Что относится к теплоносителям

Теплоноситель: что это такое и зачем он нужен?

Теплоноситель – это вещество или смесь, применяемые для переноса тепла, в более узком плане можно назвать рабочей жидкостью, осуществляющей нагрев или охлаждение рабочих объектов (помещений, зданий и т.д.) или отдельных узлов оборудования.

Самым привычным и доступным вариантом является дистиллированная вода. Она обладает всеми необходимыми для качественного теплоносителя физическими свойствами, но имеет один недостаток – высокую температуру кристаллизации. Замерзшая вода в системе отопления способна разорвать трубы и радиаторы за счет объемного расширения. Именно по этой причине для эксплуатации в условиях с высоким риском замерзания приходится искать альтернативные варианты рабочей жидкости. Сегодня мы рассмотрим, какими свойствами должен обладать качественный теплоноситель, что может предложить современный рынок антифризов, а также почему стоит уделять повышенное внимание рабочим составам на основе растворов гликолей.

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:

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.

Виды теплоносителей

Помимо деминерализованной воды в качестве промышленных теплоносителей используется большое количество водных растворов неорганических солей и органических соединений.

Водный раствор этиленгликоля

При определенной концентрации раствор этиленгликоля сохраняет жидкую фазу даже при охлаждении до 60 градусов ниже нуля. В условиях отрицательных температур система отопления будет работать стабильно без риска повреждения целостности труб. Кроме того, водный раствор концентрацией 40% с точкой кристаллизации минус 30 градусов имеет минимальный коэффициент объемного (1,5%) и линейного (0,5%) расширения. Для сравнения: у воды этот показатель составляет 9%, да и замерзает она практически мгновенно. Этиленгликоль даже при превышении порога замерзания не кристаллизуется, а образует вязкую массу (шугу), которая безопасна для коммуникаций.

Водный раствор пропиленгликоля

Раствор пропиленгликоля схож по основным теплофизическим характеристикам, но имеет важное преимущество – экологическую безопасность. Благодаря этому используется даже в двухконтурных котлах.

Водный раствор глицерина

Глицериновые теплоносители активно применялись еще в начале прошлого века, но постепенно были вытеснены более совершенными аналогами. Глицерин обладает повышенной вязкостью, что увеличивает нагрузку на насосное оборудование. При нагревании выделяет токсичный газ акролеин. Вспенивается, что увеличивает теплопотери и повышает риск образования воздушной пробки в системе.

Растворы солей

Растворы неорганических солей металлов чаще всего используются во вторичных контурах холодильных установок.

Масляные теплоносители

Используются в качестве альтернативы перегретому пару в высокотемпературных контурах с непрямым нагревом.

Водные растворы одноатомных спиртов

Теплоноситель с очень ограниченной сферой применения (герметичные системы отопления с принудительной циркуляцией воздуха). Спирт испаряется, имеет минимальный диапазон рабочих температур (кипит при менее 100 градусах).

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:

Правила применения теплоносителя

Помимо покупки выбранного гликолевого раствора в компании «ТЕХНОФОРМ» можно заказать комплексное обслуживание теплоносителя и доверить мониторинг профессионалам своего дела.

Источник

Виды теплоносителей на рынке

Сегодня на рынке антифризов, теплоносителей и охлаждающих жидкостей для инженерных систем можно найти огромное количество составов для регулярного использования. Каждый из составов имеет свои особенности и недостатки, но специфика применения различных видов оборудования диктует свои условия. При выборе рабочей смеси приходится учитывать большое количество параметров. В статье мы рассмотрим самые распространенные виды теплоносителей, опишем их преимущества и недостатки, а также дадим ценные рекомендации по выбору.

Требования к теплоносителю

С точки зрения теплофизических характеристик идеальный теплоноситель выглядит так:

Что используется в качестве теплоносителей?

Самый простой и доступный вариант – деминерализованная вода. Она обладает минимальной вязкостью и отличной текучестью, прекрасно переносит тепловую энергию, экологически безопасна и стоит дешево. Единственный недостаток – слишком высокая температура кристаллизации. При использовании такого теплоносителя в условиях с высоким риском замерзания возможны аварии: нарушение целостности трубопровода, протечки, поломка дорогостоящего оборудования. Чтобы избежать неприятностей, лучше отдавать предпочтение промышленным антифризам – составам, обладающим низкой температурой замерзания.

На рынке промышленных теплоносителей представлено большое количество вариантов готовых продуктов:

Солевые растворы

Самый востребованный вариант – это водный раствор хлорида магния, который добывается естественным путем в виде минералов. Такой химический состав позволяет рабочей смеси оперативно прогреваться и удерживать тепловую энергию длительный промежуток времени. Единственным минусом видится высокая химическая активность катионов магния, которые вытесняют металл из соединений и приводят к быстрой коррозии труб и соединительных элементов.

Введение специальных присадок позволяет на время снизить коррозионную активность солевых растворов, но не защищает от образования осадка. Кроме того, многие соли металлов ядовиты и представляют опасность для окружающей среды.

Высокотемпературные органические теплоносители (ВОТ)

Очень часто в качестве теплоносителя используется парафинированный и очищенный дистиллят сернистой нефти. Это органическая смесь компонентов, в основе которых лежит масло, способное быстро нагреваться до температуры в 300 градусов и выше. Такая особенность обеспечивает качественную и эффективную работу системы отопления.

Теплоносители на основе высокотемпературных масел широко используются в банях и саунах, производственных цехах, а также на объектах, располагающихся в условиях сурового северного климата. Составы на основе органических масел взрывоопасны, а также легковоспламеняемы. По этой причине их применение возможно лишь в отопительных системах закрытого типа и при тщательном соблюдении норм противопожарной безопасности.

Глицериновые растворы в качестве антифриза

Водный раствор глицерина обладает необходимыми для теплоносителя свойствами – теплоемкостью и низкой температурой кристаллизации.

На этом преимущества заканчиваются. Водный раствор глицерина имеет большую плотность, чем водно-гликолевые смеси. На практике это означает, что одинаковый объем теплоносителя, необходимый для заполнения инженерной системы, весит гораздо больше. Это создает повышенную нагрузку на оборудование.

Вязкость раствора глицерина увеличивается по мере снижения температуры, циркуляция по системе затрудняется, а затраты на энергоресурсы существенно растут. Некоторые комплектующие оборудования быстро приходят в негодность, так что экономия на стоимости теплоносителя автоматически вызывает дополнительные расходы на покупку запчастей. Так же одним из недостатков является термическая устойчивость самого глицерина, при нагревании до 90 градусов и выше наблюдается деструкция, которая сопровождается выделением токсичных для людей химических веществ, в частности, газа акроэлина.

Водно-гликолевые смеси

Водные растворы пропилен- и этиленгликоля производства компании «ТЕХНОФОРМ» с добавлением пакета органических присадок Arteco обладают повышенной универсальностью. Такие составы нашли применение в системах отопления и кондиционирования воздуха, в нефтегазовой и горнодобывающей промышленности.

Без эффективных антифризов сложно представить себе нормальное функционирование климатических систем в гостиницах и торговых центрах, спортивных комплексах и офисах. Применение пакета присадок не только снижает температуру замерзания, но и минимизирует коррозионную водно-гликолевой смеси. Предложенные производителем составы имеют рекомендуемый срок службы до 10 лет. Теплоносители поставляются наливом и в удобной таре, так что вы сможете подобрать удобный вариант по приемлемой цене.

Помимо готовых теплоносителей на основе этилен- и пропиленгликоля, реализуемых под торговой маркой Hot Stream, можно купить растворы гликолей определенной концентрации.

Раствор этиленгликоля

Основные преимущества составов:

Недостатком этиленгликолевых теплоносителей можно считать их токсичность. Вещество относится к третьему классу опасности, поэтому не применяется в инженерных системах с открытым контуром. А также высокую коррозионную активности растворов, ввиду чего их рекомендуется использовать крайне непродолжительное время или добавлять пакет противокоррозионных присадок.

Раствор пропиленгликоля

Пропиленгликолевые теплоносители активно используются в климатических системах с открытым контуром, а также на объектах, к которым предъявляются повышенные требования экологической безопасности. К основным преимуществам можно отнести:

Среди недостатков – более высокая цена и сниженные теплофизические характеристики в сравнении с этиленгликолем.

Из всего вышеперечисленного списка самыми востребованными вариантами являются гликолевые теплоносители. К примеру, продукты линейки Hot Stream с пакетом присадок при соблюдении рекомендаций производителя способны прослужить до 10 лет, что значительно дальше аналогичных продуктов на рынке!

Источник

Характеристика основных теплоносителей систем отопления

Теплоносителем для отопления может быть любая жидкая или газообразная среда, обладающая способностью аккумулировать тепло и изменять свои основные теплотехнические показатели, а также достаточно подвижная и дешевая. Вместе с тем теплоноситель должен способствовать выполнению требований, предъявляемых к отопительной установке

Для отопления зданий и сооружений в настоящее время используют:

· Органические теплоносители, температура кипения которых при атмосферном давлении превышает 250° С (полифенилы и др.), чаще применяются в специальных высокотемпературных установках.

Дадим сравнительную характеристику этим теплоносителям, которая отражает требования, предъявляемые к отопительной установке, а также свойства самих теплоносителей.

Дымовые газы:

Газы, образующиеся при сгорании твердого, жидкого или газообразного топлива, имеют сравнительно (высокую температуру и применимы для отопления в тех случаях, когда в соответствии с санитарно-гигиеническими требованиями удается ограничить температуру теплоотдающей поверхности приборов. Из-за высокой температуры продуктов сгорания топлива возрастают бесполезные потери тепла при транспортировании.

Выпуск продуктов сгорания топлива в отапливаемые помещения ухудшает состояние их воздушной среды и в большинстве случаев недопустим, поэтому каналы для дымовых газов должны отличаться высокой герметичностью и плотностью, а для удаления газов наружу необходимы дымоходы, которые конструктивно усложняют систему отопления и требуют нарушения целостности стен или покрытия здания.

Область использования продуктов сгорания как теплоносителя ограничена системами местного отопления с такими отопительными установками, как отопительные печи, газовые калориферы и т. п.

Наибольшее распространение в качестве теплоносителей в системах отопления имеют вода, пар и воздух.

Сопоставим эти теплоносители как по физическим свойствам, так и по технико-экономическим, санитарно-гигиеническим и эксплуатационным показателям, важным для выбора системы отопления.

Прежде всего перечислим физические свойства каждого из теплоносителей, отражающиеся на конструкции и действии системы отопления.

большие теплоемкость (4,187 кДж/(кг С) и плотность (1000 кг/м3 при 4 С), несжимаемость, расширение при нагревании с уменьшением плотности, повышение температуры кипения при увеличении давления, уменьшение абсорбции воздуха при нагревании и снижении давления.

высокая подвижность, малая плотность, повышение температуры и плотности при увеличении давления, большое теплосодержание за счет тепла фазового превращения.

малая теплоемкость и плотность, легкая подвижность, уменьшение плотности при нагревании.

Существенным технико-экономическим показателем является масса металла, расходуемого при том или ином теплоносителе на изготовление теплообменника, отопительных приборов и теплопроводов, влияющая на стоимость устройства и эксплуатации системы отопления.

При теплоносителе воздух площадь нагревательной поверхности калорифера уменьшается по сравнению с площадью отопительных приборов при двух других теплоносителях. При теплоносителе пар площадь (и масса) отопительных приборов меньше, чем при теплоносителе воде, что объясняется более высокой температурой паровых приборов.

Если при паре температура теплоносителя в приборе равна температуре насыщенного пара (например, 150 °С), то при воде эта температура может быть равна полусумме температуры воды, входящей и выходящей из прибора [например, (150+70)0,5 = 110 °С]. В этом примере соотношение площадей нагревательной поверхности паровых и водяных приборов приблизительно равняется (110 — 20): (150 — 20) = 9 :13 (20 °С — температура воздуха в помещении).

Расход металла на теплопроводы возрастает с увеличением площади их поперечного сечения.

Определим соотношение площадей поперечного сечения теплопроводов, по которым транспортируются вода, пар и воздух в объемах, необходимых для передачи помещению одинакового количества тепла. Примем, что для отопления используется вода, температура которой снижается от 150 до 70 °С, пар, имеющий избыточное давление 0,37 МПа или 3,8 кгс/см2, и воздух, охлаждающийся от предельно допустимой нормами температуры 70 °С до температуры помещения 15 °С.

Аналогичные расчеты при использовании для отопления низкотемпературной воды (95 °С) и пара низкого избыточного давления 0,02 МПа (0,2 кгс/см2) выявляют подобную закономерность — для воздуха необходима площадь поперечного сечения теплопровода приблизительно в 100 раз большая, чем для воды или пара. Это связано со способностью воды аккумулировать значительное количество тепла в единице объема, свойством пара перемещаться с высокой скоростью и малой теплоаккумуляционной способностью воздуха.

Таким образом, по площади поперечного сечения теплопроводов воздух является наименее выгодным теплоносителем. При значительной длине воздуховодов, когда из-за малой теплоемкости и увеличенной теплоотдающей поверхности воздух заметно охлаждается в пути, применять его в качестве теплоносителя нецелесообразно. Поэтому для теплоснабжения используется не воздух, а вода или пар. Напомним, что в СССР наибольшее распространение получила водяная теплофикация на базе строительства теплоэлектроцентралей (ТЭЦ).

Сравним также теплоносители воду, пар и воздух по санитарно-гигиеническим показателям и в первую очередь по температурным условиям, создающимся в помещении при использовании того или иного теплоносителя. Воздух, как малотеплоемкий теплоноситель, полностью отвечает требованию постоянно поддерживать в помещении определенную температуру независимо от колебания температуры наружного воздуха. Температура воды, как и теплоносителя воздуха, также может изменяться в широких пределах, однако из-за тепловой инерции отопительных приборов с водой возможно некоторое изменение температуры помещения даже при автоматическом регулировании теплопередачи приборов.

Планомерное изменение температуры теплоносителей воздуха и воды в зависимости от температуры наружного воздуха (с которой связаны теплопотери помещений), называемое качественным регулированием, практически невозможно при теплоносителе паре. Температура насыщенного пара определяется, как известно, его давлением. При значительном изменении давления пара в системе отопления не происходит заметного изменения его температуры, а следовательно, теплопередачи отопительных приборов. Например, при снижении избыточного давления с 0,05 до 0,005 МПа, т. е. в 10 раз, температура пара понижается с 110,8 до 100,4 °С, т. е. только на 10%. Для уменьшения теплопередачи приборов приходится периодически их выключать, что вызывает колебание температуры помещений, противоречащее гигиеническому требованию.

Другое санитарно-гигиеническое требование ограничивать температуру поверхности отопительных приборов обусловлено явлением разложения и сухой возгонки органической пыли, сопровождающимся выделением вредных веществ, в частности окиси углерода. Разложение пыли начинается при температуре 65—70° и интенсивно протекает на поверхности, имеющей температуру более 80 °С.

При использовании воды температура поверхности отопительных приборов постоянно ниже, чем при применении пара с одинаковой начальной температурой. Это, как уже известно, связано с понижением температуры воды в приборах при теплопередаче, а также в системе в целом — при повышении температуры наружного воздуха. Следовательно, применение воды позволяет поддерживать среднюю температуру поверхности приборов почти весь отопительный сезон на уровне не выше 80 °С. При теплоносителе паре температура поверхности большинства отопительных приборов превышает гигиенический предел.

В центральных системах воздушного отопления возможна очистка нагреваемого воздуха от пыли, и такие системы будут гигиеничными. В местных системах разложение пыли на поверхности теплообменника зависит от вида первичного теплоносителя: оно неизбежно при паре и связано с температурой воды.

Эксплуатационные показатели трех сопоставляемых теплоносителей частично уже рассмотрены при их технико-экономической и санитарно-гигиенической оценке. Можно еще отметить различие в их плотности. Плотность воды существенно отличается от плотности пара (в 400—1500 раз) и воздуха (в 900 раз), что вызывает значительное гидростатическое давление в отопительных приборах систем водяного отопления многоэтажных зданий и ограничивает высоту систем.

Воздух и вода могут перемещаться в теплопроводах бесшумно (до определенной скорости движения). Частичная конденсация пара из-за попутной потери тепла паропроводами (появление, как говорят, попутного конденсата) вызывает шум (пощелкивание, стук и удары) при движении пара.

Подытожим сравнительные достоинства и недостатки теплоносителей — воды, водяного пара и атмосферного воздуха.

Достоинства воды как теплоносителя:

При использовании воды, как теплоемкого теплоносителя, изменяющего в широких пределах температуру,

· сокращается площадь поперечного сечения труб,

· ограничивается температура поверхности отопительных приборов,

· обеспечивается равномерность температуры помещений,

· уменьшаются бесполезные потери тепла,

· обеспечиваются бесшумность действия и сравнительная долговечность систем отопления.

Недостатки:

· применения воды относятся значительные гидростатическое давление

· расход металла в системах;

· тепловая инерция воды в отопительных приборах, что снижает качество регулирования их теплопередачи.

Достоинства пара как теплоносителя:

При использовании пара

· сокращаются площади поверхности отопительных приборов и поперечного сечения конденсатопроводов.

· Пар — легкоподвижный теплоноситель,

· Пар быстро прогревает помещения, обладает малой тепловой инерцией и незначительным гидростатическим давлением.

Недостатки:

· пар не способствует требуемому регулированию температуры теплоносителя,

· повышает температуру поверхности приборов до 100 °С и более,

· вызывает ускоренную коррозию труб.

· При применении пара увеличиваются эксплуатационные затраты на отопление, создаются затруднения при его использовании,

· возникает шум при действии,

· увеличиваются бесполезные потери тепла и расход топлива.

Достоинства воздуха как теплоносителя:

· Воздух — малотеплоемкий, легкоподвижный, хорошо регулируемый (по температуре и количеству) теплоноситель, обеспечивающий быстрое изменение или равномерность температуры помещений, безопасный в пожарном отношении.

· При использовании воздуха возможно устранение отопительных приборов из помещений и осуществление вентиляции помещений.

Недостатки:

· существенное увеличение площади поперечного сечения и массы воздуховодов,

· возрастание бесполезных потерь тепла,

· расхода теплоизоляционного материала и топлива,

· заметное понижение его температуры по длине воздуховодов.

Антифризы для систем отопления:

Минусы:

По сравнению с водой:

1. Стоимость незамерзайки вполне высокая, особенно незамерзаек импортных (добавлено позднее).

2. высокая вязкость (в 2-3-4 раза выше), что требует более мощных циркуляционных насосов, раза в полтора,

4. Низкая теплоемкость (система остывает намного быстрее).

5. Объемное расширение выше процентов на 50, что требует установки расширительного бака большего объема.

6. Повышенная текучесть (проницаемость). К соединениям предъявляются намного бОльшие требования, все соединения должны быть доступны к обслуживанию.

7. Этиленгликолевые соединения при определенном нагреве разлагаются на еще более активные составляющие.

9. Основная масса производителей котельного оборудования напрямую не разрешает применение незамерзаек.

Плюс:

Минимальная вероятность разморозки труб системы отопления

Виды антифриза:

Антифризы на основе этиленгликоля получили широкое распространение, как за рубежом, так и у нас и считаются наиболее оптимальным теплоносителем. Зачастую, под понятием “антифриз” понимают жидкость, состоящую из этиленгликоля и воды. Конечно, при правильном соотношении этих составляющих, раствор будет обеспечивать определенную температуру замерзания. Однако, в таком виде ее нельзя использовать в системах отопления, так как она является коррозийно-агрессивной жидкостью и в нее обязательно нужно вводить ингибиторы коррозии, антивспенивающие, антинакипные и другие присадки. Не стоит использовать в качестве теплоносителя, известный всем автовладельцам “Тосол”. Он не рассчитан на работу в системах отопления, особенно, если имеется сочетание алюминиевых радиаторов с трубами из черных металлов. Да и самый качественный тосол, не рассчитан на столь длительный нагрев.

А теперь поговорим о правилах использования бытового антифриза.

Бытовой антифриз можно использовать в отопительных системах практически с любыми видами отопительных котлов: твёрдотопливными, газовыми, жидкотопливными. Исключение составляют электрические системы, в которых нагрев теплоносителя происходит за счет пропускания через него электрического тока. В большинстве случаев, основу бытового антифриза составляет моноэтиленгликоль, в который добавлены специальные присадки для придания теплоносителю антивспенивающих и антикоррозионных свойств, а так же специальные добавки для смягчения воды, которую используют для разбавления антифриза. Обычно антифриз имеет розово – красный цвет.

Антикоррозионные свойства антифриза сохраняются в течение 5-ти лет непрерывной работы (10 отопительных сезонов). Низкозамерзающие свойства могут сохраниться и гораздо дольше, однако антикоррозионные свойства обычно сильно ослабляются или утрачиваются полностью. Для их восстановления следует добавить в теплоноситель соответствующие присадки или полностью обновит его.

Источник