теплоносителя на основе пропиленгликоля менее опасны. Для устранения розлива не требуется специальных мер безопасности. Всесезонные низкозамерзающие теплоносители на его основе морозоустойчивы (температура начала кристаллизации до минус 60 °C, в зависимости от концентрации пропиленгликоля в водном растворе).

Производство товарных марок теплоносителей осуществляет компания «Савиа», где можно сделать заказ.

Также к основным положительным характеристикам этого вида теплоносителя для систем отопления следует отнести следующие:

• минимальная химическая агрессивность;
• содержащийся в составе пакет присадок обеспечивает надёжную защиту материалов оборудования от коррозии;
• обладает смазывающим эффектом, что способствует предотвращению значительных гидроударов.

Виды теплоносителей на основе этиленгликоля содержат в своем составе пакет функциональных присадок, предназначенных для эффективной эксплуатации теплообменных систем, которые снижают скорость протекания нежелательных химических процессов коррозии. Низкая температура начала кристаллизации водных растворов гликоля — до минус 70°C позволяет применять их всесезонно в различных климатических регионах, включая Крайний Север и Заполярье.

Благодаря своим теплофизическим свойствам, он идеально подходит для закрытых отопительных систем. Основным недостатком теплоносителей этого вида является их токсичность, по сравнению с охлаждающими всесезонными жидкостями на основе водных растворов пропиленгликоля, но к их преимуществу можно отнести меньшую стоимость.

Перечень видов теплоносителей в системах отопления был бы неполным без воды. Она – естественный природный теплоноситель, поэтому наиболее доступна. К ее основным положительным характеристикам относится:

• высокий коэффициент передачи тепла;
• минимальная вязкость, при положительных температурах окружающей среды;
• незначительная химическая активность;
• простота регулирования температурных режимов в весенне — летний и осенний циклы.

Чтобы в системе отопления не появилась накипь, используется дистиллированная вода или добавляются специальные присадки. Отопительное оборудование, где применяется вода или её солевые растворы, нуждается в проведении регулярного обслуживания: промывке, ремонте котла до начала отопительного сезона.

Промышленные теплоносители

По настоящее время в качестве промышленных теплоносителей используют и два основных их вида: воду и пар. Вода обеспечивает отопление и горячее водоснабжение, а с помощью пара проводятся технологические процессы, он применяется как горячий теплоноситель в теплообменной аппаратуре.

Теплоснабжение при помощи горячей воды является более экономичным, так как она экологична, отличается повышенной аккумулирующей способностью и позволяет централизованно регулировать тепловые нагрузки.

При применении пара, как вида теплоносителя в процессах теплообмена, включая и отопление, образуются вторичные энергоресурсы (промышленный водный конденсат).

При выборе параметров промышленного теплоносителя учитываются технологические режимы производства. В случае централизованного теплоснабжения от ТЭЦ, повышение параметров способствует уменьшению выработки электроэнергии. Если источником теплоснабжения являются котельные, которые занимаются выработкой только тепловой энергии, повышение параметров осуществляется с учетом полноты использования теплоты, потребляемой в промышленных установках.

Виды теплоносителей для систем отопления

Большинство современных систем отопления предполагает наличие теплоносителя, тепловая энергия которого передается от источника — потребителю. Обычно в роли теплоносителей выступают жидкости или газы. Однако каждый из видов теплоносителей не лишен преимуществ и недостатков. При выборе определенного вида теплоносителя, нужно учитывать первостепенность решения конкретных задач в отопительной системе. Выбранный вид теплоносителя лежит в основе проектируемой системы отопления.

Наиболее распространенными и доступными видами теплоносителей являются:

Детально рассмотрим каждый из этих видов.

В силу своей доступности и универсальности, наиболее распространенным видом теплоносителя является именно вода. Ведь вода – это естественный ресурс, имеющийся в свободном доступе в каждом доме и постоянно возобновляющийся. Согласно статистике, около 70% всех отопительных систем работают с использованием воды в качестве теплоносителя.

Воду отличает высокая плотность и удельная теплоемкость. Для успешного использования воды в качестве теплоносителя важны также такие отличительные особенности как низкая вязкость, высокий коэффициент передачи тепла, невысокая химическая активность. Температура воды легко регулируется. В системе теплоносителей воду обозначается СП-В.

Однако вода имеет и ряд недостатков в сравнении с другими видами теплоносителей. Во-первых, верхний предел нагревания воды относительно низок – около 150°С при уровне давления, действующего в системе.

В случае хорошей изоляции теплопровода, потери тепла составят всего 1°С на километр. Самым существенным недостатком использования воды в качестве теплоносителя является то, что она замерзает при температуре ниже 0°С. Промерзание воды в трубопроводах неизбежно приведет к поломке всей системы. Если зимой выйдет из строя нагревательное оборудование, замерзшая в системе вода просто разорвет трубу.

Если в системе используются металлические трубы и фитинги георг фишер из каталога, то появляется вероятность появления коррозии, которая ускорит износ теплопроводов. А в случае нагрева циркулирующей в системе воды до температуры более 80°С, на стенках трубопроводов откладывается накипь. Во избежание скапливания накипи, нужно использовать дистиллированную воду или добавлять специальные примеси.

Помимо прочего, отопительные системы, в которых теплоносителем является вода, требуют регулярного обслуживания: как минимум, раз в год их нужно промывать, ремонтировать котел, корректировать удельное сопротивление воды в отопительный период.

Этиленгликоль

Иногда в отопительных системах необходимо использовать антифризы – теплоносители, характеризующиеся низкой температурой замерзания. Согласно статистике, примерно четверть всех теплоносителей составляет антифриз на основе этиленгликоля.

В его составе специальные добавки — ингибиторы, которые понижают скорость протекания нежелательных химических процессов, в результате воздействия этиленгликоля. Температура замерзания этого вещества около -60°С. Теплофизические свойства вещества делают его подходящим для отопительных систем. Антифризы на основе этиленгликоля используются в автомобильных системах отопления и для обогрева технических помещений. Одним из главных достоинств данного теплоносителя является невысокая цена, а также низкий уровень отложений в трубах.

Однако широкое распространение этиленгликоль не получил в связи с его высокой токсичностью. По сути, это – яд, лишь 50-500 мг которого достаточно для того, чтобы отравить человека. Этиленгликоль не применяется в открытых отопительных системах. К слабым сторонам вещества также можно отнести высокую вязкость при пониженных температурах. Примерять этиленгликоль нужно с особой осторожностью: если он случайно попадет на древесину, плитку, утеплитель в доме — материалы необходимо срочно заменить.

Пропиленгликоль

Стремление найти менее токсичный антифриз с достаточными теплофизическими характеристиками для использования в качестве теплоносителя привело к заполнению отопительных систем пропиленгликолем. Согласно статистике, лишь 5 % отопительных систем используют пропиленгликоль в качестве теплоносителя.

Весомым достоинством этого вещества является его экологическая безопасность, отсутствие негативных воздействий на здоровье человека. В случае протекания пропиленгликоля, его можно просто стереть тряпкой без соблюдения специальных мер предосторожности. Пары вещества также совершенно безопасны для человека. Антифризы на его основе характеризуются морозостойкостью, они замерзают при температуре -60°С — -70°С.

Другим важным преимуществом вещества является его низкая химическая агрессивность. При использовании пропиленгликоля можно применять материалы, которым противопоказан контакт с водой из-за высокой вероятности развития коррозии. Даже в случае полного удаления воды из смеси, морозостойкость останется на уровне -60°С. В то время как этиленгликоль в аналогичной ситуации замерзает при -13°С. Благодаря смазывающему эффекту, использование пропиленгликоля способствует предотвращению гидроударов.

Теплофизические параметры пропиленгликоля лишь на 20% уступают этиленгликолю. Однако стоимость этого теплоносителя значительно выше стоимости этиленгликоля.

Смеси

В поиске оптимального теплоносителя, современные производители предлагают различные смеси, в основе которых лежат этиленгликоль и пропиленгликоль. Такие теплоносители несут в себе преимущества обоих веществ. Использование теплоносителя на основе смеси позволяет при сохранении всех преимуществ пропиленгликоля, на 20% понизить энергетические затраты на ввод системы в эксплуатацию.

В вопросе выбора теплоносителя и проектирования отопительной системы лучше всего довериться мнению специалистов. Грамотная консультация, качественно разработанный проект, технически правильный монтаж оборудования и ввод системы в эксплуатацию, позволят Вам просто наслаждаться теплом в частном доме и годами не вспоминать о проблемах связанных с отоплением.

Обзор теплоносителей для отопительных систем

Для того чтобы отопительная система работала безукоризненно и максимально эффективно, для нее должно быть использовано только качественное оборудование. Но при этом не стоит забывать о веществе, которое будет заниматься в системе теплообменом между различными ее элементами, поскольку все системы работают по единому принципу: есть источник тепла, есть несколько радиаторов и есть вещество, которые передает к ним тепло из источников. Следовательно, теплоноситель для систем отопления также играет немаловажную роль.

О технических характеристиков основных видов радиаторов читайте тут

Но для начала давайте разберемся с тем, какие вообще бывают теплоносители.

Виды теплоносителей

Существуют некоторые требования, выдвигаемые к любому теплоносителю вне зависимости от его типа. Вот они:

1. Он должен быть инертным по отношению к материалам, использованным для изготовления системы.
2. У него должна быть соответствующая вязкость.
3. Хорошая теплоемкость.
4. Такая же хорошая теплоотдача.

Следуя из этого, можно выбелить следующие категории теплоносителей для отопления:

К жидким относится вода и антифриз, о которых мы поговорим далее. Газообразные же – это в большинстве случаев обычный воздух или пар. Собственно, разогретый воздух – это и есть первый теплоноситель. Сейчас они используются крайне редко, так что рассматривать их детально мы не будем.

Вода – это самый простой и вместе с тем самый недорогостоящий способ передать тепло от источника до радиаторов. Если сравнивать воду с другими веществами в процентном соотношении, то на нее приходится порядка 70 процентов. Собственно, и неудивительно, поскольку вода не токсична, хотя недостатки у нее все же имеются. Прежде всего, это высокая коррозийная активность во время соприкосновения с металлами, а также то, что на поверхности теплообменника со временем образуется накипь.

Но и преимущества, которыми обладает такой теплоноситель для систем отопления, тоже существенны: дешевизна и относительная простота в обращении. Более того, сегодня продается масса ингибиторов, которые в несколько раз уменьшают губительное воздействие воды на элементы отопительной системы. Она с использованием ингибиторов становится инертной, что положительно сказывается на сроке службы оборудования.

Теперь о стоимости. Использование воды практически ничего не стоит, разве что дополнительно вы купите ингибитор, но это уже, повторимся, дополнительно. Но если в зимнее время отопление не будет использоваться регулярно, то желательно отказаться от воды вовсе и прибегнуть к антифризам.

Антифриз

Итак, если вы остановили свой выбор на антифризе, то вам следует знать, что он не должен быть легко возгораемым, а также в нем не должны содержаться ядовитые или токсичные вещества.

Важно! Не используйте в качестве теплоносителя для отопления тосол, этиловый спирт или же масло для трансформаторов! Ознакомившись с техникой безопасности, вы сами выясните, что для отопления должны быть использованы лишь те вещества, которые специально для этого создавались.

Желательно применять специальный сертифицированный антифриз, к примеру, очень популярен сегодня dixis 65. Зачастую все теплоносители этого вида производятся на основе двух веществ:

Этиленгликоль

Стоит знать, что этиленгликоль очень опасен, так что использовать его следует с максимальной осторожностью. Так, если стенки системы будут повреждены, то последствия могут быть самыми печальными. Так что применение его в двухконтурных котлах нежелательно. Помимо того, этиленгликоль строго запрещено использовать в случаях с открытыми расширительными баками, поскольку если он попадет в человеческий организм (в особенности, вещество с третьим классом опасности), то это негативно скажется на здоровье. Хотя узнать его по запаху невозможно ввиду его отсутствия, есть лишь легкий сладковатый привкус. Так что все это очень опасно и требует осторожности.

На сегодня почти все антифризы мира делают на основе этиленгликоля. Его стоимость – примерно 80 рублей за килограмм.

Пропиленгликоль

Но более безопасным в плане токсичности является пропиленгликоль, то есть, он вовсе нетоксичен, так что его разрешается использовать во всех странах. Более того, его даже нередко можно встретить в пище (ищите его под кодом Е 1520). Итак, к преимуществам вещества мы относим полную безопасность в плане экологическом, а также превосходные физические характеристики (такие, как очень низкая температура кристаллизации – минус 40 градусов). Но все преимущества блекнут перед главным недостатком – очень высокой стоимостью (от 150 рублей за килограмм). Именно поэтому пропиленгликоль встречается так редко.

Смеси воды с этиловым спиртом

Очень часто с этой целью используются смеси этилового спирта с водой, в которых процент спирта колеблется между 40 и 55 %. Смеси кристаллизуются при минус тридцати градусах. Но есть одно НО: такие смеси рекомендуется использовать исключительно в закрытых отопительных системах, оснащенных принудительной циркуляцией теплоносителя. Дело в том, что если этого не будет, то спирт будет очень быстро испаряться. Да и кипит этиловый спирт при 90 градусах, что не очень подходит для стандартных систем. Это особенно важно в системах с автоматикой, которая исчисляет температуру воздуха в здании, а не температуру теплоносителя.

Цена такой смеси – от 65 рублей за литр.

В целом, выбрать теплоноситель для систем отопления выбрать просто, главное – учесть все необходимые факторы.

Теплоноситель для гелиосистем

Это обосновано тем, что в последние годы особое распространение приобрели системы солнечного отопления. Теплоносители для отопительных систем в таком случае характеризуются повышенной термоустойчивостью. Они должны справляться с самыми критичными перегревами, достигающими порой двухсот градусов по Цельсию.

Если же говорить более конкретно о теплоносителе для таких систем, то самый оптимальный вариант – все тот же пропиленгликоль. Но само по себе данное вещество не способно выдерживать критические температуры, по этой причине в него необходимо добавлять особые смеси, содержащие соль, силикон или масло. А чего вы хотели? Гелиосистемы – крайне высокотемпературные системы, температура в которых порой достигает и 300 градусов!

Выбор теплоносителя для отопления

Определиться с тем, какой теплоноситель будет использоваться в будущем, необходимо еще на стадии проектирования отопительной системы. Ведь именно от того, чем заполнены трубы – водой или антифризом – будет зависеть выбор котла отопления, особенности других элементов, производительность насоса и прочее.

Важно! Если есть вероятность того, что система разморозится (к примеру, при непредвиденной остановке отопительного котла), то лучше, конечно же, выбрать именно воду.

Стоит отметить, что антифриз, если сравнивать его с водой, хуже поглощает и отдает тепло. Следовательно, если планируется его использование, то нужно позаботиться о высокой мощности радиаторов. Зато вязкость у антифриза выше, по причине чего его труднее перегонять по трубам. Что нужно сделать? Позаботиться о хороших и мощных циркуляционных насосах. Помимо этого, существует целый ряд других факторов:

1. Осведомитесь, возможно ли использовать антифриз в ваших конкретных батареях. Дело в том, что не все радиаторы из биметалла или алюминия могут с ним совмещаться.
2. Если ваших познаний недостаточно, то не побрезгуйте помощью опытных специалистов, получите у них соответствующую консультацию.
3. Особое внимание уделяйте выбору тогда, когда планируется использовать оцинкованные трубы. Здесь могут возникнуть некоторые химические изменения, такие как взвеси металла или труднорастворимые осадки.
4. Не забываем о том, что и сам котел должен выбираться в полном соответствии с применяемым теплоносителем. Дело в том, что сегодня большая часть производителей ориентирует свои изделия на определенный его тип, зачастую это антифриз. Так что в любом случае предварительно изучите технический паспорт котла, а уже потом определяйтесь с теплоносителем.
5. Антифриз, в отличие от той же воды, может прослужить пять лет или, иными словами, десять сезонов отопления. После этого его необходимо сменить.

Собственно, вот мы с вами и рассмотрели, какие бывают теплоносители, а также как правильно выбрать тот или иной их тип.