Теплоемкость – важное свойство
Но мы забыли про самое важное свойство теплоносителя – это его теплоемкость. Чем больше тепловой энергии сможет перенести литр жидкости, тем лучше
И здесь неоспоримым лидером является вода, обладающая максимальным показателем теплоемкости. Давайте создадим таблицу удельной теплоемкости теплоносителей:
- Вода – 4,218 кДж/кг*K;
- Этиленгликоль – 2,2 кДж/кг*K;
- Пропиленгликоль – 2,483 кДж/кг*K;
- Глицериновые – 2,43 кДж/кг*K.
Исходя из этой таблицы, мы видим, что максимальная удельная теплоемкость наблюдается именно у воды. Если залить в водяную систему тот-же пропиленгликоль, то при запуске отопления мы обнаружим, что радиаторы стали заметно более холодными. Из этой ситуации есть три выхода:
- Увеличить температуру теплоносителя;
- Увеличить скорость прохождения теплоносителя с помощью циркуляционного насоса;
- Нарастить количество секций в батареях отопления.
В некоторых случаях увеличить стойкость теплоносителя к тепловому разрушению помогают специальные присадки, но в этом случае мы получаем в системе целый химический коктейль.
Казалось бы, вариантов у нас море. Но не все так просто. Если увеличивать температуру теплоносителя, придется подыскивать жидкость, которая не будет разрушаться при перегреве. Во втором варианте мы столкнемся с серьезными затратами на покупку особо мощного насоса и на низкую эффективность этого способа. Третий вариант плох своей трудоемкостью – фактически придется переработать почти всю систему отопления загородного дома.
Теплоноситель для системы отопления загородного дома: что это такое?
Теплоносителем в отопительной системе называют жидкость, которая переносит тепло к радиаторам от источника, то есть котла. Обычно для этой цели используется вода, а также специальные антифризы (жидкости, способные не реагировать даже на очень низкие температуры, и не замерзать).
Вид теплоносителя зависит от типа системы отопления
Для того чтобы купить теплоноситель для систем отопления, который будет идеально подходить под параметры вашего дома, нужно обратить внимание на такие критерии:
безопасность. В системе отопления, как и любой другой, периодически могут возникать неисправности и протечки. Безопасность теплоносителя будет иметь большое значение в данном случае, так как человеку, устраняющему поломку, придется контактировать с жидкостью
Да и для хозяев лишние риски ни к чему;
не менее важно, чтобы теплоноситель был безопасным для системы отопления, так как любой ее выход из строя влечет за собой существенные финансовые затраты;
эффективность – еще один критерий, который определяет теплоноситель. Некоторые жидкости справляются с переносом тепла лучше, а некоторые хуже
И на это нужно обращать внимание в процессе выбора;
длительность эксплуатационного срока может быть разной, и желательно выбирать такую жидкость, которая прослужит достаточно долго.
Использование воды в качестве теплоносителя требует монтажа качественной теплоизоляции труб и других элементов системы
Если говорить о том, какая жидкость для систем отопления подходит согласно этим критериям, то бесспорно, лучшим вариантом можно назвать воду. Ее теплоемкости вполне достаточно, и никакой угрозы для труб или человека она не представляет. Но у такого решения есть один серьезный недостаток – она легко подвергается замерзанию.
Поэтому перед тем как залить воду в систему отопления, нужно понимать, что в случае замерзания она расширится и просто разорвет трубы и радиаторы. Именно поэтому использование антифриза для отопления дома считается обязательным. Под воздействием низких температур жидкость несколько теряет текучесть, но при этом не наносит вреда оборудованию.
Так что к выбору теплоносителя нужно подойти со всей ответственностью. Использование обычной воды допускается, но только в том случае, если вы способны обеспечить постоянный контроль работы системы и следить за ее работоспособностью. Если же речь об обустройстве загородного дома, который периодически остается без присмотра, а система отопления на протяжении некоторого времени может быть отключена, то добавления антифриза можно считать обязательным. В этом случае, лучше купить теплоноситель пропиленгликоль.
Максимальная температура теплоносителя для двухтрубной системы отопления должна составлять не более 95°С
Недостатки антифриза
У всех химических видов теплоносителей в системе отопления обязательно есть недостатки:
- Сниженная теплоемкость. Если сравнивать воду и антифриз, то первая отдает на 15 % тепла больше. Это значит, что для антифриза нужно покупать батареи большего размера или с большим числом секций.
- Повышенная вязкость. Из-за этого нужно устанавливать мощные моторы, что относится к дополнительным расходам.
- Отопительная система, вернее все ее элементы, соединяют резиновыми уплотнителями, чтобы избежать утечки. Хоть у антифризов консистенция и гуще, но способность проникать всюду куда выше.
- Токсичность.
- Определенный расширительный бачок. Незамерзайки расширяются с повышением температуры, поэтому расширительный бачок должен быть закрыт.
Какой теплоноситель подходит для разных систем отопления
Основные правила, которым нужно следовать при выборе теплоносителей:
- В открытую теплосистему с негерметичным расширительным баком можно заливать только воду, иначе жидкость придет в негодность из-за контакта с воздухом. Некоторые незамерзайки имеют в составе вредные вещества, которые из такой системы будут постепенно испаряться и негативно влиять на здоровье людей.
- Для заливки в двухконтурные котлы подходит только вода – это предохранит от отравления при случайном попадании антифриза из отопительного контура в водоснабжение.
- Незамерзающую жидкость на основе этиленгликоля нельзя заливать в расширительный бачок, расположенный в помещении. При скачке давления ядовитая жидкость выльется через аварийный клапан на пол, ее пары попадут в воздух и распространятся по помещениям.
- Не рекомендуется заливать незамерзайку в систему с оцинкованными трубами. Входящий в их состав цинк вступит в реакцию с компонентами антифриза, и жидкость потеряет свои свойства.
Вода и незамерзайка имеют разные физические свойства – это обстоятельно следует учитывать при проектировании:
- антифриз более вязкий и густой по сравнению с водой, поэтому для его перекачивания требуются трубы большего диаметра и насосы повышенной мощности;
- незамерзайки при нагревании увеличиваются в объеме сильнее воды, поэтому расширительный бак нужно брать больше на 10–15%;
- в теплосистему, где планируется использовать гликолевые незамерзающие жидкости, нельзя устанавливать элементы из резины из-за риска их разрушения.
Правильным решением будет сразу просчитать теплосистему под определенный теплоноситель. Тогда работа отопления будет стабильной.
Антифриз, как теплоноситель. Основные свойства и характеристики
Для водяного отопления в частном доме основным аспектом является соответствие теплоносителя основным требованиям. Вещество, залитое в систему должно:
- полностью обеспечивать эффективную передачу тепла;
- длительное время не терять своих основных физико-химических свойств;
- не образовывать в результате нагрева накипь и другие побочные продукты эксплуатации;
- противостоять низким температурам, препятствуя замерзанию.
Оценивая воду в качестве теплоносителя, судя по вышеописанным характеристикам, напрашивается вывод — обычная вода мало подходит для этих целей. Теплый дом с таким теплоносителем становится ненадежным. Несмотря на то, что воде свойственна высокая теплоемкость и хорошая текучесть, вода обладает высоким коррозийным эффектом и быстро теряет свои основные физические свойства под воздействием низкой температуры. Для отопления большое значение имеет качество и состав воды. Большой процент содержания в воде кальция и магния становится причиной образования накипи в результате продолжительного подогрева до температуры свыше 80С. При плохом качестве воды водяной котел, трубы в системе покрываются изнутри накипью, что существенно сказывается на качестве обогрева. Антифриз для системы отопления загородного дома в данном случае выгодно отличается от воды, существенно увеличивая эксплуатационные возможности автономной системы отопления.
Антифриз большинству из нас известен благодаря применению в автомобильной технике. Название уже говорит о том, что основное качество данного вещества – отсутствие реакции на воздействие низких температур. Точка замерзания этой жидкости может достигать -65С. Только при падении температуры ниже -70С наступает процесс кристаллизации вещества. Причина такого поведения жидкости, большая концентрация в самом веществе активных компонентов.
Читайте более подробно, про выбор жидкости для отопления дома.
Благодаря своим свойствам и хорошему взаимодействию с водой, антифриз можно добавлять в систему водяного отопления, тем самым корректируя температуру замерзания всего теплоносителя. Добавленный в воду незамерзающий состав в пропорции 50/50, обеспечивает ей необходимую текучесть даже при температуре -40С. Котел и система трубопроводов в данном случае надежно и хорошо защищена от промерзания при стремительном понижении температуры атмосферного воздуха. Чем выше процентное содержание антифриза в воде, тем ниже температура замерзания теплоносителя и соответственно выше температура кипения.
На сегодняшний день на рынке представлен довольно широко антифриз различных марок. Основные качества и характеристики зависят от типа присадок, используемых в жидкости. Каждая присадка наделяет вещество определенными свойствами, позволяет ему лучше выполнять возложенные на него задачи. К примеру, для повышения эффективности работы автономного отопления часто используются присадки, обеспечивающие:
- защиту металлических компонентов от воздействия коррозии;
- растворение и выведение побочных продуктов подогрева теплоносителя;
- защита разного рода синтетических прокладок и уплотнителей от преждевременного разрушения.
Водяное отопление в доме на основе антифриза является эффективным средством, чтобы обеспечить безопасность работы отопления в холодный период, увеличить срок эксплуатации основных элементов отопительной системы. Комплекс отопления, заполненный теплоносителем с добавлением антифриза, сделает теплый дом надежным и комфортным.
Антифризы для отопления
В системы отопления кроме воды заливают специальные незамерзающие жидкости — антифризы. Обычно это водные растворы многоатомных спиртов. Не так давно на нашем рынке появился антифриз на основе глицерина. Так что теперь типов незамерзающих жидкостей для систем отопления три.
Виды незамерзающих жидкостей и их свойства
Антифризы есть на основе двух веществ: этилен-гликоля и пропилен-гликоля. Первый более дешев, замерзает при более низких температурах, но очень токсичен. Отравиться можно не только выпив, но даже просто замочив руки или надышавшись парами. Второй незамерзающий теплоноситель для системы отопления — на основе пропилен-гликоля.Он более дорог, но безопасен. Иногда он даже используется как пищевая добавка. Его минус — он теряет текучесть при более высоких температурах чем пропилен-гликоль.
Этилен-гликолевый теплоноситель очень ядовит
Несмотря на высокую токсичность чаще покупают этилен-гликолевые теплоносители. Связано это, скорее всего, с ценой — пропилен-гликоль дороже раза в два. Но этилен-гликолевые антифризы в чистом виде еще и химически активны, могут вспениваться, имеет повышенную текучесть. С пеной и активностью борются присадками, а повышенная текучесть никак не корректируется. В паре с токсичностью она — опасное сочетание. Если есть где-то малейшая возможность, этот антифриз протечет. А так как и его пары ядовиты, ни к чему хорошему это не приведет. Поэтому, если есть возможность, используйте пропилен-гликоль.
Таблица с разновидностью теплоносителей
Еще один важный недостаток — этилен-гликоль очень плохо реагирует на перегрев, а перегрев наступает при довольно низкой температуре. Уже при +70 °C образуется большое количество осадка, который оседает на элементах системы отопления. Отложения снижают теплоотдачу, что снова ведет к перегреву. В связи с этим в системах с котлами на твердом топливе такие антифризы не используют.
Пропилен-гликоль, наоборот, химически почти нейтрален. Он меньше всех теплоносителей реагирует с другими веществами, перегрев наступает при более высоких температурах и приводит не к таким последствиям.
Пропилен-гликолевый теплоноситель безопасен, но стоит дороже и замерзает при более высоких температурах
Особенности систем с антифризом в качестве теплоносителя
При проектировании системы отопления надо изначально принимать во внимание теплоноситель. Это связано с более низкой теплоемкостью незамерзающих жидкостей, а также другими их свойствами
Если все оборудование было рассчитано на воду, а зальют в нее антифриз, могут возникнуть следующие проблемы:
- Не хватит мощности и в доме будет холодно. Это связано с более низкой теплопроводностью антифризов. Решить эту проблему можно малой кровью — увеличить скорость движения теплоносителя, поставив более мощный циркуляционный насос. Но по-хорошему, требуется увеличение количества секций радиаторов.
- В системах закрытого типа может недостаточным оказаться объем расширительного бачка. Это связано с тем, что при нагревании незамерзайки расширяются больше, чем вода. Выход — поставить еще один бачок. Суммарный объем должен быть чуть больше требуемого (объем можно взять из таблицы).
Объем расширительного бачка для разных типов теплоносителя - Если использованы обычные резиновые прокладки, при использовании этилен-гликоля или глицерина они через некоторое непродолжительное время разрушатся и потекут. Потому перед заливкой антифриза во всех разъемных соединениях прокладки заменяют на паронитовые или тефлоновые.
Как вы поняли, лучший теплоноситель для системы отопления — вода. Она и лучше по характеристикам и в разы дешевле. Если же отоплению грозит разморозка, приходится заливать антифризы, но не автомобильные, а специальные — для отопления. В этом случае, при наличии достаточного количества средств, лучше использовать пропилен-гликоль. Этиленовые незамерзайки — крайний случай. Они пригодны в системах закрытого типа, в которых установлены специальные прокладки и автоматизированные котлы, которые не допустят перегрева.
Чтобы покупателям было проще ориентироваться, в теплоносители добавляют красители. В этиленовые — красные или розовые, в пропиленовые — зеленый, в глицериновые — голубой. Через некоторое время цвет может стать нет таким интенсивным или пропасть совсем. Это происходит из-за термического разрушения красителей, но на свойства самого антифриза не влияет.
Чем антифриз хуже воды?
Котлы и системы отопления создаются из расчета использования с водой, опираясь на ее физические и химические свойства. У антифриза они другие. В этом и состоит главная проблема. Нужно очень постараться и спроектировать отопительную систему так, чтобы свести недостатки антифриза к минимуму.
- Вязкость и плотность у антифриза выше, чем у воды. Фактически это означает, что для циркуляции теплоносителя нужны более мощные насосы.
- А удельная теплоемкость — ниже.
- Есть риск протечки, если материалы уплотнений не совместимы с конкретным составом антифриза.
- Более высокий, чем у воды, коэффициент расширения при нагреве. Потребуется расширительный бак большего объема.
Использование антифриза как теплоносителя отопительных систем
Для использования антифриза как теплоносителя отопительных систем, Российские производители выпускают, в основном, антифриз на основе этиленгликоля. Этиленгликоль это токсическое вещество вредное не только при попадании внутрь человека, но также при попадании на кожу и в виде испарений. Об этом нужно помнить при использовании антифриза в двухконтурных системах отопления.
В двухконтурных системах отопления существует теоретическая возможность проникновения антифриза в систему горячей воды. Именно по — этому, большинство производителей котлов отопления не рекомендуют использование антифриза на основе этиленгликоля в двухконтурных системах отопления.
Антифриз специально готовиться для использования. На инструкции производителя написано, в каких пропорциях разбавлять купленную жидкость, чтобы получить антифриз в нужном диапазоне температур замерзания.
Так для концентрата антифриза, рассчитанного на — 65°C, чтобы получить жидкость, не замерзающую при температуре -25°c нужно смешать 60% антифриза и 40% воды. Для получения «незамерзайки» на -20°С – необходимо смешать 54% антифриза и 46% воды.
Выбор теплоносителя для загородного дома
Точно так же, как и в случае с отопительной системой, выбор теплоносителя в большинстве случаев заканчивается самым простым и очевидным вариантом – в систему заливается обычная вода. Такой вариант отличается минимальной стоимостью и достаточной эффективностью, чем и обуславливается подобный выбор.
Впрочем, вода не является единственным возможным вариантом теплоносителя. В качестве наиболее известной альтернативы выступают антифризы – специальные жидкости, разработанные для эксплуатации в условиях низких температур. Вся проблема в том, что вода при наступлении холодов имеет свойство замерзать и увеличиваться в объеме, тем самым провоцируя повреждение и выход из строя элементов отопительной системы.
В домах, где отопление работает постоянно, такая проблема неактуальна, а вот в отапливаемых периодически гаражах, дачах и загородных домах, система, заполненная водой, будет подвержена воздействию морозов. Именно поэтому для системы отопления загородного дома антифриз считается лучшим решением.
Зачастую при проектировании отопления в первую очередь подбирается мощность котла. В таком случае рассчитывать все остальные элементы системы (радиаторы, насосы и пр.) придется в зависимости от используемого теплоносителя. С водой, используемой в большинстве случаев, все просто и понятно, поэтому каких-то особенных проблем из-за такого выбора не будет.
Совсем другое дело, если есть следующие причины, не позволяющие заполнять отопительный контур водой:
- Постройка отапливается только при приезде хозяев, а на время их отсутствия вода из системы не сливается;
- Регион характеризуется постоянными перебоями или отключениями электричества/газа, в результате чего отопление может отключаться на неопределенный срок.
Антифриз – как основная незамерзающая смесь для домашней системы отопления
- Бытовой (или как его еще называют домашний антифриз) являет собой особую смесь в виде теплоносителя, который используется в разных элементах и системах, включая отопительные элементы в доме. Вообще есть множество типов антифризов, в основе которых находятся различные растворы на основе химических веществ: в том числе смеси на основе спиртов, составы на основе органических и неорганических кислот либо на основе солей, составы на основе так называемого пропиленгликоля и другие.
- К данным составам обязательно (почти всегда) добавляют особые по своей структуре присадки, делающие свойства вышеперечисленных растворов еще лучше для системы отопления.
- И еще одной отличной характеристикой можно назвать сниженную температуру замерзания.
- Но какой антифриз стоит выбрать для отопления дома? Для начала стоит разобраться в их составах.
Причина номер 1
Поскольку простая вода и тосол имеют совершенно разные физические свойства, при создании системы отопления коттеджа стоит помнить — будете ли вы пользоваться той или иной жидкостью. Основные проектирования проводятся, естественно, для воды. В том случае, если вы запланировали применять в системе отопления различные виды тосола, требуется поменять многие основные опции в работе системы отопления:
- на 50 процентов поднять показатель мощности напора циркуляционной помпы;
- на 50 процентов увеличить объем расширительной емкости и на 40 процентов увеличить силу/скорость вентиляторов-радиаторов.
Влияние состава на отопление
Антифриз для заливки в баки, который присутствует на рынке, производится из одного из двух веществ:
- моноэтиленгликоля;
- пропиленгликоля.
Каждое из веществ отличается по характеристикам и свойствам и имеет свое назначение.
Заливка
Моноэтиленгликоль
Данное соединение представляет собой двухатомный спирт, и является простейшим представителем группы полиолов. В чистом виде выглядит как прозрачная, маслянистая жидкость. Запаха не имеет. Относится к токсичным веществам и при попадании в организм способен привести к сильным повреждениям или гибели.
При использовании моноэтиленгликоля для отопления нужно учитывать такие особенности:
- При старте системы с использованием такого состава электрокотел желательно запускать с минимальным уровне мощности. После чего, нужно постепенно повышать параметр получаемого тепла, при этом можно допустить превышение предельного показателя.
- Использовать моноэтиленгликоль разрешается исключительно в закрытых контурах с одной линией. Вещество плохо растворяется в воде, поэтому при попадании в водопровод может привести к отравлению.
Вещество на основе моноэтиленгликоля
Пропиленгликоль
В функциональном составе отличия минимальны. Вместо двухатомного, непредельного этилена основу составляет более распространенный трехатомный пропилен. Главным отличием, которые приводит к использованию пропиленгликоля в обогреве является безвредность для живого организма. Заливать его можно в систему любого типа.
Выбор подходящей жидкости является достаточно сложным по многим причинам. Приходится учитывать множество аспектов, включающих материал труб, алюминиевые, нержавейка или пластик. Незамерзающий теплоноситель требует больших затрат связанных с покупкой и установкой оборудования, постольку нужно установить насос принудительной подачи воды.
Рассчитать параметры самостоятельно может быть сложно, поэтому может потребоваться привлечения команды специалистов, как для проектирования, так и для монтажа системы. При использовании антифриза придется определиться как охлаждать бак. Температура кипения органических спиртов, которые используются с этой целью существенно превышает таковую у воды, что также требует внимания при проектировании.
К тому же на рынке представлено множество вариантов товаров, которые различаются по эксплуатационным параметрам.
https://youtube.com/watch?v=ePyAZ3vEUr0
Преимущества и недостатки воды-теплоносителя
Вода – наиболее распространенный вариант теплоносителя, популярность которого объясняется следующими преимуществами:
- Дешевизна – в финансовом плане вода является доступной для всех: можно регулярно менять теплоноситель и без опаски выпускать жидкость из системы для обслуживающих работ, ведь повторное наполнение не повлечет больших затрат.
- Высокие теплотехнические показатели – вода отличается повышенной теплоемкостью при максимальной плотности. Так, 1 л жидкости передает через приборы отопления 20 ккал теплоэнергии – по этому показателю у воды нет равных.
- Максимальная безопасность – вода не несет ни малейшего вреда ни окружающей среде, ни человеку.
Есть у воды-теплоносителя и минусы:
- Замерзание – при критических отрицательных температурах без регулярного притока тепла вода быстро переходит в кристаллическую форму, что может спровоцировать деформацию системы отопления.
- Коррозионная агрессивность – вода является мощным окислителем, поэтому она опасна для оборудования из некоторых черных и цветных металлов.
- Агрессивный состав – необработанная вода содержит в себе массу солей, железо, сероводород и иные соединения, которые наслаиваются отложениями и забивают отопительное оборудование.
Какой выбрать антифриз по составу
Антифриз какой марки лучше выбрать для конкретной модели авто? Прежде всего следует обратить внимание на состав, срок годности и цвет ОЖ.
В зависимости от состава различают 3 вида современных антифризов:
- силикатные;
- карбоксилатные;
- гибридные.
Каждому из них присущи свои характерные особенности.
В составе силикатных антифризов присутствуют соли неорганических кислот. Недостаток таких ОЖ заключается в том, что в результате их использования происходит образование налета на деталях двигателя. В процессе эксплуатации силикатные жидкости образуют тонкую пленку, которая оседает на стенках каналов системы охлаждения и нарушает ее работу. В результате перегревается двигатель, повышается расход топлива и масла.
Карбосиликатные антифризы содержат органические кислоты. Такие ОЖ маркируются — G12 или G12+. Органические присадки в антифризе не способствуют образованию налета на деталях системы охлаждения. ОЖ сохраняет свои эксплуатационные свойства до 5 лет. Карбосиликатные жидкости отличаются высокими антикоррозионными и антикавитационными характеристиками.
Гибридные жидкости для автомобильных систем охлаждения включают присадки в виде солей как органических, так и неорганических кислот. Их маркируют – G11. Такие составы совмещают в себе плюсы и минусы двух предыдущих типов ОЖ. Они включают силикатные компоненты, которые формируют на поверхности деталей тонкую пленку, защищающую их от контакта с этиленгликолем. При этом пленка снижает эффективность отвода тепла, поэтому для форсированных моторов используют карбоксилатные антифризы G12. В настоящее время больше всего распространены именно такие ОЖ. Особенно популярны составы G12+, обладающие улучшенными характеристиками. В то время как ОЖ G12 и G11 не подлежат смешиванию, G12+ можно долить как в G11, так и в G12 (антифриз G12+ по составу является чем-то средним между двумя предыдущими типами жидкостей).
К новинкам в области антифризов для систем охлаждения авто можно отнести лобридные составы — G12++ и G13. Первый вариант ОЖ включает композицию присадок из органических ингибиторов с разными силикатами. Их можно смешивать с другими жидкостями для автомобильных систем охлаждения. Лобридный антифриз, который залит в автомобиль на конвейере завода производителя, может прослужить столько же, сколько и сам мотор. Но, эксперты все же рекомендуют менять и такие, казалось бы, вечные ОЖ, увеличивая интервал замены.
Отдельно стоит рассмотреть антифризы G13. В российском интернете можно найти не совсем достоверную информацию о том, что такие ОЖ выпускается исключительно на основе пропиленгликоля. Отметим, что это утверждение не соответствует даже данным по характеристикам оригинальной «фольксвагеновской» жидкости этого класса. При разработке антифриза G13 были учтены и экологические вопросы. Для этого вместо этиленгликоля в состав ОЖ был включен глицерин. По компонентам антифриз G13 соответствует лобридным жидкостям, поэтому может смешиваться с ними.
Традиционный антифриз, продающийся в автомагазинах, нельзя назвать высококачественным продуктом. Его срок службы не превышает 2-х лет. Такая жидкость не может работать в условиях слишком высоких температур, так как она закипает при 105 °C.
Многие автовладельцы спрашивают, какого цвета выбрать антифриз для того или иного авто. Но оттенок жидкости не влияет на ее качественные характеристики и состав. Как правило, отдельные цвета антифриза закреплены за определенными производителями.