Какой теплоноситель для систем отопления лучше и почему?

Что такое теплоноситель? Это вещество, предназначенное для переноса тепла из камеры сгорания отопительного котла к отопительным приборам. Благодаря таким положительным свойствам, как доступность, текучесть, большая теплоемкость, экологичность и способность растворять и размывать другие вещества, в системах отопления чаще всего используется вода. Но в целях повышения надежности работы отопительного оборудования, особенно при низких температурах, для переноса тепла используются и другие виды теплоносителей.

Использование воды

Основное преимущество воды – в ее теплоемкости и экологичности. Всем известно, что вода долго нагревается, и необходимо затратить много энергии, чтобы довести ее до кипения. Это указывает на большое количество энергии, которое аккумулирует в себе жидкость, а, значит, сможет передать окружающему воздуху при остывании в отопительных приборах.

Главные недостатки

Существенным недостатком воды служит ее способность вызывать коррозию металлов, особенно стальных сплавов. Со временем окисленный металл и накипь, образовавшаяся от выпадения на внутреннюю поверхность труб и оборудования содержащихся в воде солей, существенно ухудшает теплообмен.

Отложения уменьшают внутренний диаметр труб и выводят из строя детали котла и отопительные приборы, в связи с чем для поддержания параметров системы ее требуется регулярно промывать.

Вторым серьезным недостатком воды является ее расширение при замерзании при температуре ниже 0°С. То есть при перерыве в подаче топлива или электроэнергии в системах с электрическими насосами замораживание воды приводит к разрыву труб и отопительных приборов, полностью выводит систему из строя.

Альтернативные теплоносители

С указанными недостатками теплоносителя можно бороться, либо очищая его от примесей и излишнего растворенного кислорода до приемлемой нормы, а лучше просто применяя дистиллированную воду, либо добавляя специализированные присадки и получая жидкости с температурой замерзания ниже возможной температуры окружающего воздуха.

Водный раствор этиленгликоля

Позволяет получить теплоноситель для систем отопления с температурой замерзания до -70°С. Остальные параметры выглядят так: повышенная вязкость и сниженная теплоемкость требуют увеличения мощности циркуляционного насоса. Больший, чем у воды, коэффициент теплового расширения потребует установки расширительного бака большего объема.

Негативное воздействие на резину уплотнителей быстро выводит их из строя, приводя к течи, как в стыках труб, так и в отопительных приборах. Пары этиленгликоля токсичны и требуют соблюдения норм безопасности. Что такое экологичность и безопасность, понятно каждому хозяину дома.

Раствор пропиленгликоля

Характеристики аналогичны этиленгликолю, но жидкость и ее пары не токсичны, что, безусловно, лучше для безопасности проживающих.

Водные растворы гликолей не могут применяться в системах отопления с оцинкованными трубами, в этом случае нужно выбрать иную рабочую жидкость.

При нагреве системы выше нормы, то есть больше 108°С, увеличивается пенообразование, при дальнейшем распаде антифриза образуются кислоты и твердый осадок. Если температура теплоносителя в системе отопления достигнет 170°С, то весь контур отопления выйдет из строя.

Солевые растворы

Обычная поваренная соль в сочетании с природным минералом бишофитом, снижает температуру замерзания раствора до -55°С. Однако все остальные свойства солевого раствора для защиты стали и резины уплотнителей необходимо нейтрализовать дополнительными реагентами, что не улучшает экологичность антифриза и не избавляет от необходимости регулярных промывок системы.

Составы на основе глицерина

Защищают от коррозии, могут использоваться с трубопроводами и отопительными приборами из любых материалов. Глицерин растворяет набивные уплотнения резьбовых соединений. Максимальная рабочая температура до 95°С. Температура замерзания около -30°С, при замерзании не расширяется, для восстановления работоспособности достаточно прогреть контур. Эти составы инертные, не токсичные.

Трансформаторное масло

Минеральное или синтетическое трансформаторное масло имеет по сравнению с водой повышенную вязкость и меньшую теплоемкость. Отлично сохраняет свойства при повышенных, даже выше критических значений, температурах. Надежно защищает от коррозии. Оказывает негативное влияние на резиновые уплотнители стандартных фитингов. Вследствие вязкости масла для поддержания скорости движения теплоносителя требуется установка более мощного насоса.

Спиртовые растворы

Имеют температуру замерзания -30°С и ниже. Требуются антикоррозийные добавки, поскольку раствор водный. Повышенная летучесть при рабочей температуре 90°С. При замерзании вода в растворе кристаллизуется, но трубопроводы и отопительные приборы не разрушатся.

Низкозамерзающие жидкости применяются только в системах с принудительной циркуляцией теплоносителя и при наличии герметичного мембранного расширительного бака.

Циркуляция теплоносителя

Скорость движения теплоносителя по трубам определяет параметры циркуляционного насоса. Производительность насоса лучше выбирать, зная объем системы отопления, который проще всего определить опытным путем, заполнив систему и затем слив воду из контура.

Для систем отопления минимальная скорость движения теплоносителя по условию препятствования отложению солей составляет 0,5 м/с. При этом нормальная скорость движения теплоносителя составляет от 0,7 до 1 м/с. При большей производительности насоса за счет гидравлических шумов в контуре жильцы дома могут испытывать дискомфорт.

Следует помнить

Теплоноситель для системы отопления выбирается, в первую очередь, исходя из того, какой материал, использован в трубопроводе контура отопления.

Все рассмотренные виды теплоносителей, как отечественного производства, так и импортные, выпускаются промышленностью в удобной для применения пластиковой таре по 10, 20 или 50 кг.

Далеко не все производители отопительного оборудования допускают использование альтернативных теплоносителей в качестве рабочей жидкости. Иногда это обусловлено требованиями безопасности, как в случае с токсичным этиленгликолем, а иногда применением в конструкции котла или радиаторов отопления стандартных уплотнителей, предназначенных для воды. Использование вида теплоносителя, не указанного в документации на котел, может привести к отказу в гарантийном и сервисном обслуживании оборудования.

Теплоноситель для систем отопления: знакомство с современным рынком

Сейчас в продаже можно найти самые разные теплоносители для систем отопления. Как выбрать наиболее подходящий? Чем они отличаются друг от друга? Об этом — наша статья.

Прежде чем купить — давайте поинтересуемся составом.

Зачем нужно покупать теплоноситель

В самом деле, чем вода хуже? Почему не остановить свой выбор на ней?

Основная причина — это, разумеется, сравнительно высокая температура замерзания воды. Ситуаций, когда дом может надолго остаться без отопления, достаточно много:

• Длительный отъезд всей семьи, на время которого отапливать дом некому;
• Многие загородные дома вообще отапливаются эпизодически, во время приездов на выходные;
• Наконец, могут просто закончиться дрова или прекратиться подача электроэнергии. Да, в остывшем доме жить крайне некомфортно; но пережить несколько дней можно и в одной комнате, отапливаясь аварийным газовым конвектором или тепловентилятором.

К слову: котлы, способные использовать несколько видов топлива, могут быть эффективным решением такого рода проблем. Возможность перейти при острой необходимости с угля на электричество или баллонный газ очень удобна.

Вода, превращаясь в лед, расширяется. Развиваемое при этом усилие достаточно велико, чтобы порвать стальные трубы и радиаторы из любого металла. Очевидное решение — использовать другой теплоноситель для системы отопления, лишенный этой проблемы.

На фото — последствия замерзания воды в медно-алюминиевом конвекторе.

Особый случай

Стоит отдельно оговорить ситуацию, в которой в роли теплоносителя может выступать только и исключительно вода. Причем соответствующая стандарту «вода питьевая», со строго определенным количеством минеральных солей.

Электродные электрокотлы используют для нагрева теплоносителя текущий через него ток. Вода благодаря тем самым солям является электролитом. А вот большая часть незамерзающих составов — диэлектрики.

Общеизвестно, что соленая вода замерзает при более низкой температуре. Казалось бы, вот оно — простое и дешевое решение! Не тут-то было.

1. В перенасыщенном растворе соли неизбежно будут распадаться на ионы и образовывать осадок на электродах, резко снижая их ресурс и эффективность обогрева.
2. Кроме того, солевой раствор куда более химически агрессивен: вспомните, как быстро коррозия уничтожает неокрашенные стальные конструкции на морском берегу.
3. Наконец, чем больше концентрация соли — тем больше проводимость. Вместо нагрева мы получим короткое замыкание.

Увы — лазейки не предвидится. Электродный котел означает, что положительную температуру в контуре придется поддерживать постоянно. Точка.

Котлы этого типа крайне компактны при большой мощности, но работают только при использовании воды со строго определенным количеством солей.

Расчеты

Чтобы купить теплоноситель для отопления, нужно по возможности точно оценить необходимый объем. Как выполнить расчет своими руками?

Сложный способ

Собственно, достаточно представить внутренний объем системы отопления как совокупность отопительных приборов и труб (будь то квартира или частный дом). Дальше все сравнительно просто:

• Информацию о внутреннем объеме конвектора или одной секции радиатора легко найти на сайте производителя. То же самое касается теплообменника котла.
• Объем цилиндра равен произведению его длины, квадрата радиуса и числа «пи».

Давайте в качестве примера рассчитаем внутренний объем 120-метрового розлива из полипропилена с внешним диаметром 32 миллиметра.

1. Внутренний диаметр трубы равен 25 миллиметрам. Радиус — 12,5 мм, или 0,0125 метра.
2. Внутренний объем розлива равен 120*0,0125^2*3.14159265=0.0589 м3, или чуть меньше 59 литров.

Таким же образом рассчитывается суммарный внутренний объем подводок к радиатору. Метод, как видите, не столько сложен, сколько требует большого количеств измерений. Кроме того, он дает довольно большие погрешности: к примеру, сечение трубы на изгибе заметно меньше, чем на прямом участке.

Простой метод

Можно ли выполнить расчет теплоносителя в системе отопления более точно и быстро?

Абсолютно точно определить объем системы отопления поможет несложная инструкция. Просто заполните контур водой и стравите воздух. Последующий слив теплоносителя в любую мерную тару при открытых воздушниках даст вам точное значение его количества.

Чтобы измерить внутренний объем контура, достаточно заполнить его водой, а потом слить ее через нижний сбросник.

Выбор теплоносителя

Объем теплоносителя в системе отопления мы выяснили. Настало время идти в магазин. Чтобы определиться с выбором, давайте познакомимся с особенностями разных жидкостей, применяемых в системах отопления.

Этиленгликоль

Он используется, как правило, в смеси с водой и является одним из наиболее популярных незамерзающих теплоносителей. Водно-гликолевые смеси не замерзают при температурах до -70 градусов. Кроме того, по заверению производителей, состав содержит особые добавки, уменьшающие темпы коррозии и образование накипи.

Самым удачным выбором, однако, этиленгликоль не назовешь.

• Он куда более вязок по сравнению с водой. При постоянной мощности насоса скорость теплоносителя в системе отопления резко снизится. Придется ставить более мощный насос, что будет означать несколько увеличившийся расход электроэнергии.

Полезно: оптимальной скоростью движения воды или другой жидкости в трубах считаются 0,5 — 0,7 метра в секунду. Более низкая скорость даст слишком неравномерный нагрев радиаторов в разных частях контура, более высокая — гидравлические шумы.

• Коэффициент теплового расширения у водно-гликолевых смесей на 40-60 процентов выше, чем у воды. При переходе с воды на антифриз придется установить дополнительный расширительный бак.
• Водно-гликолевый раствор по сравнению с чистой водой имеет на 15-20 процентов меньшую теплоемкость. Для сохранения прежней теплоотдачи вам придется увеличить либо количество секций радиаторов, либо расход теплоносителя в системе отопления, опять-таки подняв мощность насоса.
• Гликолевые смеси довольно быстро приводят в негодность резиновые прокладки, которые используются во многих типах фитингов и между секциями радиаторов. Начинаются течи.
• Цинк постепенно растворяется гликолями, меняя их физико-химические свойства. Оцинкованные трубы нельзя использовать с этим видом антифриза.
• Наконец, самое неприятное: этиленгликоль крайне токсичен. Смертельная доза не превышает 150 миллиграммов; при этом жидкость способна всасываться через поры кожи и через легкие в виде паров.

Низкая температура замерзания — несомненный плюс. А вот остальные свойства не радуют.

Последнего свойства начисто лишен пропиленгликоль. Ни сама жидкость, ни ее пары не ядовиты; остальные качества идентичны описанным выше.

Солевые растворы

При всех перечисленных выше недостатках они все же применяются. Используются и обычная поваренная соль NaCL, и раствор природного минерала бишофита, и многие другие вещества.

Массовая доля соли в готовом растворе колеблется от 20 до 40 процентов, температура замерзания — от -21 градуса для 20-процентного раствора хлористого натрия до -55С для 30-процентного водного раствора CaCl2*6HjO.

Производители отчасти нивелируют агрессивность солевых растворов специальными добавками, снижая их активность по отношению к сталям и резине; однако с легким сердцем рекомендовать эти теплоносители к применению нельзя.

Солевой раствор замерзает при куда более низкой температуре, чем чистая вода.

Составы на основе глицерина

Их существенный недостаток — высокая цена. Глицерин с присадками заливается в контур без разбавления водой и достаточно дорог.

Что же покупатель получает за свои деньги?

• Надежную защиту от коррозии. Резиновые прокладки, цинковые покрытия и алюминиевые радиаторы тоже не пострадают. Глицерин химически инертен; кроме того, в нем невозможны разрушающие металлы электрохимические процессы.
• Абсолютную безопасность. Глицерин не токсичен.
• Довольно широкий диапазон рабочих температур — от -35 до 110 градусов. Да, верхняя граница не слишком высока; однако обычные параметры теплоносителя системы отопления — 80-90 градусов на подаче и 60-70 на обратном трубопроводе.

Любопытно: чистый глицерин имеет температуру плавления +18С. Жидкое агрегатное состояние при отрицательных температурах он сохраняет благодаря добавкам.

• Что особенно приятно — падение температуры ниже допустимой не приводит к разморозке отопительной системы. Твердый глицерин не увеличивается в объеме; для повторного запуска замерзшего контура достаточно просто отогреть его.

Дорогой, но эффективный и безопасный состав.

Масла

В качестве теплоносителей применяются нефтяные масла, обладающие стабильностью при высоких температурах (до 280-320 градусов). Да, в домашнем контуре такой температурный режим не востребован; однако термическая стабильность означает и малую летучесть при более низких температурах.

Про то, что масла в полной мере обладают антикоррозионными свойствами, напоминать не нужно. С резиной все сложнее: в качестве прокладок придется использовать только маслостойкую резину, которой фитинги, понятное дело, не комплектуются.

Основное достоинство масла — именно в способности выполнять свои функции при высоких температурах. Чаще всего оно применяется в промышленных системах отопления в качестве альтернативы перегретому пару.

Основной недостаток — огнеопасность. Течь может привести к пожару.

Спирт

Обычный этиловый спирт тоже используется в качестве теплоносителя. Перед применением пищевой этанол денатурируется антикоррозийными добавками и разбавляется водой.

Любопытно: в готовый продукт многие производители добавляют битрекс — нетоксичное, но чрезвычайно горькое вещество. 30 частей битрекса на 1 000 000 частей спирта делают его абсолютно непригодным к употреблению, что в российских реалиях, сами понимаете, лишним не будет.

Зачем разбавлять спирт водой? Ведь при этом температура замерзания смеси становится выше, не так ли?

Дело в том, что этиловый спирт чрезвычайно летуч. Спиртовые пары на человеческий организм влияют, конечно, довольно приятным образом; но они еще и взрывоопасны. А водно-спиртовой раствор не будет испаряться даже в теплообменнике котла.

При достижении критической температуры смесь спирта с водой превращается в кашу с кристаллами льда. Разумеется, кристаллы объемом превышают воду, из которой образовались; но тот факт, что смесь остается жидкой, не даст увеличению объема нанести повреждения отопительной системе.

Приставка «эко» подчеркивает безопасность продукта. Дегустация, впрочем, приятной не будет.

Позиция производителей котлов

На украинском сайте Vaillant, крупнейшего немецкого производителя отопительного оборудования, размещена весьма любопытная статья. В ней прямо и недвусмысленно запрещается использование газовых котлов отопления Вайлант с антифризами.

Судя по аргументации, имеется в виду этиленгликоль, поскольку упоминается прежде всего токсичность состава. Некоторые моменты статьи автор позволит себе привести, поскольку они актуальны для ЛЮБОГО котла.

• При превышении критической температуры антифриз и антикоррозийные присадки разлагаются с образованием кислот и твердого остатка. Как кислота повлияет на трубы, радиаторы и теплообменники — объяснять, думается, не нужно.
• Еще одно последствие перегрева — повышенное пенообразование с завоздушиванием системы и постоянным срабатыванием предохранительного клапана. Дорогостоящий теплоноситель будет в буквальном смысле выброшен на воздух. Возможно и образование в трубах твердого продукта, структурой напоминающего пемзу.
• Антифризы обладают повышенной проницаемостью при нагреве. Течь быстро начинают не только резиновые прокладки, но и резьбы. В первую очередь собранные на льне с краской: этиленгликоль эффективно растворяет масляные краски.

Думается, не стоит распространять касающееся одного теплоносителя предупреждение на все их виды; однако внять предостережению определенно стоит.

Ведущий производитель котлов настоятельно рекомендует использовать с ними только воду.

Заключение

Видео в конце статьи изложит вам еще один взгляд на выбор теплоносителя. На каком из них остановиться — решать вам. Вся необходимая информация в вашем распоряжении (читайте также о том, как сделать правильный выбор в пользу экономичных газовых котлов отопления).