Какие бывают теплоносители в системах отопления. Теплоноситель

Какие бывают теплоносители в системах отопления. Теплоноситель

Теплоноситель — жидкое или газообразное вещество , применяемое для передачи тепловой энергии. На практике чаще всего применяют воду (в виде газа или жидкости), глицерин , пропиленгликоль, бишофит, нефтяные масла, расплавы металлов (Sn, Pb, Na, К), воздух, азот (в том числе жидкий), фреоны (в случае использования фазовых переходов обычно называют хладагентами ) и др. Английский термин coolant в большей степени относится к использованию теплоносителя в качестве охлаждающего агента.

В большинстве приборов/инженерных систем и др., служащих для передачи/распределения тепла используется теплоноситель, например: системы отопления зданий, холодильник , кондиционер , масляный обогреватель , тепловой пункт , котельная , солнечный коллектор , солнечный водонагреватель и др.

, чем другие представители класса диолов .

В солнечных водонагревательных системах используются специальные теплоносители. Основные требования для таких теплоносителей: морозостойкость до −30 °С и устойчивость к перегревам до +200 °С. Чаще всего используются теплоносители на основе пропиленгликоля . Это обусловлено нетоксичностью пропиленгликоля (является пищевой добавкой E1520) и соответствию всем заявленным требованиям. Для высокотемпературных гелиосистем (свыше 300С) используются специальные типы теплоносителей на основе растворов солей, силикона или масляные теплоносители.

Теплоноситель не долговечен, обычно требуется замена через 5 - 6 лет.

Теплоносители это. 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 (кроме цены) — 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.

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

В конце прошлого столетия был разработан антифриз для систем отопления на основе глицерина. Он — это нечто среднее между этиленовыми и пропиленовыми теплоносителями. Он безопасен для человека, но не очень хорошо влияет на прокладки, также плохо реагирует на перегрев. По цене и температурным характеристикам он примерно в том же диапазоне, что и пропиленовые теплоносители (смотрите таблицу).

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.

Виды теплоносителя системы отопления. Теплоноситель в системе отопления частного дома —, какой выбрать и как залить

Теплоноситель в системе отопления служит для переноса тепловой энергии от генератора тепла (котла, бойлера, кипятильника) к потребителям (радиаторы отопления, трубы теплого пола).

Существует три вида теплоносителя: жидкость (вода или антифриз), пар и воздух. В системах отопления частного дома самым распространенным теплоносителем является вода, и, соответственно, такой тип отопления называется водяным. В данном обзоре подробно рассмотрим воду и антифриз, так как они наиболее часто используются. А также разберемся с не менее важным вопросом — как залить теплоноситель в систему отопления.

Вода как теплоноситель в системе отопления

Вода — это несжимаемая жидкость, способная накапливать при нагревании и отдавать при остывании большое количество тепла. Благодаря своей доступности вода стала самым распространенным видом теплоносителя в частных системах отопления. Помимо доступности, можно выделить и такие особенности воды, как увеличение в объеме при нагревании и хорошая текучесть.

Рассмотрим, как ведет себя вода при нагревании:

• В естественном состоянии вода находится под действием гравитационных сил и обладает давлением 10 метров водяного столба (0,981 атм или 0,1 МПа или 1 бар).
• Нагреваясь молекулы воды получают дополнительную кинетическую энергию, что приводит к их интенсивному и хаотическому движению (более разогретые молекулы перемещаются вверх, а менее разогретые — вниз). В результате объем воды увеличивается.
• Вода — это несжимаемая жидкость. Соответственно увеличение ее объема ведет к увеличению давления. В открытых системах отопления это увеличение равняется новой высоте водяного столба. В закрытых системах к силам водяного столба добавляется давление межмолекулярных связей, препятствующих сжатию воды.
• Стоит учитывать, что в воде также содержатся молекулы различных солей и кислорода. При нагревании они высвобождаются и оседают на стенках труб в виде солевых отложений (накипи), а скопившийся воздух провоцирует завоздушивание труб. Периодическая доливка воды добавляет в систему отопления новые порции соли и кислорода. Минимизация доливок сократит отложения солей в трубах и появления воздушных пробок. Также, чтобы снизить отложения солей на стенках труб, применяют дистиллированную воду.

Виды теплоносителей и их характеристика. Классификация теплоносителей

Теплоносителя классифицируются по назначению, агрегатному состоянию, диапазону рабочих температур и давлений.

По назначению выделяют теплоносители: греющий, охлаждающий (хладоноситель), промежуточные тепло - и хладоносители, хладагент, сушильный агент и др.

По агрегатному состоянию различают однофазные и многофазные (чаще двухфазные) теплоносители:

- к однофазным теплоносителям относятся низкотемпературная плазма (пламя), газы, не конденсирующие пары, смечи газов, не кипящие и неиспаряющиеся при рабочем давлении жидкости, их смеси, растворы, твердые материалы (чаще сыпучие);

- к двухфазным и многофазным теплоносителям относятся кипящие, испаряющиеся и распыляемые газом жидкости, конденсирующиеся пары, плавящиеся и затвердевающие газы), капельные жидкости с температурой кипения при атмосферном давлении выше 200 0С;

- к среднетемпературным относятся водяной пар с твердые вещества, пены, газовзвеси, аэрозоли, эмульсии, суспензии, шламы, пасты и прочие сложные системы;

По диапазону рабочих температур выделяют высоко-, средне-, низкотемпературные и криогенные теплоносители:

- к высокотемпературным относятся газообразные теплоносители с температурой газов 1500 0С и выше (дымовые и топочные температурой до 650 0С, вода с температурой до 375 0С и воздух с температурой до 100 0С;

- к криогенным относятся сжиженные газы и их пары, область их применения лежит ниже -150 0С.

Наиболее распространенными из них являются вода, водяной пар, воздух, дымовые и топочные газы.

Газовые теплоносители. Теплоноситель ядерного реактора

Теплоноси́тель в ядерном реакторе  — жидкое или газообразное вещество, пропускаемое через активную зону реактора и выносящее из неё тепло, выделяющееся в результате реакции деления ядер .

В двухконтурных энергетических реакторах (например, ВВЭР ) теплоноситель из реактора поступает в парогенератор , в котором вырабатывается пар, приводящий в действие турбины , а в одноконтурных реакторах (например, РБМК ) сам теплоноситель (пароводяной или газовый) может служить рабочим телом турбинного цикла. В исследовательских (например, материаловедческих) и специальных реакторах (например, в реакторах для накопления радиоактивных изотопов) теплоноситель только охлаждает реактор, полученное тепло не используется.

К теплоносителям предъявляют следующие требования:

В реакторах на тепловых нейтронах в качестве теплоносителя используют воду (обычную и тяжёлую ), водяной пар , органические жидкости, двуокись углерода ; в реакторах на быстрых нейтронах — жидкие металлы (преимущественно натрий ), а также газы (например, водяной пар, гелий ). Часто теплоносителем служит жидкость, являющаяся одновременно и замедлителем .

Один из самых распространённых теплоносителей — вода . Природная вода содержит небольшое количество тяжёлой воды (0,017%), различных примесей и растворённых газов . Присутствие примесей и газов делает воду химически активной с металлами . Поэтому воду, прежде чем использовать её как теплоноситель, очищают от примесей методом дистилляции и деаэрируют , то есть удаляют из воды газы.

В первом контуре циркулирует радиоактивная вода. Основной источник радиоактивности воды — это примеси, появление которых в воде связано с коррозией узлов первого контура и технологическими загрязнениями делящимися веществами внешней поверхности ТВЭЛов . Концентрацию радиоактивных примесей в воде снижают фильтрованием . Под действием нейтронов на ядрах кислорода идут реакции¹⁸O(n, γ)¹⁹O;¹⁶O(n, p)¹⁶N, в которых образуются радиоактивные ядра¹⁹O (T_½=29,4 с) и¹⁶N (T_½=4 с). Однако активность¹⁹O и¹⁶N мала по сравнению с активностью примесей.

Недостатками воды как теплоносителя являются низкая температура кипения (100 °C при давлении 1 атм) и поглощение тепловых нейтронов . Первый недостаток устраняется повышением давления в первом контуре. Поглощение тепловых нейтронов водой компенсируют применением ядерного топлива на основе обогащённого урана .

Пропиленгликоль используется, как теплоноситель в системах отопления частных домов. ТЕПЛОНОСИТЕЛИ Плюсы и минусы различных видов. Почему нужно выбирать теплоноситель на основе пропиленгликоля.

Характеристики теплоносителя зависят от характеристик основного вещества, на основе которого он изготовлен.

Нетоксичное и экологически чистое вещество. Не пожароопасна. Обладает высокой теплоемкостью. Легко циркулирует по системе отопления. Самая доступная жидкость для заливки в систему отопления. Низкая стоимость/условная бесплатность.

Вода как теплоноситель может быть использована только если вы постоянно проживаете в доме в отапливаемый период, если есть возможность быстро слить воду и есть ее запас. Т.е. нужна постоянная работа системы отопления. Система отопления с водой осложняет сезонное использование дачи или дома. Находится под высокими аварийными рисками при отключении электроэнергии, перебоях в снабжении топливом или неполадках в самой системе отопления. Вода замерзает в системе при температуре ниже 0°С, что не позволяет, во-первых, повторно запустить систему и, однозначно, выводит ее из строя, так как при переходе в твердую фазу объем воды увеличивается на 9%. В считанные дни и даже часы элементы системы отопления (котел, трубы, батареи, расширительный бак, циркуляционный насос) будут разорваны. Для восстановления потребуется перерыв (возможно длительный), в работе системы для определения объема ущерба; демонтажа поврежденных частей; закупки, доставки новых элементов и самого проведения ремонтных работ. И, вполне вероятно, потребуется обновить отделку дома. В качестве страховочного варианта владелец часто идет на дополнительные траты и дополняет систему аккумуляторным источником бесперебойного питания, резервным котлом отопления. Коррозия отопительной системы (труб и нагревательных приборов). Ржавчина снижает теплопроводность (уменьшается сечение труб, замедляется поток) и эксплуатационный срок оборудования (возникают протечки, засоряется/заклинивается циркуляционный насос и каналы теплообменника). Не выручает стойкая к коррозии оцинковка, так как при температурах выше 700С цинковое покрытие отслаивается и оседает на нагревательных элементах котла. Вследствие этого сами трубы тоже начинают корродировать. Если во избежание размораживания системы отопления воду сливают, коррозионные процессы в системе, заполненной воздухом, идут еще быстрее, чем в воде. Содержащийся в воде кислород окисляет элементы системы отопления. Поэтому придется потратиться на трубы и радиаторы с дополнительным слоем/покрытием, препятствующим проникновению в их структуру кислорода. Необходимость изменения химического состава воды перед использованием для отопления. Использовать воду, просто забирая ее из источника водоснабжения, не стоит. Природная вода характеризуется таким показателем, как жесткость. При температуре воды выше 80°С начинается интенсивное разложение карбонатных солей и отложение накипи на стенках теплогенератора и труб, что является причиной ухудшения теплоотдачи и выхода из строя нагревательных элементов из-за их перегрева. Отложение накипи на внутренних поверхностях радиаторов, труб, гребенок и других частей системы, значительно снижает теплоотдачу, а значит эффективность системы отопления. Отложение же накипи в теплообменнике чревато выходом из строя котла. Биообразования в системах водоснабжения/отопления. Это скопления органических и неорганических соединений и микроорганизмов (бактерии, плесневые грибы, водоросли и простейшие). Чем больше срок эксплуатации и больше объем воды в системе, тем больше и разнообразнее эти образования. Они отрицательно влияют на теплообмен. Завоздушивание радиаторов и труб. Корректировка удельного электрического сопротивления воды в течение отопительного сезона.

В системе отопления с водой-теплоносителем практикуется/требуется проведение ежегодного слива воды и последующая ее замена, промывка системы специальными реагентами и ремонт котла. При нарушении условий применения теплоносителя-воды приходится еще чаще промывать контур от отложений и менять воду.

Источник: https://batarei-iz-alyuminiya.postroivsesam.info/novosti/teplonositel-dlya-sistemy-otopleniya-zagorodnogo-doma-vybor-idealnyy-teplonositel-mify-i

Виды теплоносителей достоинства и недостатки. Виды теплоносителей

Существует несколько стандартных классификаций теплоносителей по различным критериям, каждая из которых находит свое применение в конкретной ситуации. На современном рынке каждый вид теплоносителя может подразделяться еще по критериям производителя, но на данном этапе мы этот момент учитывать не будем.

1. Классификация по критерию основного вещества, которое обуславливает температуру замерзания теплоносителя.

Показатель температуры замерзания, при котором теплоноситель переходит в твердое состояние, достаточно критичен. Именно от него зависит момент наступления риска разрушения системы. Температуру замерзания нужно отличать от температуры кристаллизации, при которой теплоноситель начинает мутнеть. Температура замерзания зависит не только от вида основного вещества, но и от степени его концентрации в растворе.

В таблице можно увидеть все вещества, стандартно используемые в качестве основы для теплоносителей и показатели температуры их перехода в твердое состояние.

2. Классификация по критерию токсичности теплоносителя.

Теплоносители часто применяются в жилых помещениях, они могут испаряться через протечки в системах отопления, поэтому критерий токсичности имеет крайне большое значение. Токсичность традиционно указывается как показатель LD50 , который означает размер средней смертельной дозы вещества в мг/кг, при достижении этой концентрации погибает 50% животных, на которых проводились опыты. Учитывается действие вещества в определенный интервал времени. Вне зависимости от степени токсичности теплоносители могут применяться в системах отопления при соблюдении мер предосторожности.

На диаграмме отражены уровни безопасности тех или иных видов теплоносителей.

3. Классификация по экологичности теплоносителей.

Этот критерий классификации основывается на показателях экотоксической безопасности основных компонентов, входящих в состав теплоносителей. Параметром оценки служит коэффициент LC50, который измеряется в мг/кг живого веса и показывает, при достижении какой концентрации действующего вещества, растворенного в воде, погибает 50% подопытных животных. Критерий служит для оценки возможности использования теплоносителя в системах отопления жилых домов.

4. Классификация по цене теплоносителей.

Эта классификация имеет практическое значение.

Средние характеристики основных марок теплоносителей по всем приведенным параметрам отражены в таблице.

В таблице ниже условно показаны основные достоинства и недостатки некоторых видов теплоносителей. Другие марки, не вошедшие в таблицу, также можно подразделить по своей основе (этиленгликоль, пропиленгликоль). Ацетатные теплоносители на данный момент практически отсутствуют на рынке.

Основные достоинства и недостатки ряда теплоносителей

ХНТ-35	Пропиленгликоль(ПГ)	предназначен дл эксплуатации с электродными котлами, экологически и токсикологически безопасен; темп. замерзания до -60°С	по теплофизич. свойствам уступает ЭГ на 10÷20 %; относительно высокая стоимость
Spektrogen S-LV	Пропиленгликоль(ПГ)	пониженная вязкость, обеспечивающая экономию энергии до 20% при запуске оборудования в условиях отрицательных температур.

Состав теплоносителя. Выбираем теплоноситель для системы отопления: какой лучше?

Химический состав незамерзающего теплоносителя

Теплоноситель этиленгликоль

По химическому составу незамерзающие теплоносители в своем большинстве делятся на 2 вида, которые содержат следующие вещества:

• Этиленгликоль — двухатомный спирт. В чистом виде бесцветен и имеет маслянистую консистенцию. Токсичен для человека, может вызывать серьезные отравления и даже летальный исход.
• Пропиленгликоль — двухатомный спирт. В чистом виде бесцветен и имеет большую вязкость, чем у этиленгликоля. Не токсичен для людей и даже применяется как пищевая добавка E-1520.

Помимо вышеперечисленных веществ, в состав теплоносителя входят различные добавки:

• Ингибиторы коррозии и отложения солей.
• Добавки защищающие от образования пены.
• Ингибиторы разрушения резины.
• Красители.

Какой теплоноситель использовать в системе отопления

На применение незамерзающего теплоносителя накладывается ряд ограничений.

Прежде всего  нельзя применять такой теплоноситель в системах, которые изготовлены из оцинкованной стали.

Это связано с тем, что двухатомные спирты вступают с ней в реакцию, в результате которой выпадает много густого осадка.

Последствия этого будут плачевны — придется полностью сливать и промывать всю систему.

Кроме того,  нужно избегать локальных перегревов теплоносителя.

Такие перегревы могут возникнуть внутри котлов, где температура теплоносителя будет превышать безопасный порог 70°С.

Локальные перегревы могут спровоцировать преждевременное старение теплоносителя, утрату антикоррозионных свойств, выпадение осадков и течи в местах стыков.

Какой теплоноситель выбрать для газового котла

Применимость низкозамерзающих жидкостей для газовых котлов необходимо уточнять! 

Такая информация приводится в каталогах производителей котлов и в паспортах.

Для большинстваприменение гликолей либо запрещено совсем, либо ограничено применением пропиленгликоля с температурой кристаллизации не ниже -20°С.

Дляс большим теплообменником разрешено применение пропиленгликоля, если иное не оговорено в паспорте или каталоге производителя.

Для подстраховки необходимо выставить на термостате температуру 70°С.

Теплоноситель для электрического котла

Дляважно то же самое — избегание локальных перегревов теплоносителя.

Поэтому выставляем все ту же температуру  70°С и выставляем максимальную скорость на циркуляционном насосе.

При такой температуре можно быть относительно спокойным, но все равно нужно следить не появятся ли где течи или неприятный запах.

Теплоноситель для твердотопливного котла

Здесь опасность локальных перегревов еще выше, чем в системах с газовыми или электрическими котлами.

Топитьследует аккуратно, избегая сильных подъемов температуры.

Особенно это важно, если теплоноситель кристаллизовался из-за того, что вы долго не топили котел (характерно для дач и загородных домов).

После того как гликоль в системе снова станет жидкостью, можно включать циркуляционный насос.

Лучше всего не допускать кристаллизации теплоносителя, потому что его последующий отогрев дело трудное и растянутое во времени.

Теплоноситель для циркуляционных насосов и расширительных баков

Высокая вязкость «незамерзайки» увеличивает нагрузку на.

Поэтому необходимо увеличивать напор насоса на 60% и расход на 10-15%.

Объемтакже необходимо увеличивать.

Но здесь требования разные к разным концентрациям теплоносителям и объемам систем, поэтому необходимо читать паспорт или каталог, в котором производитель укажет в специальной таблице необходимый вам объем.

Резюме

Использование гликолей в качестве теплоносителя сопряжено с определенными проблемами, поэтому используйте их только если нет другого выбора.

Сделать систему отопления на воде будет в большинстве случаев проще, чем на низкозамерзающей жидкости.

Пишите свои вопросы в комментариях. Не забывайте делиться ссылками со своими друзьями через социальные сети.