Применение антифризов в системах отопления
Выжить зимой без отопления в нашей стране практически невозможно, потому ее устройству уделяют много времени, сил и средств. Наиболее распространенный у нас вид обогрева — водяное (жидкостное) отопление. Его составная часть — теплоноситель.

Что такое теплоноситель и каким он должен быть

Теплоноситель в жидкостной отопительной системе — это то вещество, посредством которого тепло переносится от котла к радиаторам. В наших системах качестве теплоносителя используется вода или особые незамерзающие жидкости — антифризы. При выборе необходимо руководствоваться несколькими критериями:

Безопасность. Время от времени в отоплении возникают протечки или они требуют обслуживания и ремонта. Чтобы ремонтные работы не были опасными, теплоноситель должен быть безвредным.

Безвредным для составляющих системы отопления.

Должен иметь высокую теплоемкость, чтобы эффективно переносить тепло.

Иметь длительный срок эксплуатации.

Теплоноситель для систем отопления выбирают по условиям эксплуатации

С учетом этих требований наиболее подходящая жидкость для система отопления — вода. Она безопасна, безвредна, имеет высокую теплоемкость, а строк эксплуатации неограничен. Но в тех системах отопления, где велика вероятность простоя зимой, вода может сослужить плохую службу. Если она замерзнет, разорвет трубы и/или радиаторы. Потому в таких системах применяют антифризы. При отрицательных температурах они теряют текучесть, но оборудование не рвут. Так что выбрать теплоноситель для системы отопления с этой точки зрения легко: если система находится все время под присмотром и работоспособном состоянии, использовать можно воду. Если дом временного проживания (дача) или он надолго может оставаться без присмотра (командировки, зимний отпуск), если в регионе возможно частое и/или длительное отключение электроэнергии, лучше в систему заливать антифриз.

Особенности использования воды в качестве теплоносителя

С точки зрения эффективности переноса тепла вода — идеальный теплоноситель. Она имеет очень высокую теплоемкость и текучесть, что позволяет доставлять тепло к радиаторам в требуемом объеме. Какую воду заливать? Если система закрытого типа, заливать можно воду прямо из крана.

Да, водопроводная вода неидеальна по составу, в ней содержатся соли, некоторое количество механических примесей. И да, они осядут на элементах системы отопления. Но это произойдет один раз: в закрытой системе теплоноситель циркулирует годами, подпитка небольшим количеством требуется очень редко. Потому никакого ощутимого вреда некоторое количество осадка не принесет.

Если отопление открытого типа требования к качеству воды, как к теплоносителю, намного выше. Тут происходит постепенное испарение воды, которое периодически восполняется — воду доливают. Таким образом получается, что концентрация солей в жидкости все время увеличивается. А это означает, что и осадок на элементах тоже накапливается. Именно поэтому в системы отопления открытого типа (с открытым расширительным бачком на чердаке) заливается очищенная или дистиллированная вода.

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 токсичен. 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.

Несмотря на 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.

Антифриз предназначен исключительно для технического использования, поэтому нельзя допускать его попадания в пищевые продукты и в питьевую воду во избежание отравления. Опасной для жизни человека дозой при попадании в желудок считается 100 мл этиленгликоля. При случайном попадании антифриза на руки или на одежду он легко смывается водой, не оставляя раздражения или ожогов. Срок биологического разложения этиленгликоля в почве составляет порядка 1 мес.

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 .

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 антифризы расширяются больше, чем вода. Выход — поставить еще один бачок. Суммарный объем должен быть чуть больше требуемого.

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.

Температура замерзания антифриза

В практике применения антифризов часто возникает вопрос о выборе температуры замерзания теплоносителя, который сводится к выбору концентрации антифриза в растворе . Повышенная концентрация, кроме удорожания, создает повышенную вязкость теплоносителя и снижает эффективность теплопередачи. Кроме того, не всякий насос способен перекачивать жидкость с вязкостью, в 2–3 раза превышающей вязкость воды. Выбор оптимальной концентрации теплоносителя важен как с технической, так и с финансовой точки зрения. Часто также возникает вопрос, что будет с теплообменной системой, если теплоноситель в ней замерзнет в результате штатной или нештатной ситуации.

В отличие от воды, водно-этиленгликолевый раствор и, соответственно, теплоноситель замерзает в несколько этапов. Вода замерзает «мгновенно» (разумеется, не по времени, а по температуре), то есть при 0 °C это еще жидкость, а при –1 °C – уже лед. Теплоноситель замерзает постепенно: в процессе охлаждения при некоторой отрицательной температуре в жидкости начинают образовываться кристаллы. Затем, при дальнейшем охлаждении жидкости, кристаллов в ней становится все больше и больше (это состояние называется «шуга», по-английски slush ice – что-то наподобие манной каши), и наконец, при некоторой более низкой конечной температуре эта шуга затвердевает.

Начальная температура образования кристаллов называется «температурой кристаллизации», по-английски freezing point (измеряется по ASTM D 1177). Конечная температура перехода из жидкого в твердое состояние называется «температурой потери текучести» или «температурой застывания», по-английски setting point (по DIN 51583) или pour point (по ASTM D 97).

Для антифризов с температурой кристаллизации –30 °C, которыми мы обычно пользуемся, разница между freezing point и setting point составляет около 8 °C. То есть антифриз, который начинает кристаллизоваться при –30 °C, затвердеет лишь при –38 °C (см. рис. 4). В промежутке между –30 и –38 °C он будет находиться в состоянии «манной каши» – более или менее густой.

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.

Рейтинг лучших теплоносителей отечественного рынка:

ТЕПЛЫЙ ДОМ ЭКО

Вещество из пропиленгликоля. Производитель рекомендует использовать его в двухконтурных системах обогрева. В процессе эксплуатации значительно теряет антикоррозийные свойства. Не пригоден для электролитных котлов.

ДОСТОИНСТВА:

Пожаро- и взрывобезопасный

Обеспечивает надежную защиту систем отопления и кондиционирования от размораживания, накипи и коррозии

Присадки на основе минеральных солей не содержат вредных нитритов, аминов и фосфатов

Не оказывают агрессивного воздействия на металлы, пластик, металлопластик, резину, паранит и лен

DIXIS-65

Применяют как в промышленных системах, так и для отопления небольших частных домов. Особенность — температура замерзания – 65 градусов. При использовании в регионе с мягкой зимой вещество можно разбавить водой, что снизит его стоимость. Имеет щадящие свойства к материалам системы отопления и крайне низкую воспламеняемость.

ДОСТОИНСТВА:

Высокая морозостойкость

Не разрушаются теплообменные устройства при замерзании

Поддерживает отопительную систему в идеальном состоянии в диапазоне температур -65°С … +95°С

Можно использовать, разбавляя обычной водой из водопровода

Предотвращает появление накипи

Warme ECO 30

Безвредный глицериновый антифриз, который имеет нейтральное воздействие на человека и экологию. Разбавлен комплексом присадок для снижения агрессивного воздействия на компоненты отопительной системы. Благодаря этому не приводит к повреждениям металл и уплотнительные элементы. Имеет в составе люминофорный краситель.

ДОСТОИНСТВА:

Экологически чистый продукт

Негорючий

Нетоксичный

Взрывобезопасный

Содержит в своем составе специальный комплекс антикоррозионных присадок

TermoTactic EcoGreen – 30°

Имеет глицериновую основу с добавлением присадок. Производиться на базе европейского производства. Безвреден для окружающей среды, поэтому рекомендован для жилых домов.

ДОСТОИНСТВА:

Обладает высокой гигроскопичностью

Легко смешивается с дистиллированной водой в любых пропорциях

Не токсичен, обеспечивает при эксплуатации и утилизации сохранность окружающей среды и жизнедеятельности человека

Наличие функциональной присадки «ингибитор коррозии» – предотвращает течение физиологических и физико-химических процессов при взаимодействии с металлами, пластмассами, резиновыми и паранитовыми уплотнениями

Сохраняет неизменным, свое первоначальное состояние при нагреве и охлаждении

PRIMOCLIMA ANTIFROST – 30

При замерзании не разбухает. Отсутствуют токсичные компоненты в составе. Может использоваться до 8 лет без замены. Присадки в его составе позволяют продлить срок эксплуатации компонентов системы отопления.

ДОСТОИНСТВА:

Эффективный пакет антикоррозийных присадок

Инертность к уплотнительным и прокладочным материалам

Длительный срок эксплуатации – до 8-ми отопительных сезонов

Экономичность – при объеме системы в 100 литров потребуется 115 кг теплоносителя, причем продукт полностью готов к применению

Совместим с большинством антифризов на аналогичной основе

Aquatrust – 30

Пропиленгликолевый антифриз с увеличенным сроком службы. Отличается высокой стоимостью. Применяют на предприятиях, в том числе общественного питания. Имеет антибактериальные компоненты.

ДОСТОИНСТВА:

Новейшая антикоррозионная формула

Увеличенный срок работы ингибиторов коррозии и антибактериальных присадок

Улучшенные теплопередающие свойства

Срок эксплуатации в 3 раза больше, чем у традиционных теплоносителей