Технология разбавления этиленгликоля для изготовления теплоносителя

На протяжении многих лет этиленгликоль считается одним из самых эффективных и универсальных теплоносителей для холодильных установок, отопительных систем, систем кондиционирования воздуха и иного инженерного оборудования, работающего в условиях риска замерзания. Сегодня у потребителя есть два варианта: приобрести готовый состав на основе водно-гликолевого раствора с пакетом антикоррозионных присадок или купить этиленгликоль оптом, а затем довести его до требуемой концентрации. Во втором случае нужно быть предельно аккуратным и учитывать климатические условия использования инженерной системы. Если вы приобретаете готовый раствор с концентрацией не более 25 %, а эксплуатационные характеристики антифриза соответствуют требованиям системы, то заниматься разведением не нужно, достаточно добавить присадки и использовать. Совсем по-иному обстоит дело, если вы заказали водно-гликолевую смесь с концентрацией свыше 40 %. Как утверждают специалисты, использовать раствор с высокой концентрацией (70 % или выше) целесообразно лишь для климатических условий Крайнего Севера. Этиленгликоль с более высокой объемной концентрацией в продаже не встречается, ведь рост содержания основного вещества в водно-гликолевой смеси лишь удорожает конечную стоимость продукта, но не влияет на температуру замерзания антифриза. Чаще всего наблюдается обратный эффект, когда применение высококонцентрированного раствора ведет к ухудшению теплофизических характеристик смеси, что отражается на производительности и износе оборудования.

Свойства этиленгликоля

Вещество относится к классу простых двухатомных спиртов. Агрегатное состояние – маслянистая жидкость, которая имеет температуру замерзания 13 градусов ниже нуля. Такой низкий порог кристаллизации чистого этиленгликоля является существенным недостатком, поэтому расширить температурный диапазон использования можно за счет снижения концентрации и добавления воды. В итоге можно получить универсальный антифриз, который сможет сохранять необходимые теплофизические характеристики при 40-65 градусах ниже нуля. Такой диапазон температур позволяет использовать смесь практически во всех регионах страны. Состав обладает достаточной теплопроводностью и вязкостью, чтобы сделать процесс переноса тепловой энергии быстрым и эффективным.

Рекомендуемые пропорции разведения

Специалисты говорят, что для разведения высококонцентрированного этиленгликоля допустимо использовать лишь умягченную или полностью деминерализованную воду, которая лишена примесей магния или кальция. Это обязательное требование, которое позволяет минимизировать риск образования накипи на стенках трубопроводов и продлить срок эксплуатации оборудования. Заливать в систему концентрированный гликоль недопустимо, ведь он обладает высокой вязкостью, что потребует работы насосного оборудования в экстремальном режиме. Со временем это приведет к выходу из строя последнего, простою систему и внушительным затратам на ремонт.

Как показывает практика, использование деминерализованной воды в качестве одного из компонентов смеси позволяет изменить и верхний диапазон рабочих температур. Для некоторых типов отопительного оборудования это чрезвычайно важно. С увеличением температуры кипения водно-гликолевого раствора уменьшается растворимость гликоля. При разведении антифриза нужно учитывать и климатические условия использования оборудования. Если купить гликоль с концентрацией 40 %, то он будет сохранять первоначальные свойства при охлаждении до 65 градусах ниже нуля. В умеренных климатических широтах такие температуры не встречаются, поэтому в целях экономии антифриза можно развести его водой и изменить температуру замерзания до следующих пределов:

• При разбавлении в соотношении 1 к 1 можно повысить точку кристаллизации до 40 градусов ниже нуля;
• Разведение в пропорции 2 к 3 (на 1 литр этиленгликоля полтора литра воды) меняет температуру замерзания до 30 градусов ниже нуля;
• Разбавление в соотношении литр гликоля на два литра воды – до 20 градусов ниже нуля.

Помним о безопасности

Этиленгликоль – это токсичное вещество, поэтому его использование в отопительных системах допускается лишь при наличии закрытого контура. В двухконтурных котлах возможны утечки, при которых опасное вещество может попасть в систему горячего водоснабжения. Работать с концентрированными гликолями допустимо только при наличии комплекта средств индивидуальной защиты – очков, макси и перчаток.

Правильный расчет концентрации раствора гликоля

Известно, что охлаждающую жидкость в системах отопления используют с учетом температуры замерзания -30°С Расчет концетрации антифризаили -65°С (в зависимости от климатических условий региона). Однако возникает вопрос, как правильно разводить концентрат гликоля в соотношении с водой, чтобы добиться нужной температуры? В этом вам помогут нижеприведенные советы.
Для того чтобы в результате получить антифриз, рассчитанный на -65° необходимо:

• развести гликоль и воду в соотношении 60% к 40% для получения точки замерзания -25°С;

• размешать 54 к 46 процентам гликоля воды для получения точки замерзания -20°С.

Если вы хотите создать концентрат теплоносителя, который будет рассчитан на -30°, нужно проделать следующие действия:

• смешать воду и гликоль в соотношении 10 к 90 процентам, чтобы получить нижнюю температуру замерзания -25 градусов Цельсия;

• пропорция разведения воды и антифриза 20 к 80, чтобы в результате теплоноситель выдержал -20 градусов Цельсия.

Для создания качественного концентрата используйте дистиллированную, мягкую воду, в которой не содержится ненужных примесей, таких как соли кальция и магний. Если взять жесткую воду, возможно появление осадка, что скажется негативным образом на работе отопительной или охладительной системы. В случае, когда жесткость водопроводной воды не превышает 5мг-эквл, можно использовать воду из-под крана. И, конечно же, покупайте только качественный теплоноситель, чтобы ваше оборудование прослужило долго.
Пользуясь такими простыми рекомендациями, вы сможете самостоятельно создать качественный концентрат для продуктивной работы отопительной системы.

Как разводить этиленгликоль водой?

Раствор этиленгликоля– это эффективный теплоноситель для систем охлаждения и кондиционирования воздуха, холодильных установок и других инженерных систем жилых и производственных объектов.

Сегодня производители выпускают антифризы в двух вариантах: готовый водно-гликолевый раствор выбранной концентрации либо концентрированный раствор гликоля, который требует разведения. При покупке важно учитывать климатические условия использования оборудования.

• Если вы приобретаете готовый раствор с массовой долей гликоля 20-22%, а его морозостойкость соответствует требованиям системы, то заниматься разбавлением не нужно.
• Другая ситуация, если куплен концентрированный антифриз с массовой долей гликоля 40% и более. Специалисты утверждают, что применение концентрированных растворов допустимо лишь для условий Крайнего Севера с экстремально низкими температурами.

Производители не выпускают антифризы с содержанием гликолей более 70%, ведь увеличение доли гликоля в растворе не ведет к снижению температуры замерзания. Более того, ухудшаются многие теплопередающие свойства, увеличивается вязкость, что негативным образом отражается на работоспособности системы.

Свойства и необходимость разведения

По химическому составу раствор этиленгликоля – это простой двухатомный спирт. Физические свойства – маслянистая жидкость с температурой замерзания всего 13 градусов ниже нуля, температурой кипения – +196 градусов.

Низкий температурный порог является существенным недостатком чистого гликоля, поэтому важно увеличить его рабочий диапазон путем добавления воды. Разведение раствора этиленгликоля позволяет получить более низкие физические характеристики – температуры замерзания падает до 40-65 градусов ниже нуля, а вязкость и теплопроводность делают перенос тепла по инженерной системе эффективным.

Требования к воде и рекомендуемые пропорции

Концентрированный раствор этиленгликоль допустимо разбавлять лишь деминерализованной или умягченной водой (показатель жесткости не должен превышать 5 мг на эквивалент). Это делается для того, чтобы растворенные соли не приводили к образованию осадка, засоряющего климатическую систему и ухудшающую теплообмен оборудования.

Производители не рекомендуют заливать теплоноситель с концентрацией гликоля более 70 %, ведь он имеет повышенную вязкость и создает дополнительную нагрузку на насосное оборудование. Концентрированный раствор гликоля также обладает сниженной теплопроводностью, что негативным образом отражается на эффективности работы климатической системы.

Кроме того, для получения работоспособного раствора необходимо учитывать климатические условия, в которых будет использоваться оборудование. Если речь идет о приобретенном растворе гликоля с объемной долей выше 40%, то температура замерзания такого антифриза составит 65 градусов ниже нуля.

В умеренных широтах это практически исключено, поэтому в целях экономии можно разбавить раствор водой, увеличив температуру замерзания до следующих показателей:

• Разведение в пропорции 1 к 1 позволяет добиться температуры замерзания в – 35-40 градусов;
• Разбавление в пропорции два литра концентрированного раствора гликоля на три литра воды -30 градусов ниже нуля;
• Пропорция 1 к 2 – 20 градусов ниже нуля.
  

Актуальность процедуры и меры безопасности

Не стоит забывать, что раствор этиленгликоля является токсичным веществом, поэтому при использовании водно-гликолевой смеси в климатических системах отопления допускаются лишь конструкции с закрытым контуром.

При использовании в двухконтурном котле антифриз может попасть в систему горячего водоснабжения. Работать с концентрированным раствором гликолем допустимо лишь в средствах индивидуальной защиты – маске, перчатках и очках. При случайной утечке необходимо заменить внешние элементы системы, вступившие в контакт с раствором этиленгликоля.

Производители предлагают нам выбор: довериться профессионализму их технологов и приобрести готовый состав или сэкономить, занявшись разбавлением концентрированного раствора гликоля самостоятельно. В ассортименте компании «ТЕХНОФОРМ» можно подобрать антифриз из линейки Hot Stream на основе этиленгликоля с пакетом карбоксилатных присадок.

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.