Какой теплоноситель лучше для отопления частного дома. Что нужно знать при выборе радиаторов отопления. Почему необходима замена теплоносителя

Сегодня на рынке отопительных радиаторов между собой активно конкурируют различные отопительные приборы. В борьбе за покупателя важны все характеристики изделий: стоимость, внешний вид, эксплуатационные и технические характеристики.
Необходимо отметить, что не все импортные или отечественные приборы способны выдержать условия работы в сетях центрального отопления в нашей стране. В России расчётная температура теплоносителей в системе, выполненной по однотрубной схеме, равняется 105 градусам, а в многоэтажных зданиях давление может поддерживаться на уровне 10 атм., а иногда может и превышать это значение. Необходимо учесть возможность гидравлических ударов в момент пуска насосного оборудования и плохое качество воды, содержащей много кислорода, различных солей, щёлочь, железо, взвешенные частицы.

Большинство требований, предъявляемых современными радиаторами к теплоносителям, в условиях открытой системы отопления обеспечить невозможно. Однако, даже строгое соблюдение норм, изложенных в документе, регламентирующем параметры воды в системе теплоснабжения в России, не гарантирует соответствие параметров теплоносителя тем параметрам, которые необходимы для обеспечения длительной и эффективной службы отопительных приборов. Например, для алюминиевого радиатора допустимое значение pH составляет 7-8, а документ допускает значение pH от 8,3 до 9,5.

Но ситуация в российском теплоснабжении претерпевает некоторые изменения. Более частым стало применение закрытых расширительных баков, двухтрубной системы, автономных, низкотемпературных, независимых систем отопления. Поэтому на российском рынке востребованы качественные радиаторы различного типа. Просто необходимо применять их в системе с соответствующими параметрами. Обычно все радиаторы делят на группы по материалу, который использовался при их изготовлении – чугунные, алюминиевые, биметаллические и стальные радиаторы отопления.

Чугунные радиаторы являются традиционными для нашей страны отопительными радиаторами. Их главное преимущество заключается в возможности использовать их в открытых системах. Чугунные секционные отопительные радиаторы наименее чувствительны к опорожнению системы. Благодаря повышенному содержанию кремния в поверхностном слое, чугун в необработанном виде не поддаётся коррозии и стоек к воздействию твёрдых частиц. Но гидравлические удары опасны для чугунных радиаторов, так как чугун - довольно хрупкий материал. В наше время на рынке представлены модели, которые способные работать под давлением от девяти до двенадцати атм. и максимальной температурой теплоносителя 110°С.

Чугунные радиаторы отличаются высокой теплопроводностью и тепловой инерционностью. Тепловую инерционность следует отнести к существенным недостаткам при современных системах отопления. Сегодня отопительные приборы всё чаще оснащаются термостатическими вентилями, которые позволяют изменять расход теплоносителя. Чугунный радиатор при закрытии вентиля долго остывает, а после его открытия - долго разогревается.

Стальные радиаторы отличаются низкой тепловой инерционностью и высокой теплоотдачей. Но они весьма чувствительны к содержанию кислорода, растворённого в теплоносителе. Поэтому использовать стальные радиаторы рекомендуют в закрытых сетях отопления. После опорожнения системы усиливается коррозия этих отопительных приборов. Эксплуатационные характеристики стальных радиаторов находятся в зависимости от толщины стенок и конструкции.

Стальные радиаторы бывают трубчатые, секционные и панельные . В секционных стальных радиаторах секции выполняются из листовой стали. Их легко очищать от пыли, но они не выдерживают давление выше шести атмосфер. Трубчатые радиаторы наиболее прочные. Они рассчитаны для работы при давлении 10-15 атм. и способны обеспечить высокий тепловой комфорт. Панельные радиаторы являются относительно недорогими и эффективными отопительными приборами, рассчитанными на давление семь-восемь атмосфер и температуру 110°С. Помимо чувствительности к воздействию кислорода панельные радиаторы подвержены загрязнению. Поэтому установка фильтров будет целесообразным решением. Стальные радиаторы являются самыми дорогими за исключением чугунных радиаторов эксклюзивных серий.

Биметаллические радиаторы имеют алюминиевую наружную поверхность и оребрение, а проводящие каналы выполнены из стали. Такая конструкция позволяет снизить теплоотдачу и увеличить прочность изделия. На рынке представлены модели, которые способны работать при давлении в 35 атм., а допустимое значение pH для них составляет от шести с половиной до девяти с половиной. Наиболее надёжными являются те биметаллические радиаторы, в которых теплоноситель контактирует только со сталью.

И, наконец, алюминиевые радиаторы отопления. Малый вес это одно из достоинств этих радиаторов. Благодаря этому на установку будет уходить минимум времени и сил. Они изготовлены из материала, который сочетает в себе низкую тепловую инерционность с высокой теплопроводностью. Алюминиевые радиаторы способны быстро реагировать на произошедшие изменения потребности помещений в тепле. Существуют модели способные работать при давлении в 20 атм. Довольно жёсткие требования предъявляют алюминиевые радиаторы к теплоносителю. Значение pH для них должно составлять 7-8. Для алюминия опасны твёрдые частицы, способные вызвать абразивный износ радиатора и разрушить его защитный слой. В системе с алюминиевым радиатором устанавливают дополнительные фильтры и грязевики.
В зависимости от технологии производства алюминиевые радиаторы бывают литые под давлением или прессованные (экструзионные) . Вторые выдвигают к качеству теплоносителя более высокие требования. Поэтому специалисты не рекомендуют их установку в сетях центрального отопления.

Необходимо обратить внимание на то, что алюминий способен образовывать гальванические пары при контакте с некоторыми металлами, в частности с медью, широко используемой в сантехнических системах. Одни специалисты считают, что в системе отопления с медной разводкой и алюминиевым радиатором не будет происходить ускоренная коррозия, а НИИ сантехники рекомендует использовать чугунные, бронзовые или латунные переходники с целью не допустить контакт меди и алюминия. В алюминиевых радиаторах скапливается водород. Поэтому их необходимо оснащать воздухоотводчиками, из которых следует периодически выпускать газ.
Не стоит забывать и про элегантность – если ваша квартира оформлена в модном стиле хай-тек, можно даже не скрывать радиаторы за шторами – их серебристый цвет великолепно дополнит общий интерьер помещения.

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. Как выбрать теплоноситель для системы отопления, как его закачать — в статье.

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:

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 , 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 данном случае лучше использовать дистиллят, но достать его в требуемом объеме бывает проблематично, да и дорого. Тогда можно заливать очищенную воду, которая пропущена через фильтры. Наиболее критично наличие большого количества железа и солей жесткости. Механические примеси тоже ни к чему, но с ними бороться проще всего — несколько сетчатых фильтров с ячейкой разных размеров помогут отловить большую их часть.

Чтобы не покупать очищенную воду или дистиллят, ее можно подготовить самостоятельно. Во-первых, налить и отстоять, чтобы осела большая часть железа. Отстоявшуюся воду аккуратно перелить в большую емкость и прокипятить (крышкой не закрывать). Этим удаляются соли жесткости (калия и магния). В принципе, уже такая вода неплохо подготовлена и ее можно заливать в систему. А доливать потом уже или дистиллированной водой или питьевой очищенной. Это уже не так бьет по карману, как первоначальная заливка.

Антифризы для отопления

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 очень токсичен. Отравиться можно не только выпив, но даже просто замочив руки или надышавшись парами. 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 высокую 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. А так как и его пары ядовиты, ни к чему хорошему это не приведет. Поэтому, если есть возможность, используйте пропилен-гликоль.

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 (смотрите таблицу).

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:

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. В этом случае, при наличии достаточного количества средств, лучше использовать пропилен-гликоль. Этиленовые незамерзайки — крайний случай. Они пригодны в системах закрытого типа, в которых установлены специальные прокладки и автоматизированные котлы, которые не допустят перегрева.

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.

Как закачать теплоноситель

Проблемы обычно возникают только с системами закрытого типа, так как открытые заполняются через расширительный бак. В него просто наливается теплоноситель для системы отопления. Он под действием силы гравитации растекается по системе. Важно чтобы при заполнении системы все воздухоотводчики были открыты.

Есть несколько способов заправить закрытую систему отопления теплоносителем. Есть способ заполнения без использования техники — самотеком, есть с или специальным, с помощью которого делают .

Заливаем самотеком

Этот способ закачать теплоноситель для системы отопления хоть и не требует оборудования, но уходит на него много времени. Приходится долго выжимать воздух и так же долго набирать нужное давление. Его, кстати, накачиваем автомобильным насосом. Так что оборудование все-таки потребуется.

Находим самую высокую точку. Обычно это какой-то из газоотводчиков (его снимаем). При заполнении открываем кран для спуска теплоносителя (самая низкая точка). Когда через него побежит вода, система заполнена.

При таком способе можно шланг подключить от водопровода, можно подготовленную воду налить в бочку, поднять ее выше точки входа и так залить ее в систему. Также заливается и антифриз, но при работе с этиленгликолем потребуется респиратор, защитные резиновые перчатки и одежда. При попадании вещества на ткань или другой материал он тоже становится токсичным и подлежит уничтожению.

Когда система заполнена (из крана для слива побежала вода), берем резиновый шланг длиной порядка 1,5 метров, крепим его к входу в систему. Выбираем вход так, чтобы виден был манометр. В этой точке устанавливаем обратный клапан и шаровый кран. К свободному концу шланга крепим легко снимающийся переходник для подключения автомобильного насоса. Сняв переходник, в шланг наливаем теплоноситель (держим поднятым вверх). Заполнив шланг, при помощи переходника подсоединяем насос, открываем шаровый кран и насосом закачиваем жидкость в систему. Надо следить чтобы не закачивался воздух. Когда почти вся содержащаяся в шланге вода закачана, кран закрывается, операция повторяется. На небольших системах чтобы получить 1,5 Бар, придется повторять ее 5-7 раз, с большими придется возиться дольше.

Заливаем с помощью погружного насоса

Для создания рабочего давления теплоноситель для системы отопления можно закачивать маломощным погружным насосом типа Малыш. Его подключаем к самой низкой точке (не точка слива системы). Насос подключаем через шаровый кран и обратный клапан, на точке слива системы ставим шаровый кран.

Теплоноситель наливаем в емкость, опускаем насос, включаем его. В процессе работы постоянно добавляем теплоноситель — насос не должен гнать воздух.

В процессе следим за манометром. Как только его стрелка сдвинулась с нулевой отметки — система заполнена. До этого момента ручные воздухоотводчики на радиаторах могут быть открыты — через них будет выходить воздух. Как только система заполнилась, их надо закрыть.

Далее начинаем поднимать давление — продолжаем насосом качать теплоноситель для системы отопления. Когда оно достигнет требуемой отметки, насос останавливаем, шаровый кран закрываем. Открываем все воздухоотводчики (на радиаторах тоже). Воздух выходит, давление падает. Снова включаем насос, докачиваем немного теплоносителя, пока давление не достигнет проектного значения. Снова спускаем воздух. Так повторяем до тех пор, пока их воздухоотводчиков не перестанет выходить воздух.

Используем насос для опрессовки

Заполняется система так же, как и в описанном выше случае. При этом насос используется специальный. Он обычно ручной, с емкостью, в которую заливается теплоноситель для системы отопления. Из этой емкости жидкость закачивается через шланг в систему. Взять его можно на прокат в фирмах, которые торгуют трубами для водопровода. В принципе, имеет смысл его купить — если использовать будете антифриз, его придется периодически менять, то есть снова надо будет заполнять систему.

Это ручной насос для опрессовки, с помощью которого можно закачать теплоноситель для системы отопления

При заполнении системы рычаг идет более-менее легко, при подъеме давления работать уже тяжелее. Манометр есть как на насосе, так и в системе. Следить можно там, где удобнее. Далее последовательность такая же, как описано выше: накачали до требуемого давления, спустили воздух, снова повторили. Так до тех пор, пока воздуха в системе не останется. После — тоже запускаем циркуляционник минут на пять (или систему целиком, если насос в котле), стравливаем воздух. Тоже повторяем несколько раз.

Наиболее распространенным теплоносителем в централизованных и автономных системах отопления является вода. Ее популярность объясняется общедоступностью, низкой стоимостью, экологической безопасностью, а также хорошими тепловыми характеристиками. Однако имеется и ряд существенных недостатков.

Наличие растворенных солей в воде приводит к образованию накипи на внутренних стенках радиаторов. В результате существенно снижается теплоотдача, уменьшается проходной диаметр радиаторов, что ухудшает циркуляцию теплоносителя.

Еще одним недостатком является достаточно высокая температура замерзания воды (0 °C). Замерзание воды приводит к разрушению радиаторов. Поэтому если в работе системы возможны перерывы, рекомендуется использовать незамерзающий теплоноситель для радиаторов отопления — антифриз.

Температура замерзания антифриза может достигать -65 °C. Этого достаточно для эксплуатации системы отопления практически в любых условиях. Кроме того, даже при замерзании он переходит в гелеобразное состояние, что не приводит к разрушительным последствиям для радиаторов.

Рабочая температура антифриза составляет порядка +75 °C, что также вполне соответствует параметрам большинства систем отопления. Использование антифриза благоприятно влияет на срок службы прокладок, уплотнителей и других неметаллических элементов системы.

Сегодня в системах отопления чаще всего применяются антифризы на основе этиленгликоля и пропиленгликоля. Этиленгликоль обладает оптимальными теплофизическими характеристиками, но является сильным токсином. Поэтому наиболее широкое применение получили антифризы на основе пропиленгликоля, который является безвредным веществом.

При использовании антифриза очень важно контролировать показатель его кислотности. Для большинства радиаторов рекомендован уровень pH 7-8. В случае его превышения металл радиатора может достаточно быстро подвергаться коррозии.

Совместимость различных видов теплоносителей с радиаторами

Все виды современных радиаторов отопления могут эксплуатироваться как с водой, так и с антифризами. Однако существует ряд факторов, которые необходимо учитывать при выборе теплоносителя и радиаторов отопления.

Качественные чугунные радиаторы являются менее требовательными к химическому составу теплоносителя благодаря значительной толщине своих стенок. Коррозия угрожает им только при превышении рекомендованного уровня pH теплоносителя. Кроме того, за счет низкой тепловой инерции зависимость теплоотдачи радиатора от температуры теплоносителя является небольшой. Эти факторы способствуют использованию любых теплоносителей в чугунных радиаторах.

Однако есть существенное ограничение, за счет которого антифриз очень редко применяется для этих приборов. Объем одной секции радиатора из чугуна может достигать 1,5 литров. Учитывая, сколько потребуется антифриза для заполнения системы, применение этого типа теплоносителя оказывается экономически нецелесообразным. Кроме того, чугунные батареи чаще всего применяются в централизованных системах отопления, где в качестве теплоносителя используется вода. С другой стороны, в таких системах большое значение имеет качественная водоподготовка для профилактики образования накипи на стенках радиаторов.

Чугунные радиаторы Ogint — яркий представитель данной категории радиаторов, совмещающий в себе современный дизайн и преимущества традиционных чугунных батарей. Радиаторы произведены в полном соотвествии с ГОСТ 31311-2005, распространяется гарантия 2 года.

Стальные радиаторы являются наиболее чувствительными к качеству теплоносителя. Для заливки в эти приборы применяется либо мягкая или дистиллированная вода, либо качественный антифриз. Этим же требованиям должен отвечать и теплоноситель для алюминиевых радиаторов.

Благодаря небольшому объему секций алюминиевых радиаторов для заполнения системы требуется минимальное количество теплоносителя. При использовании антифриза необходимо учитывать, что он обладает более высокой вязкостью. Поэтому для нормальной циркуляции насос должен работать с повышенной нагрузкой, что обуславливает более высокое максимальное рабочее давление теплоносителя. Необходимо контролировать, чтобы давление не превышало допустимый уровень для конкретного типа отопительных приборов.

Алюминиевые радиаторы Ogint предназначены в первую очередь также на работу с антифризом. На радиаторы распространяется гарантия 5 лет.

Биметаллические радиаторы можно назвать наиболее универсальными. Они рассчитаны на высокое рабочее давление и демонстрируют высокую устойчивость к коррозии. Они одинаково хорошо приспособлены к воде и к антифризу с уровнем рН 6,5-9,5. Для заполнения системы потребуется больше теплоносителя по сравнению с алюминиевыми радиаторами, что может обуславливать более высокий уровень затрат особенно при использовании антифриза. Однако эти расходы будут значительно меньше, чем в случае с чугунными радиаторами.

Биметаллические радиаторы отопления Ogint — качественные отопительные приборы с современным дизайном и гарантией от изготовителя 10 лет. Батареи не чувствительны к типу теплоносителя и могут эксплуатироваться как с водой, так и с антифризом.

Важным замечанием при использовании в качестве теплоносителя антифриза является необходимость применения высококачественных межсекционных паронитовых и силиконовых прокладок . Это требование применимо ко всем типам радиаторов. Антифриз отличается высокой текучестью. Поэтому при использовании недостаточно качественного уплотнения могут возникать утечки.

К.т.н. Я.М. Щелоков, доцент кафедры «Энергосбережение», УГТУ-УПИ, г. Екатеринбург

Перед персоналом любого энергоисточника возникает комплекс задач по организации надежной и экономичной работы тепловых энергоустановок. К настоящему времени эти требования сформулированы в правилах устройства и эксплуатации различных энергетических установок . Конечная цель при этом - не допускать возникновения коррозии металла и/или образования накипи, отложений и шлама на теплопередающих поверхностях оборудования и трубопроводов в котельных, системах теплоснабжения за счет организации соответствующего водно-химического режима.

Принято считать, что достижение необходимого водно-химического режима работы энергоустановок возможно посредством обеспечения соответствующих концентрационных показателей воды, необходимых для обеспечения ее качественной и количественной характеристик .

Однако все попытки распространения этого технологического условия на водно-химические режимы тепловых сетей приводили чаще всего к отрицательным результатам по обеспечению как их надежной работы , так и необходимых экономических показателей .

Сложившееся противоречие было также подтверждено и в , где подчеркивается, что, по мнению теплохимиков, настало время реально оценить все аспекты эксплуатации тепловых сетей и, если это окажется необходимым, пересмотреть нормы их проектирования и эксплуатации.

О настоящей необходимости коренного пересмотра сложившихся схем теплоснабжения было подчеркнуто также и в . Именно в данной работе сделана попытка комплексного рассмотрения проблемы организации водно-химических режимов работы систем теплоснабжения, т.е. отопления и горячего водоснабжения (ГВС). Здесь А.П. Баскаковым приведены основные понятия химии воды. Отмечено, что, исходя из концентрационных показателей качества воды, обеспечение нормативных требований к водно-химическим режимам наиболее возможно в двух случаях .

1. Использование в качестве подпиточной химически чистой (нейтральной) воды, где могут распадаться на ионы менее одной из каждых 10 млрд молекул. На настоящий период наиболее близка по своему составу к нейтральной -обессоленная вода.

2. Использование так называемой «стабильной» воды, которая по своему определению не выделяет и не растворяет карбонат кальция, являющийся основой всякого рода отложений.

На примере Дании использование условно нейтральной воды в системе теплоснабжения вполне возможно (табл. 1).

Таблица 1. Показатели подпиточной воды для систем теплоснабжения (Дания).

Но при этом следует обратить внимание на недопустимость в системах теплоснабжения использования алюминия, который подвергается коррозии при pH выше 8,7.

Возможность перехода на использование «нейтральной» воды в данном случае вызвана тем, что в системах теплоснабжения Дании средние потери воды составляют не более 0,15% в сутки, т.е. не более 1,5 л на каждый м3 воды (поданным HydroX).

В условно закрытых системах отопления, с вероятностью несанкционированных отборов воды, и тем более для систем с открытым водоразбором, применение даже просто умягченной воды становится экономически не реальным.

Что касается стабильности воды (по CaCO3), то теоретически это возможно только при неизменном температурном режиме работы системы теплоснабжения. Данное условие не выполнимо, по крайней мере, для водяных систем. Более того, поданным ВТИ в некоторых тепловых сетях наблюдается значительная (до 20-25 ОC) разница температур уже в подающих линиях ее магистралей.

То есть по ряду объективных (динамика температуры теплоносителя, климатические условия и др.) и субъективных (объемы утечек сетевой воды, квалификация обслуживающего персонала и др.) факторов, как правило, невозможно обеспечить надежную работу отечественных тепловых сетей только за счет поддержания соответствующих концентрационных показателей воды.

Именно поэтому в подробно проанализированы результаты работ за последние 40-50

лет по созданию аппаратных устройств, режимных мероприятий и др. по предотвращению накипеобразования и коррозии в системах теплоснабжения.

Проведено сравнение таких методов обработки воды как ионный обмен (химический метод), стабилизационная обработка воды (органические фосфонаты, акрилаты и др.), безреагентная противонакипная обработка воды (магнитная, ультразвуковая и др.) и т.д.

Отмечено, что принципиальной особенностью ионного обмена является необходимость строго выдерживать пропускную способность катионитовых фильтров по подпиточной воде, своевременно и качественно выполнять все технологические операции. С другой стороны, у системы отопления и ГВС любого типа регулярно или периодически требуются изменения расхода подпиточной воды в широком диапазоне -нередко в десятки раз. То есть эти два технологических процесса - ионный обмен и система водяного теплоснабжения, тем более открытого, - практически несовместимы. И все попытки их объединить неизбежно связаны с необходимостью хотя бы периодического питания систем отопления и ГВС сырой водой со всеми вытекающими отсюда неприятными последствиями. Важно отметить, что этот метод водоподготовки является пассивным в отношении уже имеющейся накипи, т.е. все «проскоки» солей жесткости и перерывы в работе ионообменных фильтров (подпитка напрямую) приводят к постепенному увеличению трудноудаляемых отложений . И даже в условиях систем теплоснабжения Дании требуется дополнительно вводить специальные реагенты, преобразующие соли жесткости в шлам .

Неслучайно и нередко вопреки существующим нормам проектирования и эксплуатации на многих ТЭЦ России уже более 10 лет остановлены все установки водоподготовки для теплосетей и дозируется только комплексон (органические фосфонаты) , а в котельных используется та же стабилизационная обработка воды и/или безреагентные методы .

При этом в обращается внимание на наличие определенных проблем при использовании так называемых «нехимических» методов водоподготовки, куда некоторые авторы относят и обработку воды комплексонами . Вызвано это тем, что количество вводимого реагента значительно ниже стехиометрического состава.

Тем не менее, в определенных температурных режимах образования отложений не происходит. И этот эффект достигается не за счет удаления из воды накипеобразующих элементов, а подавляются их накипеобразующие свойства . При этом одновременно снижается коррозионная активность воды, ингибируется поверхность металла и постепенно удаляются ранее имевшиеся отложения (табл. 2).

Таблица 2. Данные анализов сетевой воды системы теплоснабжения с открытым водоразбором до и после применения реагента СК-110 .

Да, этот метод «не совсем химический», а есть комплекс физико-химических процессов. Причем у каждого из них свои стехиометрические соотношения. Но, на ряде конструкций котельного и теплообменного оборудования при определенных режимах их работы, эти стехиометрические соотношения не обеспечиваются.

В большинстве случаев вызвано это отказом пересмотреть сложившиеся нормы проектирования и эксплуатации этого оборудования . От себя заметим, что изменить здесь ситуацию возможно только отменой существующего в

ПТЭ разрешения заводам-изготовителям самостоятельно устанавливать показатели (нормы) качества воды для тепловых энергоустановок. Пока это разрешение сохраняется, будут и далее упрощаться гидравлические схемы котлов, снижаться скорости движения воды в трубах, в экранных контурах и т.д., и т.п. .

Хотя и в этой сложившейся схеме развития конструкций котлов на максимальное упрощение их гидравлических характеристик появились реальные позитивные изменения. Это водогрейные котлы со встроенными теплообменниками , переход на двухконтурные схемы систем теплоснабжения и др.

В заключение следует отметить, что проблемы, затронутые в рассматриваемом здесь издании , получили дальнейшее развитие в работе .

Литература

1. ПБ 10-374-03. Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов. - Спб.: Изд-во ДЕАН, 2003.

2. Правила технической эксплуатации тепловых энергоустановок. - СПб.: Изд-во ДЕАН, 2003.

3. Копылов А.С., Лавыгин В.М., Очков В.Ф. Водоподготовка в энергетике: Учебное пособие для вузов. - М.: Изд-во МЭП. 2003.

4. Щелоков Я.М. О схемах подготовки воды для систем тепло-водоснабжения // Промышленная энергетика. 1991. № 1.

5. Белоконова А.Ф. Результаты внедрения новой технологии подготовки подпиточной воды для тепловых сетей с открытым водоразбором//Электрические станции. 1997. №6.

6. Федосеев Б. С. Современное состояние водоподготовитель-ных установок и водно-химических режимов ТЭС // Теплоэнергетика. 2005. № 7.

7. БаскаковА.П., Щелоков Я.М. Качество воды в системах отопления и горячего водоснабжения: Учебное пособие. - Екатеринбург: УГТУ-УПИ. 2002.

8. Байбаков С.А., Тимошкин А.С. Основные направления повышения эффективности тепловых сетей // Электрические станции. 2004. № 7.

9. Оле Кристенсен, Свенд Андерсен. О системах водоподготовки на ТЭЦ в Дании // Новости теплоснабжения. 2002. № 10.

10. Резник Я.Е. О «нехимических» методах обработки воды // Энергосбережение и водоподготовка. 2006. № 5.

11. Щелоков Я.М. О техническом регламенте безопасной эксплуатации тепловых энергоустановок // Промышленная энергетика. 2006. № 4.

12. Водогрейные котлы с кипящей водой низкого давления со встроенными теплообменниками / К. А. Жиделов, В.Ф. Киселев, В.Б. Кулемин, В.В.Проворов, Н.М. Сергиенко // Новости теплоснабжения. 2006. № 10.

13. Водное хозяйство промышленных предприятий: справочное издание: Книга 3/В.И. Аксенов, Я.М. Щелоков, Ю.А. Галкин, И.И. Ничкова, М.Г. Ладыгичев. М.: Теплотехник. 2007. 368 с.

Теплоносителем называется жидкость, которая движется по контуру теплообменного оборудования в системах отопления и кондиционирования и служит для осуществления теплообмена.

Из чего состоит теплоноситель?

В состав современного устройства входит основное вещество (этиленгликоль, реже пропиленгликоль), вода, в которой он растворен и пакет присадок-ингибиторов.

Почему в качестве основного вещества в теплоносителях используется этиленгликоль?

Лучшие теплоносители изготовляются на основе этиленгликоля, потому что это вещество отвечает требованиям, которые предъявляются к антифризам:
- низкая температура замерзания (до -65);
- высокая температура кипения (+115);
- высокая температура воспламенения;
- стабильность теплофизических свойств.

Есть ли у этиленгликоля недостатки?

Когда говорят о минусах применения этиленгликоля в теплоносителях, то, как правило, имеют в виду токсичность этого вещества. Действительно, этиленгликоль ядовит, и его смертельная доза не превышает 120 мл. Однако при соблюдении эксплуатационных требований и герметичности контура можно избежать протечек антифриза. Раствор, обогащенный специальным присадками, не оказывает агрессивного воздействия на резину. Соответственно, уплотнения не разрушаются, контур остается герметичным, и теплоноситель не вытекает. Это особенно важно, потому что этиленгликоль обладает высокой (выше, чем у воды) текучестью.

От чего зависит температурный диапазон использования теплоносителя?

Чем выше концентрация этиленгликоля в теплоносителе, тем ниже температура кристаллизации антифриза и тем выше температура его кипения. Если эксплуатационные условия позволяют, готовые антифризы можно разбавлять (увеличивать долю воды в растворе), чтобы расходовать продукт более экономно. Однако установлено, что температура кристаллизации этиленгликоля в чистом виде составляет лишь -12 С, и наиболее эффективными (самый низкий порог кристаллизации) считаются теплоносители, на 70% состоящие из гликоля. В то же время, антифризы на основе этиленгликоля даже при температуре ниже порога кристаллизации не разрушает контур.

Почему в теплоносителях используется пропиленгликоль?

Пропиленгликоль уступает этиленгликолю в теплофизических свойствах примерно на 20%. Однако на основе этого вещества производят теплоносители для теплообменного оборудования в фармацевтической и пищевой промышленности, а также для отопления и кондиционирования некоторых жилых объектов.

Каким требованиям должна соответствовать вода, в которой растворяют этиленгликоль?

Теплоносители для отопления должны изготавливаться из очищенной, обессоленной, дистиллированной воды. В противном случае в процессе эксплуатации антифриза на стенках контура образуются солевые отложения (накипь).

Зачем в теплоноситель добавляют присадки?

Этиленгиколь-жидкость довольно агрессивная и для того чтобы снизить коррозионную активность в теплоносители добавляют пакет специальных присадок. Агрессивная жидкость, этиленгликолевый раствор оказывает на металлические части контура разрушающее воздействие. Гликоль в процессе распада, в особенности под воздействием высоких температур, образует органические кислоты. Они насыщают теплоноситель и изменяют его рН. Нейтрализовать эти кислоты могут только специальные ингибиторы. В противном случае металлическая поверхность не будет защищена от коррозийной активности антифриза.

Каким образом действуют присадки в теплоносителях?

1. Ингибиторы покрывают внутреннюю поверхность слоя, концентрируясь на очагах коррозии. Защитная пленка не дает теплоносителю проявлять свою коррозийную активность.
2. Присадки понижают кислотность раствора, поскольку служат своего рода буфером для органических кислот.
Нюансы действия ингибиторов зависят от типов присадок.

Какие присадки используются в теплоносителях?

В зависимости от того, какие добавки имеются в антифризе, теплоносители делятся на три группы.
1. Традиционные, где качестве ингибиторов используются неорганические вещества: силикаты, фосфаты, амины, нитраты, бораты.
2. Гибридные теплоносители. Присадки - органические и неорганические вещества.
3. Карбоксилатные теплоносители, где ингибиторами являются карбоксилаты: соли карбоновых кислот.

Влияют ли присадки на теплофизические свойства теплоносителя?

Да, косвенным образом, и чем эффективнее ингибитор, тем меньше наслоений образуется на стенках контура, а следовательно, от качества присадок в теплоносителе зависит теплообмен в системе.

Влияют ли присадки в антифризе на токсичность этиленгликоля?

Нет, независимо от качества ингибиторов, антифризы на основе этиленгликоля остается ядовитым веществом, и допустить попадание которого в организм человека и животных нельзя.

Каково процентное соотношение различных компонентов теплоносителя?

Доли воды, гликоля и присадок в теплоносителе зависят от его марки. В антифризах, предназначенных для использования в суровом климате, например, «Гольстфрим-65» для вашего дома -65», доля этиленгликоля составляет 63%, а воды - 31%. Оставшиеся 6% - ингибиторы коррозиию
Готовые теплоносители для более высоких температур кристаллизации, например, «Гольфстрим-30», на 46% состоят из гликоля и на 50% - из воды, присадки составляют лишь 4% раствора.

Почему необходима замена теплоносителя?

В процессе эксплуатации теплофизические свойства антифриза ослабевают. Выработка ресурса может произойти как в течение нескольких месяцев (негликолевые теплоносители), так и за 2-5 лет (традиционные гликолевые антифризы)
Так или иначе, но теплообмен в контуре со временем ухудшается, и причиной тому служит также образование различных наслоений в контуре: продуктов коррозии, продуктов распада гликоля, силикатного осадка в виде геля. Это негативно сказывается на теплопередаче, и к тому же, если продукты коррозии имеются в самом теплоносителе, то его свойства резко ухудшаются. Темпы данных процессов тоже зависят от марки антифриза.

Каким образом осуществляется замена теплоносителя?

Независимо от частоты замены антифриза, перед заливкой нового, контур тщательно промывается от вышеуказанных отложений. Для этого существуют специальные моющие жидкости для теплоносителей
Чем качественнее был антифриз, тем меньше отложений остается на стенках контура и, соответственно, тем проще будет его очистить. Затем производится промывка водой, и остатки наслоений, антифриза и моющей жидкости удаляются. Использованный теплоноситель утилизируется, а вместо него контур наполняют новым антифризом.

Каковы продукты распада этиленгликоля в составе теплоносителя?

1. Гликолевая кислота: агрессивная высокотоксичная субстанция.
2. Глиоксиловая кислота.
3. Щавелевая кислота: ядовита и обладает самой высокой коррозийной активностью по сравнению с другими перечисленными кислотами.
4. Муравьиная кислота.

Почему в качестве теплоносителя нельзя использовать этиленгликоль в чистом виде?

Неразбавленный этиленгликоль имеет более высокую температуру кристаллизации, как это уже отмечалось выше, и поэтому наиболее эффективным теплоносителем будет этиленгликоль, разбавленный водой в нужных пропорциях.
Кроме того, этиленгликоль без ингибиторов - чрезвычайно агрессивная жидкость. Поэтому использование чистого этиленгликоля в качестве теплоносителя ведет к разрушению контура, а также снижению срока службы самого антифриза.
Сырьевой этиленгликоль (ГОСТ 19710) - это лишь материал для изготовления антифриза.

Какие параметры теплоносителя изменяются в зависимости от концентрации основного вещества в растворе?

С увеличением концентрации этиленгликоля до определенного уровня растет его морозостойкость и температура кипения; при повышении температуры вязкость падает, но чем концентрированнее раствор, тем она выше. То же можно сказать и о плотности теплоносителя: чем больше процентная доля гликоля, тем раствор плотнее, однако с увеличением температуры плотность уменьшается.
Теплоемкость антифриза тоже зависит от того, насколько он разбавлен. Чистая вода, хотя и обладает небольшим температурным диапазоном, в качестве антифриза, демонстрирует высокую теплоемкость, которая не сильно различается на всем его протяжении и колеблется в районе 4,2 кДж/кг К.
У гликолевых теплоносителей теплоемкость падает с увеличением концентрированности раствора и увеличивается с ростом температуры. Так, антифриз, разбавленный водой наполовину, будет иметь большую теплоемкость, чем разбавленный на 20%. Однако температурный диапазон, в котором теплоноситель можно использовать, в первом случае будет уступать.
Что касается теплопроводности, то зависимость ее от концентрации антифриза довольно необычна. Если доля чистого (готового) антифриза в растворе превышает определенный процент (в районе 40%), то с увеличением температуры теплопроводность будет падать.
При этом, чем концентрированней теплоноситель, тем более резким будет уменьшение теплоемкости. Если же доля антифриза ниже данного уровня, то теплопроводность, напротив, будет расти с увеличением температуры. Чем сильнее разбавлен раствор, тем выше его теплопроводность.
С увеличением концентрации теплоносителя растут и коэффициент объемного расширения, и относительный коэффициент теплопередачи, при этом, чем выше температура, тем выше и эти показатели. Что касается давления пара, то оно растет с увеличением температуры и падает с увеличением концентрации

Какие параметры проверяются в ходе эксплуатации теплоносителя?

Для того, чтобы система отопления исправно работала, важно, чтобы контур не был поврежден и свойства теплоносителя соответствовали определенному уровню.
В ходе ревизий и проверок измеряются:
- коррозийная активность антифриза, в том числе определяются скорость коррозии, ее потенциал и виды общей и локальной коррозии;
- плотность теплоносителя;
- резерв щелочности;
- водородный показатель;
- температура кипения и кристаллизации теплоносителя;
- концентрация этиленгликоля в растворе;
- доля воды в антифризе;
- содержание присадок в теплоносителе;
- рН раствора.

Какие методы используются для контроля состояния теплоносителя?

Для проведения необходимых измерений специалисты прибегают к газовой и газо-жидкостной хроматографии, рефрактометрии, рН-метрии, спектрофотометрии, химическому, кулонометрическому, атомно-адсорбционному анализу, коррозийным испытаниям.

Какой показатель рН является оптимальными для теплоносителя?

рН теплоносителя следует поддерживать на уровне 7,5-9,5. В кислотной среде (рН<5) антифриз склонен к общей коррозии: равномерной и неравномерной. В щелочной среде (рН>9) сильнее проявляется локальная коррозия: язвенная, щелевая и другие виды.

Почему вода является неэффективным теплоносителем?

Использование воды в качестве антифриза нежелательно по следующим причинам:
- Вода обладает высокой температурой замерзания, что не позволяет использовать ее как теплоноситель в холодное время года. При замерзании вода разрушает контур.
- Высокая коррозийная активность воды сокращает эксплуатационный срок оборудования.
- Использование неочищенной воды в качестве антифриза приводит к образованию солевых отложений на стенках, а обессоленная вода обладает повышенной коррозийной активностью. В результате, теплопередача ухудшается, оборудование быстрее приходит в негодность и приходится с повышенной частотой осуществлять замену теплоносителя и промывку контура от отложений.

Можно ли смешивать различные теплоносители?

Любые антифризы без предварительной проверки на совместимость смешивать не рекомендуется. В случае если химические основы пакетов присадок ТН различные, то это может привести к частичному их разрушению и как следствие к снижению антикоррозионных свойств.
ТН "Гольфстрим" нежелательно смешивать с ТН имеющим фосфатную основу!

Необходимо ли разбавлять теплоноситель "Гольфстрим 65"?

Обязательно! Так как разбавление ТН водой кроме экономии для потребителя позволяет повысить теплоотдачу, уменьшить плотность смеси и улучшить ее циркуляцию по системе. Так же уменьшается вероятность нагара на ТЭНах или в области горелок и проникающая способность антифриза, которая существенно выше, чем у воды.
Оптимальным для Центрального региона считается разбавление ТН на -25-30 ºС, для электрокотлов на -20-25 ºС. Для Северных регионов соответственно уровень должен быть на 5-10 ºС ниже! Даже если температура опустится ниже указанных параметров, разрушение системы исключено, так как ТН не расширяется. Он превращается лишь в желеобразную массу, которая снова становится жидкой при повышении температуры.

Какой водой лучше разбавлять теплоноситель?

В идеале ТН лучше разбавлять дистиллированной водой, в которой отсутствуют соли кальция и магния, так как именно они при нагревании кристаллизируются и образуют накипь. К примеру, накипь толщиной 3мм уменьшает теплоотдачу на 25% и система требует больших энергозатрат. В ТН "Гольфстрим" имеется специальная присадка, которая обеспечивает нормальную работу при разбавлении обычной водопроводной водой (не более 5 ед. жесткости). Для информации: вода из скважины, если не предусмотрена система умягчения, может иметь жесткость 15-20 ед.

Можно ли использовать "Гольфстрим" в системах с оцинкованными трубами?

Любой теплоноситель-антифриз на гликолевой основе, в том числе и импортный, не может защищать оцинкованные покрытия! Возможные проблемы (металлизированная взвесь, а потом труднорастворимые осадки) зависят от того, какой объем занимает такая разводка. Однако следует знать, что даже горячая вода (свыше 70 ºС) тоже смывает цинк, правда значительно медленнее.

Что лучше использовать для герметизации соединений?

Можно использовать герметики, стойкие к гликолевым смесям (например "Гермесил", LOCTITE и "ABRO") или шелковистый лен, но без подмазки масляной краской.

Есть ли обязательные правила, которые следует учесть при проектировании системы, если она будет работать на теплоносителе?

Так как ТН на гликолевой основе более вязкие, необходимо устанавливать циркуляционные насосы более мощные, чем при работе на воде (по производительности на 10%, по напору - на 50-60%).
При выборе расширительного бака следует учесть, что коэффициент объемного расширения ТН "Гольфстрим" (как и других теплоносителей) на 15-20% больше, чем на воде (вода = 4,4 х 10 -4 , а смесь ТН и воды: на -20 ºС = 4,9 х 10 -4 , на -30 ºС = 5,3 х 10 -4).
Как вывод: расширительный бак не должен быть менее 15% объема системы.
Максимальная тепловая мощность котла при работе на ТН составит примерно 80% его номинала.

Может ли теплоноситель стать причиной завоздушивания системы?

ТН "Гольфстрим" не влияет на образование пустот, заполненных кислородом или газообразованиями. Причины следует искать в ошибках проектирования или монтажа оборудования: маленький расширительный бак, гальванический эффект несовместимых элементов, неверно выбранные места установки воздухоотводчиков, неправильная настройка термостатов и т.д.

К чему приводит перегрев ТН "Гольфстрим" и как его избежать?

При длительном перегреве начинается термическое разложение присадок и самого гликоля. ТН становится темно-коричневого цвета, появляется неприятный запах, образуются осадки. Зачастую на ТЭНах образуется нагар, который становится причиной выхода их из строя.
С целью предотвращения нагара необходимо:
- при разбавлении ТН не надо "гнаться" за температурой замерзания, оптимально готовые растворы должны быть на -20 -25 ºС; максимум -30-35 ºС;
- установить более мощный циркуляционный насос;
- ограничивать температуру ТН на выходе из котла - 90 ºС, а для настенных -70 ºС;
- в холодное время года нагрев ТН осуществлять постепенно, не включая котел на полную мощность.

Влияет ли теплоноситель, заполняющий систему отопления (вода или антифриз), на выбор циркуляционного насоса для этой системы?

Да, влияет. Т.к. применяемые жидкости имеют различную вязкость (вязкость антифриза выше вязкости воды).

Что может быть применено в качестве теплоносителя в системе отопления?

В качестве теплоносителя для систем отопления может использоваться либо вода, либо специальный антифриз (низкозамерзающий теплоноситель). Если нет опасности размораживания системы отопления вследствие прекращения работы котла (из-за перебоев в подаче электроэнергии, из-за падения давления газа или по другим причинам), то систему можно заполнить водой. Лучше если это будет вода дистиллированная. При этом желательно, чтобы в воде были специальные присадки способные "продлить жизнь" системе отопления (ингибиторы коррозии и т.д.).
В случае же, если размораживание системы возможно, то стоит рассмотреть вариант с применением теплоносителя -это должен быть не автомобильный тосол, трансформаторное масло или этиловый спирт, а низкозамерзающий теплоноситель, специально разработанный для систем отопления. Надо помнить, что теплоноситель должен быть пожаробезопасным и не содержать в своем составе добавок недопустимых к применению в жилых помещениях.

Каков срок службы теплоносителя?

Если говорить о продолжительности службы теплоносителя, то антикоррозионные свойства антифриза рассчитаны на 5 лет непрерывной работы или 10 отопительных сезонов.

Как тип теплоносителя (вода или антифриз) влияет на выбор радиаторов?

Да, т.к. теплоемкость теплоносителя примерно на 15-20% ниже, чем у воды (т.е. он хуже накапливает тепло и хуже отдает его), то при проектировании системы отопления с теплоносителем радиаторы следует выбирать более мощные