Какие теплоносители используются в системах отопления.

Какие теплоносители используются в системах отопления.

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.

Виды теплоносителей для систем отопления. Будущее за растворами гликоля

Существует ли теплоноситель, который практически не имеет явных недостатков? Такими можно считать теплоносители на основе растворов гликолей. Температура их замерзания может достигать 60 градусов ниже нуля, а нелинейный характер зависимости между условиями кристаллизации и концентрацией позволяет экономить. Больше нет необходимости приобретать концентрированный раствор гликоля, ведь для нормальной работы инженерной системы достаточно состава с концентрацией около 70%. Все зависит от специфики оборудования и условий эксплуатации, но при добавлении пакета органических присадок водно-гликолевый раствор способен стать универсальным антифризом на все случаи жизни.

Использование присадок – это важный момент, который позволяет снизить до минимума высокую коррозионную активность раствор гликоля. В компании «ТЕХНОФОРМ» с этой целью используются карбоксилатные соединения от известного производителя из Бельгии – концерна Arteco. Ассортимент продукции для систем отопления и кондиционирования различных объектов включает в себя:

• Водно-гликолевые растворы выбранной концентрации с пакетом добавок. Для удобства теплоноситель поставляется как в специальной таре, так и наливом. Компания располагает оборудованным транспортом, которым можно доставить антифриз для замены или утилизировать отработанную жидкость из системы.
• Готовые теплоносители под торговой маркой Hot Stream на основе растворов этилен- и пропиленгликоля. Разнообразие составов позволяет каждому найти вариант для открытых или закрытых инженерных систем с различными температурными условиями эксплуатации.

Виды теплоносителей достоинства и недостатки. Преимущества и недостатки различных видов.

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

Теплоносители виды. Применение теплоносителей

Физико-химические характеристики теплоносителя

Удельная теплоемкость. Это физическая величина, отражающее количество теплоты, необходимое для нагрева единичной массы теплоносителя на 1 единицу. Иными словами, удельная теплоемкость отображает, сколько тепла может накопить в себе вещество. Чем выше эта характеристика, тем более эффективным является теплоноситель.

Теплопроводность. Это свойство физического тела передавать тепловую энергию от более нагретых частей к менее нагретым за счет взаимодействия частиц. Количественно данный параметр характеризуется через коэффициент теплопроводности – чем он выше, тем больше тепла передаст теплоноситель за единицу времени.

Плотность. Это отношение массы вещества к единице объема. Оно характеризует, какое количество молекул или атомов теплоносителя содержится в пространстве отопительного/охладительного контура. Это непосредственно влияет на теплопроводность – чем выше плотность вещества, тем ближе друг к другу расположены его частицы и быстрее осуществляется передача тепловой энергии.

Коэффициент теплового расширения. Эта характеристика отражает степень увеличения объема теплоносителя при изменении температуры на 1 единицу. Тепловое расширение необходимо учитывать, так как расширяющаяся рабочая среды может вызвать повреждение трубопровода отопительной системы.

Температура замерзания. Она определяет, при скольких градусах теплоноситель превращается в твердое тело. Для некоторых веществ (например, растворов гликолей) различают температуру начала кристаллизации и полного отвердевания, так как этот процесс у них происходит не сразу. От данной характеристики зависит, в каких климатических условиях может применяться теплоноситель.

Температура кристаллизации. Это показатель, демонстрирующий основное свойство теплоносителей. В процессе кристаллизации теплоноситель становится менее текучем, в нем начинаю появляться кристаллики льда. У обычной воды процесс начинается уже при нуле градусов. Растворы, содержащие гликоль, выдерживают температуру до -30 °С.

Температура кипения. Эта характеристика обозначает, при скольких градусах жидкость начинает интенсивно переходить в газообразное состояние. Температура кипения имеет большое значение, так как этот процесс ведет к образованию воздушных пробок и другим аварийным ситуациям в отопительных системах.

Вязкость и текучесть. Это взаимно противоположные характеристики, определяющие способность жидкого теплоносителя перемещаться по отопительному/охладительному контуру, взаимодействовать с движущимися частями насосного оборудования, протекать сквозь соединения и т. д. Высокая вязкость рабочей среды приводит к преждевременному износу насосов, повышенным затратам электроэнергии на ее циркуляцию по системе. Повышенная текучесть обуславливает способность теплоносителя просачиваться через малейшие отверстия.

Теплоносители – это вещества, которые используются для передачи тепловой энергии от одного места к другому. Они могут быть жидкими, газообразными или твёрдыми.

Виды теплоносителей

• Жидкие теплоносители: вода, антифриз, масло
• Газообразные теплоносители: пар, азот, углекислый газ
• Твёрдые теплоносители: металлы, керамические материалы

Свойства теплоносителей

Удельная теплоемкость

Это физическая величина, отражающая количество теплоты, необходимое для нагрева единичной массы теплоносителя на 1 единицу. Чем выше удельная теплоемкость, тем более эффективным является теплоноситель.

Теплопроводность

Это свойство физического тела передавать тепловую энергию от более нагретых частей к менее нагретым за счёт взаимодействия частиц. Количественно данный параметр характеризуется через коэффициент теплопроводности – чем он выше, тем больше тепла передаст теплоноситель за единицу времени.

Плотность

Это отношение массы вещества к единице объема. Оно характеризует, какое количество молекул или атомов теплоносителя содержится в пространстве отопительного/охладительного контура. Это непосредственно влияет на теплопроводность – чем выше плотность вещества, тем ближе друг к другу расположены его частицы и быстрее осуществляется передача тепловой энергии.

Коэффициент теплового расширения

Эта характеристика отражает степень увеличения объема теплоносителя при изменении температуры на 1 единицу. Тепловое расширение необходимо учитывать, так как расширяющаяся рабочая среда может вызвать повреждение трубопровода отопительной системы.

Температура замерзания

Она определяет, при скольких градусах теплоноситель превращается в твёрдое тело. Для некоторых веществ (например, растворов гликолей) различают температуру начала кристаллизации и полного отвердевания, так как этот процесс у них происходит не сразу. От данной характеристики зависит, в каких климатических условиях может применяться теплоноситель.

В качестве теплоносителей для системы отопления используются смеси этиленгликоля. Пропиленгликоль

Поиск антифриза, который можно использовать как жидкость для отопительной системы дома, привел к внедрению пропиленгликоля. Все потому, что этот материал менее токсичен и обладает всеми требуемыми теплофизическими свойствами для реализации поставленной задачи. Часто используется смесь, созданная на базе пропиленгликоля. При добавлении специальных веществ, присадок и ингибиторов, можно получить требуемые качества теплоносителя для дома. Вещество экологически безопасно и не токсично при правильных условиях хранения и использования.

Если в системе отопления была обнаружена какая-либо течь и часть теплоносителя на базе пропиленгликоля вытекла, ее можно убрать при помощи обычной тряпки, не прибегая к особым правилам предосторожности. Нет необходимости соблюдения специализированных условий эксплуатации и защиты при работе с жидкостью для отопления. Состав не вызывает отравления у человека, даже при вдыхании паров.

Антифризы, созданные на базе пропиленгликоля могут замерзать при достижении температуры от -60⁰С до -70⁰С. Часто в системах отопления частных домов концентрация пропиленгликоля как специализированного теплоносителя не превышает 5 %. Он может быть применен в качестве жидкости для отопления при обогреве жилых помещений, общественных сооружений и для других зданий, где работают и просто находятся люди. Компания Solventis предлагает своим клиентам теплоносители, которые можно использовать в качестве основного рабочего вещества в домах и офисах. Материал обладает рядом достоинств в отличие от аналогичных веществ.

• Главное достоинство раствора на базе пропиленгликоля — низкая агрессивность к элементам системы отопления и другим изделиям. Вещество обладает низкой химической активностью.
• Применение пропиленгликоля позволяет применять металлы, которые нельзя использовать для работы с водой. Пропиленгликоль не способен развивать крупные очаги возникновения коррозии.
• При полном удалении воды из состава теплоносителя для отопления дома, его температура замерзания остается на прежнем уровне и составляет -60⁰С, в то время как в аналогичных условиях этиленгликоль начинает замерзать при -13⁰С.
• Благодаря внедрению пропиленгликоля можно предотвратить появление гидроударов, так как материал отличается прекрасными смазывающими свойствами.

По своим теплофизическим свойствам пропиленгликоль и этиленгликоль — схожи. Отличие лишь в цене и в безопасности для человека. Преимущества теплоносителей на базе пропиленгликоля полностью покрывают все недостатки и его применение становится более выгодным и рентабельным.

Источник: https://batarei-iz-alyuminiya.postroivsesam.info/stati/kak-i-kakoy-vybrat-teplonositel-dlya-sistemy-otopleniya-svoystva-glikolevyh-antifrizov

Виды теплоносителей и их характеристика. ВИДЫ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕЙ И ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К НИМ ТРЕБОВАНИЯ

Теплоносители предназначены для переноса теплоты (холода) от источника к потребителю. В качестве теплоносителей используются в основном жидкости и газы (перенос теплоты твердыми телами, как правило сыпучими, встречается довольно редко и рассматриваться не будет). К теплоносителям предъявляется ряд требований. Рассмотрим основные из них.

1. Транспортабельность — способность переносить теплоту на заданные расстояния. Ограничения по этому показателю обусловлены потерями давления при движении теплоносителя и затратами мощности на его перекачку. Потери давления Ар при движении теплоносителя рассчитываются как

(1.1)

где — коэффициент трения; — суммарный коэффициент местных сопротивлений; / — длина трубопровода; с/ — диаметр трубопровода; р — плотность теплоносителя; XV — скорость теплоносителя.

Выразим скорость теплоносителя через его массовый расход С

4С

пс1²р

и подставим в формулу (1.1). Тогда

л (к ' с ^ 8С²

'М

/ р7С б

(1.2)

Мощность ТУ, затрачиваемая на перекачку теплоносителя, определяется как

N = САр/рг, (1.3)

где г) — КПД нагнетателя (насоса, вентилятора и т.п.).

С учетом формулы (1.2) это уравнение преобразуется к виду

(1.4)

Это же уравнение можно представить и через объемный расход теплоносителя V :

(1.5)

Затраты мощности на перекачку линейно зависят от длины трубопровода /. Поэтому в тех случаях, когда потребитель находится близко к источнику, требование транспортабельности не является определяющим.

Ситуация осложняется, когда теплоноситель необходимо транспортировать на значительные расстояния. С увеличением диаметра трубопровода растут капитальные затраты, затраты на ремонт и обслуживание, а также увеличиваются потери теплоты в окружающую среду, но при этом уменьшаются затраты на перекачку теплоносителя. При уменьшении его диаметра ситуация изменяется на противоположную. Таким образом, должно существовать компромиссное решение, которое может быть найдено при проведении технико-экономических оптимизационных расчетов с целевой функцией в форме, например, удельных приведенных затрат. Приведенные ниже ориентировочные данные по предельной дальности транспортировки некоторых теплоносителей основаны на расчетах такого типа.

• 2. Высокая теплоаккумулирующая способность. Для теплоносителей с большим значением теплоемкости с_р р или удельной теплоты парообразования гр единицы объема для переноса одного и того же количества теплоты потребуются меньшие расходы теплоносителя. Следовательно, будут меньше и затраты энергии на его перемещение.
• 3. Нетоксичность. Использование токсичных, вредных для здоровья теплоносителей совершенно недопустимо в закрытых помещениях. В последнее время для холодильных установок, кондиционеров, установок, работающих при температурах ниже 0°С, предлагаются новые теплоносители, свойства которых недостаточно хорошо изучены, а в дальнейшем выявляется их токсичность. К таким теплоносителям можно отнести растворы этиленгликоля. Зачастую токсичным оказывается не сам теплоноситель, а содержащиеся в нем примеси, что требует его тщательной очистки.
• 4. Экологичность. Этот аспект проблемы использования теплоносителей связан с тем, что их выброс наносит вред окружающей среде, среде обитания человека. Две стороны этой проблемы — образование озоновой дыры и парниковый эффект. В верхних слоях атмосферы на высотах 10…40 км существует озоновый слой О озон — трехатомная молекула кислорода 0₃), защищающий жизнь на Земле от воздействия жесткого ультрафиолетового излучения. Во второй половине прошлого века над Антарктидой была обнаружена область с относительно малым содержанием озона — озоновая дыра. Ее образование связывают с попаданием в атмосферу атомов хлора и брома, содержащихся в используемых в кондиционерах, холодильной технике, а также в некоторых системах отопления фреонов, хладонов (хлорфторуглеродов, бромхлорфторуг-леродов и др.). Было принято межправительственное соглашение (Монреальский протокол), предусматривающее снижение, а затем и запрещение производства и сбыта упомянутых веществ. СССР присоединился к Монреальскому протоколу в 1988 г., а Россия пролонгировала свое участие в нем в 1991 г.