Жидкость, как теплоноситель современных систем отопления, применяется повсеместно — от автономных обогревающих установок до магистральных сетей и инженерных трубопроводов. При этом возможно использование жидких веществ как в открытых, так и закрытых контурах с гравитационной или принудительной циркуляцией. Эксплуатационные параметры рабочих тел зависят от давления и температуры, что оказывает влияние не только на общее состояние системы, но и на тепловую эффективность агрегатов. Выбор теплоносителя с нужными техническими характеристиками — непростая задача, решение которой зависит от внешних и внутренних факторов. Разберёмся, что лучше применять в качестве теплоносителя индивидуальной отопительной системы — антифриз или воду?
Требования
Несмотря на технический прогресс во всех областях промышленности, до сих пор нет идеального теплоносителя, который можно было бы с одинаковым успехом использовать в любой отопительной системе. Чтобы понять, о чём идёт речь, достаточно вспомнить, как ведёт себя вода при изменении внешних условий. При определённой температуре она переходит в другое агрегатное состояние (лёд или пар) и не только перестаёт выполнять свои функции, но и приводит к поломкам оборудования.
Хороший теплоноситель должен отвечать следующим требованиям:
- высокая энергоэффективность при минимуме потерь, что ускорит перенос тепловой энергии от начальной до конечной точки системы;
- низкая вязкость, благодаря чему увеличивается скорость движения рабочего тела, а соответственно и КПД оборудования;
- химическая инертность, что даст возможность использовать любые материалы, не опасаясь коррозии деталей и агрегатов;
- возможность безопасной эксплуатации (нулевая горючесть и токсичность паров жидкости).
Немаловажным фактором является и срок службы вещества, а также его стоимость, учитывая общее количество жидкости в системе.
Является ли вода идеальным теплоносителем
Высокая теплоёмкость и плотность воды обусловливает её повсеместное использование в качестве теплоносителя обогревающих контуров. Таким образом, к преимуществам использования воды относится следующее:
- снижение температуры жидкости на 1ºС сопровождается выделением 1 ккал тепловой энергии, что является выдающимся показателем среди жидких веществ;
- полная безопасность для живых организмов. Утечка жидкости не сопровождается токсикологическими или экологическими проблемами;
- стоимость не имеет аналогов среди жидкостей всех типов.
Однако не надо думать, что этот теплоноситель абсолютно бесплатный. Конечно, в индивидуальную отопительную систему можно залить обычную воду из-под крана, однако специалисты не рекомендуют этого делать по ряду причин. Неподготовленная вода содержит как кислород, так и соли металлов, что способствует коррозии элементов оборудования и образованию накипи.
Для применения в отопительных системах воду необходимо подготовить. Делают это несколькими способами.
- С помощью кипячения. Во время этого процесса из воды уходит углекислота, а соли металлов выпадают в осадок. Единственный недостаток этого метода заключается в том, что соли неметаллов остаются в растворённом состоянии.
- Химическое умягчение. Благодаря введению в жидкость химических реагентов (натрия ортофосфат, известь, кальцинированная сода и т. д.), соли калия, кальция и натрия связываются с ними на атомарном уровне и выпадают в осадок.
Конечно, можно использовать дистиллированную воду и тем самым полностью избавиться от вредных веществ, но в таком случае огромным минусом будет стоимость теплоносителя.
Несмотря на все явные преимущества, вода имеет два огромных недостатка. Во-первых, растворенный в ней кислород способствует коррозии металлических частей, а во-вторых, при снижении наружной температуры до 0 ºС вода превращается в твёрдое тело, при этом увеличиваясь в объёме. Как следствие – разорванные трубы, радиаторы и другие тепловые агрегаты.
Достоинства и недостатки антифриза
В отличие от воды антифриз или тосол при отрицательных температурах не переходит в твёрдую фазу. Максимум чего можно ожидать – превращение жидкости в желеобразную субстанцию. Очень важным является и тот факт, что при дальнейшем нагревании свойства вещества полностью восстанавливаются.
Достоинством незамерзающих жидкостей можно считать и более высокую температуру кипения, которая достигает 110 — 125ºС при атмосферном давлении, что способствует их применению в высокотемпературных контурах.
При изготовлении «незамерзаек» для отопительных систем производители вводят вещества, препятствующие окислению металлических элементов – так называемые ингибиторы коррозии, что позволяет увеличить срок службы металлических деталей.
При пользовании антифризом надо учитывать, что производители разрабатывают жидкости для определённых условий применения. Это подразумевает целевое использование, поскольку в состав тосола, предназначенного для металлических трубопроводов, могут входить химические вещества, разрушающие термопласт и другие полимеры.
К недостаткам антифриза относятся:
- высокая (в сравнении с водой) вязкость, что требует дополнительной мощности для прокачки теплоносителя по трубам;
- пониженная теплоёмкость (на 1 –15% ниже, чем у H2O), вследствие чего появляется необходимость в установке дополнительных теплообменников, радиаторных секций и т. д;
- повышенная текучесть, что приводит к увеличению затрат на герметизацию соединений;
- повышенный коэффициент теплового расширения, вследствие чего требуются расширительные баки увеличенной ёмкости. В связи с этим тип теплоносителя необходимо определить уже на стадии проектирования отопления, поскольку конструкция систем, предназначенных для работы с водой и антифризом, существенно различается;
- токсичность этиленгликоля, который входит в состав тосола.
Срок службы современных антифризов составляет от 3 до 5 лет, после чего требуется полная замена теплоносителя.
Как видите, недостатков у незамерзающей жидкости достаточно, поэтому прежде чем сделать окончательный выбор, надо тщательно взвесить все за и против.
Антифриз в отопительных системах
Если температура наружного воздуха в холодное время года не опускается ниже 1ºС, то лучшим решением будет использование воды. Этот же вариант идеален и для постоянно работающего отопления при любых температурах окружающей среды.
Если же стоит вопрос, какой теплоноситель залить в систему отопления загородного дома и дачи, на которых владельцы появляются лишь периодически, то и здесь ответ однозначен. Чтобы не сливать каждый раз жидкость из обогревающего контура, достаточно залить в отопительную систему антифриз. При этом надо учитывать особенности применения веществ с различным химическим составом.
Поскольку этиленгликоль, который входит в состав распространённых недорогих тосолов, является ядовитым веществом, использование такого антифриза в двухконтурных тепловых агрегатах, равно как и в водонагревателях косвенного нагрева, исключено. Следует понимать, что при повреждении стенки теплообменника этиленгликоль будет попадать в водопровод, что недопустимо, так как это вещество имеет 3-й класс опасности.
Историческая справка: этиленгликоль был синтезирован в 1859 году, но в промышленных масштабах начал применяться только с началом Первой мировой войны в качестве заменителя глицерина в процессе изготовления взрывчатых веществ.
Несмотря на недостатки, антифриз на основе разбавленного этиленгликоля (а именно так изготавливается тосол) используется в большинстве случаев. Низкая температура кристаллизации даёт возможность эксплуатировать отопление при температурах от -35 до -65ºС, а цена является самой низкой среди веществ этого типа.
Всех недостатков недорогого антифриза лишён пропиленгликоль, который является абсолютно безвредным для человека и в некоторых случаях даже входит в состав пищевых добавок под маркировкой E1520. Низкая температура кристаллизации и высокая экологичность могли бы поднять эту «незамерзайку» на вершину славы, если бы не одно но: высокую стоимость вещества. Этот фактор существенно снизил сферу применения антифриза в качестве теплового агента отопительных систем.
В редких случаях в контурах обогрева используются незамерзающие составы, которые представлены смесью воды и этилового спирта в соотношении от 40 до 50% последнего. Начало кристаллизации находится в пределах 30 – 35ºС, чего достаточно в большинстве случаев. Однако и этот раствор не лишён недостатков.
- Первый из них – низкая температура кипения (до 90ºС), что вынуждает ограничивать максимальную температуру теплоносителя.
- Второй заключается в высокой летучести спиртовой составляющей, из-за чего антифриз на основе этилового спирта можно использовать только в герметичных обогревающих контурах с расширительным баком.
Особенности подбора оборудования и теплового агента
Как уже отмечалось, применение антифриза вынуждает устанавливать более мощный циркуляционный насос и радиаторы увеличенной площади. Только в таком случае можно рассчитывать на соответствие тепловой мощности отопления расчётным значениям.
Используя незамерзающую жидкость на основе этиленгликоля, необходимо учитывать его химическую активность. Если у вас дома установлены оцинкованные трубы, биметаллические или алюминиевые радиаторы, то обязательно выясните у производителя, допускается ли их работа в контакте с тосолом. Следует понимать, что проходящие химические реакции могут изменить свойства антифриза, а также привести к появлению взвесей из продуктов реакций.
Несовместимость электрокотла отопления и современных теплоносителей (видео)
Выбирая теплоноситель для автономной отопительной системы, проанализируйте технические характеристики установленного оборудования и влияние погодных факторов. Сделав выбор в сторону антифриза, обязательно посчитайте затраты и изучите возможные риски, связанные с его эксплуатацией. Возможно, установка минимальной температуры теплоносителя во время вашего отсутствия позволит сэкономить финансы, которые пойдут на закупку тосола и доработку оборудования.
