Антифриз для системы отопления — читайте во всех подробностях

Антифризом для системы отопления называют жидкость, незамерзающую при низких температурах и пригодную для использования в качестве теплоносителя.

Основные характеристики теплоносителя

Основное условие, которому должен соответствовать качественный антифриз, уже понятно – это предельно низкая температура замерзания. На рынке достаточно вариантов, которые обладают температурой кристаллизации в несколько десятков градусов ниже нуля. Теперь подробнее рассмотрим, на какие характеристики жидкостей для инженерных систем следует обращать внимание при покупке:

  • Высокая текучесть. Этот параметр один из ключевых, ведь если жидкость будет излишне вязкой, это повысит нагрузку на циркулирующий насос и может вызвать преждевременный выход из строя дорогостоящих узлов и компонентов.
  • Высокий коэффициент теплопроводности. Именно эта характеристика определяет производительность отопительной или охлаждающей системы. Чем выше указанный параметр, тем меньшее количество теплоносителя необходимо использовать. Правильный выбор позволяет сэкономить средства на приобретение и обслуживание антифриза.
  • Минимальная токсичность. В работе инженерных систем бывают непредвиденные системы, поэтому выбранный состав в случае утечки не должен вызывать экологическую катастрофу или становиться угрозой для жизни персонала.
  • Длительный срок эксплуатации. Хорошие теплоносители способны прослужить 5-10 лет без потери основных технических характеристик.

Это далеко не все свойства, которым должен соответствовать выбранный состав. Специалисты обращают внимание и на класс пожаро- или взрывоопасности, и на зависимость температуры замерзания от концентрации. У каждого из представленных на рынке теплоносителей свои особенности, поэтому изучайте их свойства предельно внимательно.

Принцип работы антифризов

Вода при 0°С резко и скачкообразно превращается в лёд, при этом расширяясь на 11%. Трубы не выдерживают такой нагрузки. Систему отопления приходится демонтировать, включая котел и все радиаторы. Вода – хороший растворитель, поэтому даже незначительное количество антифриза сильно смещает точку кристаллизации воды, и скачкообразнозного превращения в лед не происходит.

Вода с добавкой антифриза при отрицательных температурах медленно густеет, а расширение жидкости происходит незначительно, поэтому система отопления остается целой и невредимой.

Например, кристаллизация воды с 30% незамерзающей жидкости (пропиленгликоль) идет так медленно, что нет необходимости разбавлять теплоноситель до -30°С, достаточно добавить антифриз до расчетной температуры -12-15°С. С падением температуры ниже расчетной такая смесь будет медленно, но верно застывать, и только при -30°С может замерзнуть полностью.

Теплоноситель для гелиосистемы.

Теплоноситель для гелиосистемы выполняет очень важную роль. Он обеспечивает транспортировку тепловой энергии от солнечного коллектора в бак аккумулятор. В трубках абсорбера коллектора теплоноситель нагревается, а затем отдает тепло водонагревателю через теплообменник.

Очень важно использовать в гелиосистемах качественный теплоноситель, поскольку он продлит срок службы всей гелиоустановки.

Принцип работы теплоносителя в гелиосистеме.

Гелиосистема (система солнечного горячего водоснабжения) включает в себя основные компоненты:

1. солнечные коллекторы;

2. насосный модуль с группой безопасности;

3. контроллер;

4. бак аккумулятор;

5. дублирующий источник энергии.

В солнечных коллекторах циркулирует теплоноситель или вода (циркуляция в контуре гелиосистемы обеспечивается за счет насоса или за счет естественной циркуляции возникающей при разнице температуры). Нагреваясь в солнечном коллекторе, теплоноситель передает тепловую энергию баку аккумулятору по средствам теплообменника (теплообменник может быть встроен в бак в виде змеевика или может использоваться наружный теплообменник). Вода в баке накапливает тепловую энергию. Этот процесс происходит автоматически благодаря контроллеру, регулирующему работу насоса в гелиосистеме. В случае необходимости автоматика запускает дублирующий источник энергии.

Свойства пропиленгликоля как теплоносителя для гелиосистем

Наиболее подходящим теплоносителем для гелиосистем является вода. Она имеет высокую теплоёмкость и общедоступность. Однако использование воды в чистом виде ограничено климатическими зонами, в которых не бывает отрицательных температур. В других же климатических условиях необходимо предусмотреть предотвращения замерзания воды, поскольку это может разгерметизировать гелиоконтур и привести к поломки солнечных коллекторов. Для этого воду смешивают с пропиленгликолем. В центральной Европе обычно используют 40%-ю концентрацию пропиленгликоля. Эта концентрация соответствует температуре -30˚ С как температура начала кристаллизации теплоносителя для гелиосистем.

Пропиленгликоль представляет собой трудновоспламеняемую, нетоксичную жидкость. Его безопасность свидетельствует применение пропиленгликоля в кондитерской и косметической промышленности. Температура кипения около 188˚ С, плотность – 1,04 г/см³. Пропиленгликоль – это органическая жидкость имеющая обычные свойства. Поэтому из-за воздействия высоких температур, которые возникают во время перегрева (стагнации), теплоноситель подвержен окислению. Это может вызвать появление коррозии на некоторых узлах гелиосистемы тем самым вывести ее из строя. Так же, если в жидкости содержится кислород, то это способствует разложению теплоносителя и образованию твердых отложений. Исследования показали, что в негерметичных системах с постоянным поступлением кислорода этот процесс возникает гораздо чаще, чем вследствие стагнации при высоких температурах. Для увеличения срока службы теплоносителя, а как следствие всей гелиосистемы в жидкость добавляют специальные антиокислительные присадки. Это обеспечивает поддержание pH-среды в щелочном диапазоне (≥ 7,0). Это гарантирует длительную защиту от коррозии. Однако слишком большое количество добавок в теплоноситель гелиосистемы приводит к ухудшению теплоемкости, поэтому основной задачей производителей является достижения оптимального баланса физических свойств жидкости.>

Читайте также:  Автономное электроснабжение загородного дома: готовые решения

На изображении показан начальный вид теплоносителя с (pH 8,2) и после эксплуатации (pH 6,7), а так же твердые отложения.

Теплоноситель для гелиосистем, подвергающийся незначительным термическим нагрузкам, может прослужить до 10 лет. В солнечных системах с возможными длительными периодами стагнации (например, если гелиосистема спроектирована с возможностью поддержки отопления) теплоноситель может прослужить значительно меньше. Рекомендуется после первых двух-трех лет эксплуатации гелиосистемы проверять показатели кислотности и темперературу замерзания при помощи рефрактометра теплоносителя каждый год.

Что такое теплоноситель и каким он должен быть?

К сожалению, идеальной жидкости для отопительной системы пока не придумали. Это обозначает, что каждый известный материал успешно эксплуатируется лишь в определенных условиях.

Например, важным обстоятельством является температура теплоносителя в системе отопления, при нарушении которой вещество изменяет свои свойства, а система перестает функционировать.

От того, какой теплоноситель будет использоваться (вода или антифриз) зависит вся конструкция системы отопления

Если разложить по полочкам, то правильный теплоноситель должен выполнять следующие задачи:

  • переносить максимум тепла за короткое количество времени по периметру рабочего участка (например, частного дома); при этом теплопотери должны быть минимальными;
  • обладать небольшой вязкостью, так как этот показатель влияет на скорость прокачки, следовательно, величину КПД;
  • не должен быть причиной возникновения коррозии составных частей и механизмов системы, иначе возникнет ограничение при их выборе;
  • должен быть безопасным для жителей дома, то есть не превышать нормы по температуре возгорания или токсичности (те же требования и к парам жидкости).

Важным является и стоимость теплоносителя: он должен быть или сравнительно дешевым, или, в случае дороговизны, обладать свойствами, позволяющими использовать его долгое время без замены.

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.

  • Максимальная теплоемкость и теплопроводность.

Эти два показателя жидкости напрямую влияют на эффективность теплоносителя. Чем они выше, тем больше тепла сможет отобрать конкретная жидкость от энергогенератора в единицу времени и тем быстрее она передаст это тепло потребителю.

  • Стабильные свойства в широком диапазоне температур.

Другими словами, жидкость не должна менять своего агрегатного состояния (замерзать или превращаться в газ) при любых внешних и внутренних условиях, а также обладать минимальным температурным разбросом физических и химических характеристик (плотности, вязкости, теплоемкости и т.д.).

  • Отсутствие разрушающего воздействия на оборудование и материалы.

Идеальный теплоноситель не способствует развитию коррозионных процессов и химически инертен ко всем соприкасающимся с ним поверхностям (металлы, резина и т.д.).

  • Исключение загрязнений контура отопления.

Желательно, чтобы теплоноситель работал без формирования накипи на стенках труб и, в особенности, на теплообменниках.

Что такое теплоноситель и каким он должен быть?
  • Безопасность для здоровья человека и окружающей среды.

Разумеется, теплоноситель не должен быть токсичным, взрывоопасным или легковоспламеняющимся.

  • Низкая стоимость (в идеале вообще бесплатный и общедоступный).

А теперь подведем итоги. Как вы думаете, существует ли в природе жидкость, которая обладает всеми описанными выше достоинствами и может заслужить звание «идеального теплоносителя»? К сожалению, нет. Поэтому выбор теплоносителя – это всегда компромисс.

Пользователю приходится выбирать, чем он может пренебречь – эффективностью, надежностью, безопасностью или стоимостью. Для этого нужно предварительно расставить приоритеты и, выбрав те характеристики, которые необходимо обеспечить в первую очередь, определиться с конкретным видом теплоносителя.

Читайте также:  Изготовление самодельной дровяной печи длительного горения

Разновидности

Вода относится к чаще всего применяемым типам теплоносителей для систем отопления. Это разъясняется ее очень широкой распространенностью, доступностью и дешевизной.

Разновидности

Но это не все преимущества:

  • Вода владеет самой высокой теплоемкостью и высокой теплопроводностью,
  • Текучесть воды разрешает отнести ее к веществам с низкой вязкостью,
  • Вещество полностью безопасно для человека и внешней среды,
  • Жидкая фаза находится в приемлемом температурном диапазоне,
  • Коррозионная активность очищенной воды низкая,
  • Не горит, не взрывается, не вступает в страшные реакции.

Обратите внимание! Дистиллированную и деминерализованную воду возможно было бы назвать совершенным теплоносителем, но существует ряд недостатков, каковые вынуждают искать методы оптимизации свойств этого вещества.

Разновидности

Основной недостаток воды – это ее свойство мёрзнуть при отрицательных температурах с резким расширением, из-за которого сосуды системы разрывает. Это значит, что зимний период отопление должно работать бесперебойно, что не всегда приемлемо.

Еще одно свойство воды – это свойство растворять большая часть химических соединений, особенно солей и минералов. В следствии при трансформации температуры эти соединения выпадают в осадок и откладываются в виде налета на стенках труб, сужая их просвет и снижая теплопроводность стенок в разы.

Обратите внимание! Для борьбы с недостатками воду смешивают с разными субстанциями – антифризами, присадками, добавками. Это возможно сделать своими руками, а возможно купить готовый продукт.

Разновидности

Антифриз

Антифриз – это незамерзающий теплоноситель с пакетом антикоррозионных и смягчающих присадок. Наиболее распространен и доступен комплекс на базе этиленгликоля.

Добавление гликолей существенно понижает температуру кристаллизации смеси, и диапазон жидкой фазы расширяется до значений от – 30 до + 130 градусов. Наряду с этим кроме того при замерзании повышение объема не превышает 1.5 %, что безопасно для конструкционных материалов.

Разновидности

Использование антифриза снижает скорость коррозии металлов на два порядка и более, но наряду с этим отмечается некоторая токсичность этиленгликоля. Более современным и менее токсичным есть пропиленгликоль, физические свойства которого сходны с этиленгликолем, но цена этого вещества вдвое выше.

Еще один надёжный компонент антифризов – это глицерин. Использование пищевого глицерина полностью безопасно как для человека, так и для материалов отопительной системы.

Разновидности

К недостаткам антифризов возможно отнести их более высокую вязкость и меньшее поверхностное натяжение. Это накладывает особенные требования к циркуляционным насосам, запорной арматуре, прокладкам и другим элементам системы.

Наиболее качественные продукты производят такие компании, как Clariant, Arteco, BASF, DOW Chemical.

Обратите внимание! Чтобы выяснить, как выбрать теплоноситель, направляться выяснить режим эксплуатации отопления зимой: для постоянной работы подойдет вода, а для помещений с периодическим применением (дачи, коттеджи, гостевые домики и пр.) лучше подойдет антифриз.

Разновидности

Теплоноситель на основе этиленгликоля 

Теплоноситель на основе этиленгликоля кристаллизуется при температуре  -65С,  что в совокупности с доступной стоимостью сделало его одним из самых распространенных антифризов для отопления. Между тем, этиленгликоль небезопасен для человека. Присутствие даже незначительных его паров в воздухе может негативно сказаться на самочувствии.

Поэтому антифриз на основе этиленгликоле можно использовать только в закрытых отопительных системах, обеспечив их полную герметичность.

Контроль над герметичностью отопительной системы осложняется высокой текучестью этиленгликоля, способного просачиваться наружу даже там, где другое вещество протечь не сможет.

Для облегчения поиска протечек в состав антифриза включен  флуоресцентный пигмент.

Основные свойства антифриза на основе глицерина

  • Химическая нейтральность
  • Совместимость с другими видами антифризов для отопления
  • Длительный срок эксплуатации (до 8 сезонов)
  • Вещество ядовито и требует осторожного обращения в соответствии с прилагаемой инструкцией.

Следует помнить, что этиленгликоль нельзя использовать с оцинкованными поверхностями.

Выпускается антифриз на основе этиленгликоля упаковками по 10,20 и 50 литров, полностью готовым к использованию. Средняя стоимость 80 рублей за килограмм.

Антифриз — минусы

Но антифриз также имеет ряд недостатков:

1. Меньшая в сравнении с водой теплоёмкость. А это означает, больший расход топлива. А также то, что система отопления будет работать менее эффективно;

вязкость. В отличии от воды, антифриз обладает более высокой вязкостью, а это в свою очередь, увеличивает нагрузку на циркуляционный насос.

3. Текучесть антифриза. Несмотря на высокую вязкость, антифриз обладает большей по сравнению с водой текучестью. Поэтому прежде чем заливать его в систему отопления, ее надо очень тщательно герметизировать;

4. Необходимость полной замены антифриза, каждые 4-5 лет.

5. Стоимость антифриза заметно выше стоимости воды.

6. Многие производители котельного оборудования прямо запрещают использовать антифриз с котлами собственного производства.

Немецкая компания Vaillant предписывает использовать со своим оборудованием только воду. При использовании иного теплоносителя котел снимается с гарантии.

Кроме того, необходимо правильно выбрать антифриз и избежать опасных подделок с содержанием метанола — об этом читайте в нашей статье Осторожно, мошенники!

Читайте также:  Газовый котел лемакс не отключается. Котел Лемакс тухнет и тухнет

Зависимость срока службы теплоносителя от условий эксплуатации

Жидкость для отопления не следует смешивать с другими антифризами, так как это станет причиной снижения эксплуатационных качеств, а также возможного повреждения оборудования. Теплоноситель не следует доводить до состояния кипения при эксплуатации, так как этиленгликоль и присадки будут разложены при этом, а их теплофизические свойства непременно ухудшатся, из-за чего теплоноситель прослужит меньше положенного срока.

Зависимость срока службы теплоносителя от условий эксплуатации

«Теплый дом» — жидкость для отопления, которая может использоваться исключительно для технических целей, ведь этиленгликоль является токсичным. Для того чтобы исключить отравление, необходимо позаботиться о том, чтобы антифриз не попал в питьевую воду и пищевые продукты. Если он оказался на одежде или открытых участках тела, то следует промыть их водой с мылом. Теплоноситель является взрыво- и пожаробезопасным, он имеет сертификаты соответствия и заключение по санитарно-эпидемиологическим нормам.

Отопительные системы с жидким теплоносителем

Комфортное проживание в доме или квартире просто невозможно представить себе без тепла. Централизованное отопление уже давно перестало удовлетворять многих жителей домов и квартир, поэтому в настоящее время как во многих домах, так и в квартирах используется индивидуальное отопление. Большинство индивидуальных отопительных систем предполагают циркуляцию жидкого теплоносителя. Популярность отопительных систем с циркуляцией жидкого теплоносителя объясняется тем, что только такие системы эффективны при столь низких температурах, которые устанавливаются практически на всей территории России. Традиционно в качестве теплоносителя используется обычная вода, что приводит к образованию осадка в системе, хотя если вода не сливается каждый отопительный сезон, этот осадок не слишком значительный и не может привести к выходу системы из строя.

Следует помнить о том, что для разбавления любого варианта антифриза используется только дистиллированная вода.

Отопительные системы с жидким теплоносителем

Правильно организованное индивидуальное отопление, даже если в него была залита обычная вода, отлично функционирует, и у владельцев не возникает никаких проблем с отоплением. Однако использование систем отопления с водой в качестве теплоносителя иногда таит в себе и опасность перемерзания всей системы. Нередки случаи, когда вода замерзает на определенном участке, что в дальнейшем приводит к перемерзанию всей системы дома, причем в самые короткие сроки, а в некоторых случаях может привести и к поломке отопительного котла.

Схема системы отопления с жидким теплоносителем.

Причин перемерзания системы отопления дома может быть очень много, к примеру, образование осадка на определенном участке, неправильное подключение батарей, соприкосновение отдельных участков проводных труб с неутепленной стеной. Как правило, перемерзание системы, в которой циркулирует вода, происходит в ванных комнатах, где не установлены радиаторы отопления. Помимо всего прочего дополнительным фактором, способным стать причиной перемерзания, является малая мощность отопительного котла и большая площадь отапливаемого помещения.

Отопительные системы с жидким теплоносителем

В последнее время появилась масса химических веществ, которые используются в качестве антифриза в отопительной системе и препятствуют ее перемерзанию. В случаях, когда система отопления используется не весь отопительный сезон, к примеру, когда речь идет о загородном доме, без антифриза просто не обойтись, так как пришлось бы каждый раз отогревать систему отопления. Это, несомненно, полезное вещество, однако данный материал нужно использовать крайне осторожно и не во всех вариантах отопительных систем.

Этаноловые составы

Значительная стоимость этого антифриза для алюминиевых радиаторов зачастую становится серьезным препятствием для использования его в частных автономных системах. Состав можно получить из дистиллированной воды и 40% этанола (этилового спирта). Качество такого раствора по отдельным параметрам превосходит заводской аналог. Дело в основном касается его низкой вязкости (хотя по сравнению с водой она остается достаточно высокой). Также происходит уменьшение текучести жидкости, что дает возможность не так требовательно относиться к соединительным участкам.

Применение самодельного этанолового антифриза для радиаторов отопления благотворно сказывается на сохранности резиновых уплотняющих прокладок, которые имеются в любом контуре. Разводить спирт рекомендуется жёсткой водой: в комбинации с этанолом она станет серьезным препятствием на пути образования накипи на внутренних стенках. Без твёрдого осадка в таком случае обойтись не получится, но от него можно легко избавиться промывкой системы. В тех случаях, когда процентная доля этилового спирта в воде не превышает 30%, он не будет испаряться.

Благодаря тому, что охлаждающая жидкость для алюминиевых радиаторов по своим характеристикам во многом напоминает воду, точка его закипания примерно такая же, как и у воды. Это говорит о том, что при достижении температуры + 85-90ᶷ не будет наблюдаться паровыделение. Благодаря этанолу на порядок снижается температурное расширение воды, что позволяет системе более комфортно переносить понижение температуры в помещении.