Россия – самая холодная в мире страна. Подавляющий процент ее территории географически располагается в умеренных, субполярных и полярных широтах. В результате для большинства населения нашей необъятной Родины продолжительность отопительного сезона составляет не менее полугода.
Неудивительно, что номенклатура всевозможных отопительных систем, тестируемых россиянами, огромна – традиционные дровяные, угольные, газовые, мазутные, электрические, геотермальные и даже солнечные. Но, несмотря на все это разнообразие, выбор конкретного типа теплоносителя довольно ограничен – воздух, пар или жидкость.
Причем первые два варианта используются в основном для обогрева крупных производственных и общественных помещений. Для бытовых систем отопления альтернативы жидкости не существует. Только такое агрегатное состояние теплоносителя способно обеспечить достаточную эффективность и экономичность обогрева при сравнительной простоте обслуживания и безопасности.
Увы, все это вовсе не означает, что проблема выбора теплоносителя отсутствует. Да, практически любая жидкость способна перенести тепловую энергию от одной точки (котельное оборудование) к другой (радиатор отопления, система теплого пола, конвектор). Однако этого недостаточно. Потому каждый владелец автономной системы отопления хочет добиться от нее максимально возможной эффективности, надежности и безопасности. Таким образом, к теплоносителю предъявляется ряд важных требований.
Что такое теплоноситель?
Теплоноситель – это вещество, которое передает тепловую энергию от источника к потребителям. Для этого используется пар (воздушные системы отопления) или жидкость (жидкостные или водяные системы отопления). В частных домах больше распространен последний вариант. Теплоноситель нагревается котлом и передается по магистралям к радиаторам или к системам теплого пола. Движение жидкости по системе обеспечивается насосом или самотеком (самотечные системы отопления).
В жидкостных системах отопления в качестве теплоносителя может использоваться обычная вода или антифриз («незамерзайка»). Последние представлены пропиленгликолем и этиленгликолем. Также есть и более экзотические варианты: раствор глицерина, растворы солей, трансформаторное масло и др.
Рассмотрим основные требования к теплоносителям для систем отопления.
- Инертность по отношению к инженерному оборудованию.Теплоноситель должен обладать низкой коррозионной активность и не вступать в химические реакции с трубами, шлангами, запорной арматурой, резиновыми прокладками, деталями котла и др.
Образование ржавчины в радиаторах и трубах снижает эффективность оборудования. Теплоотдача снижается, что приводит к перерасходу топлива. Также частицы ржавчины могут попасть в насос и повредить его.
- Хорошая текучесть. Жидкость не должна быть вязкой или густой, в противном случае теплоноситель будет медленно перемещаться по трубам и быстро терять тепло. На прокачку такой массы насос будет тратить больше энергии.
- Минимальное температурное расширение. Различные вещества могут расширяться при нагреве и охлаждении. Если здание эксплуатируется сезонно в качестве дачи, турбазы или склада, а на время отсутствия хозяев система отопления полностью отключается, то следует исключить в качестве теплоносителя вещества с большим расширением при замерзании.
- Высокая теплоемкость. Эта характеристика отражает способность вещества накапливать энергию при нагреве и отдавать при остывании. Чем выше теплоемкость жидкости, тем эффективнее работает система отопления.
- Текучесть. В системах отопления есть много соединений, которые могут стать потенциальными местами протечки.
- Безопасность – особенно этот параметр актуален для открытых систем, где расширительный бак находится на чердаке, а теплоноситель из него может испаряться. Также желательно, чтобы вещество не было горючим, при протечке это может стать причиной пожара. Именно поэтому не рекомендуется в частных домах в качестве теплоносителя использовать трансформаторное масло.
Применение охлаждающих жидкостей
С выбором антифриза особых сложностей обычно не возникает. Но при его использовании возникают некоторые особенности.
При приготовлении раствора охлаждающей жидкости и концентратов необходимо выполнять требования пропорции.
Антифриз необходимо заменять по мере необходимости или по графику технического обслуживания, если замена не требуется во время ремонта двигателя. Нельзя смешивать различные по свойствам и виду охлаждающие жидкости, так как могут возникнуть неисправности системы охлаждения.
Если неизвестна марка залитого в двигатель антифриза, то лучше его весь слить, и приобрести новый антифриз. Нежелательно смешивать разные марки антифриза, так как разные наборы присадок обладают разными свойствами, и в итоге химических реакций возникнет их разбалансировка. При смешивании разных реагентов возможно возникновение неисправностей и осадка балласта, поломка водяной помпы, перегрев двигателя, засорение охлаждающей системы, капитальный ремонт силового агрегата. Не стоит экономить на покупке антифриза, так как ремонт двигателя обойдется гораздо дороже.
Антифриз для двигателя автомобиля продается в готовом или концентрированном состоянии. Многие автолюбители привыкли приобретать концентрат, чтобы самому делать раствор в необходимой пропорции. Но нельзя забывать, что для разведения раствора необходима только дистиллированная вода, а пропорция должна определяться температурой замерзания. Каждый раз необходимо пользоваться только инструкцией изготовителя концентрата.
Вода в качестве теплоносителя для системы отопления частного дома
Вода – самый доступный теплоноситель, но использовать его можно не всегда. По техническим параметрам она превосходит любой антифриз, но ее недостатки для многих домовладельцев перечеркивают все достоинства.
Преимущества воды как теплоносителя
- Совместимость с отопительным оборудованием. Конденсатные котлы проектируются для работы на воде. Все параметры действительны только при работе на этом теплоносителе. Теплообменники котлов имеют небольшой диаметр трубок, поэтому при использовании антифриза со временем они могут забиваться присадками и другими продуктами разложения компонентов жидкости. По этой причине заливка антифриза обнуляет гарантию на оборудование у большинства производителей котлов.
Некоторые производители котлов допускают использование антифриза с сохранением гарантийного обслуживания, но в этом случае можно использовать только рекомендованные бренды теплоносителей.
- Мощность отопительных приборов. У радиаторов этот параметр зависит от теплоемкости теплоносителя. У воды он получается выше на 15 – 20% по сравнению с антифризами.
Мощность радиатора можно рассчитать по формуле W=c*Q*(t2-t1), где с – теплоемкость носителя, Q – расход жидкости в литрах за час, t2 и t1 – разница температур. Также при расчете количества радиаторов на помещение важно учитывать, что параметр мощности прибора на упаковке указан для работы на воде.
- Вода не требует замены. Незамерзающие теплоносители требуют замены каждые 5 лет. Некоторые производители выпускают составы, которые могут прослужить до 10 лет. Замена антифриза и промывка системы – трудоемкая процедура, которая потребует привлечения специалистов и значительных расходов. При этом полностью удалить незамерзающий носитель практически невозможно.
Такая недолговечность антифризов связана с присадками, которые присутствуют в их составе. Эти добавки снижают коррозионную активность, чтобы вещества не наносили вред отопительному оборудованию. Со временем присадки разлагаются и выпадают в осадок, после чего этиленгликоль и пропиленгликоль начинают вступать в реакцию с металлом.
- Воду нельзя подделать. Вероятность покупки контрафактной продукции при использовании воды стремится к нулю. Существует только вероятность приобретения обычной воды под видом дистиллированной. При использовании антифриза возможность залить контрафактную жидкость выше.
- Безопасность. Вода не относится к группе токсичных веществ, не выделяет вредных испарений и утилизируется без больших затрат. Безвредность для человека делает воду единственно возможным теплоносителем для открытых самотечных систем.
Недостатки воды
Главный недостаток воды заключается в ее замерзании при 0 градусов. Когда жидкость превращается в лед, она увеличивается в объеме на 10% и может разорвать трубы. Это означает, что в любом здание, где температура опускается ниже температуры замерзания, нельзя использовать воду в качестве теплоносителя. К таким постройкам относятся дачи, турбазы, кемпинги и др. Ситуаций, когда хозяина нет дома, и он не может контролировать работу своей системы отопления, можно придумать много.
Также неправильно подготовленная вода может приводить к порче отопительного оборудования: коррозия, отложение солей.
Какую воду можно использовать для систем отопления?
Вода для систем отопления должна удовлетворять требованиям по двум параметрам: по жесткости и по кислотности, также в ней не должно быть песка, или других крупных частиц. За кислотность отвечает показатель pH, в норме он должен составлять 7 единиц. Значения от 1 до 6 соответствуют кислоте, а от 8 до 13 – щелочи. Кислотная или слабокислотная жидкость в замкнутой системе стремится повысить свой pH до нормального, для этого поглощает металлы из окружающей среды. Это приводит к разрушению труб и элементов котла.
Жесткость отражает количество солей, растворенных в жидкости и выражается общей минерализации раствора. При повышении температуры эти вещества выпадают в виде накипи. Накопление отложений на внутренних частях оборудования может привести к его поломке.
Если система отопления закрытого типа, и новая жидкость в нее не поступает, то в изначальном количестве воды будет слишком мало солей, чтобы забить теплообменник.
- Водопроводная вода – имеет нормальный pH, но в некоторых регионах содержать большое количество солей. За несколько циклов прохода через систему отопления жесткость снижается, так как часть солей выпадает в осадок и откладывается на теплообменнике. При запуске это не навредит, но доливать в такую систему воду из водопровода или колодца не рекомендуется, так как отложений может стать больше.
- Кипяченая вода – отличается от обычной водопроводной меньшей минерализацией раствора. При этом кипятить большие объемы проблематично.
- Бутилированная питьевая вода имеет нормальную кислотность и допустимый для человека уровень минерализации. Благодаря этому не оставляет накипи и безопасна при дозаливке системы.
- Дистиллированная вода – не содержит минеральных примесей, но обладает уровнем pH от 5,4 до 6,6, что не соответствует нормально кислотности. Некоторые производители котлов не рекомендуют использовать дистиллированную воду из-за вероятности появления коррозии.
Антифризы для систем отопления
Если у хозяина нет возможность постоянно следить за отоплением в доме, отсутствует телеметрия и дистанционное управление работой котла, то в систему заливают незамерзающий теплоноситель.
Раствор этиленгликоля
Вещество относится к спиртам, поставляется в виде концентрата. Для заливки в системы отопления этиленгликоль необходимо развести водой в пропорциях 50/50 или 40/60. Смесь замерзает при температуре до -65 градусов. Замораживание не приводит к значительному расширению (1,5% у этиленгликоля, 10% у воды), поэтому теплоноситель не наносит вреда отопительной системе. При пониженных температурах повышается вязкость вещества. Верхний температурный порог составляет 108 – 110 градусов, при таких показателях этиленгликоль вспенивается.
В качестве теплоносителя этиленгликоль нельзя использовать в чистом виде из-за высокой коррозионной активности. В системы отопления следует заливать специализированные составы с ингибиторами коррозии. Они обычно входят в состав антифризов для систем отопления
Присадки имеют определенный срок службы (обычно 5 лет), после которого коррозионные свойства этиленгликоля начинают проявляться и разрушать металлические элементы системы. Также к концу этого срока вещество становится густым и может забивать трубки в котле.
Этиленгликоль относится к горючим веществом и является умеренно токсичным (3 класс). Летальная доза составляет 1,5-5 мл/кг массы тела. Пары не так токсичны, но при систематическом попадании в организм могут нанести вред здоровью. При этом попадание этиленгликоля в организм из закрытой системы отопления маловероятно, в открытых сетях использование такого антифриза не рекомендуется.
Присадки держатся в определенном количестве этиленгликоля, если его концентрация снижаются, то присадки начинают выпадать. Теплоноситель можно разводить только до минимальных значений, указанных производителем.
В случае аварии в системе отопления следует увести из помещений с протечками теплоносителя детей и домашних животных, чтобы исключить попадание вещества внутрь организма.
По нормативам использование этиленгликоля не допускается в государственных и муниципальных учреждениях (школах, больницах, детских садах, поликлиниках и др.).
Раствор пропиленгликоля
Как и этиленгликоль относится к двухкомпонентным спиртам. Продается не в виде концентрата, а уже в разбавленным. При содержании 54% вещества замерзает при -40 градусах, вспениваться начинает при 108 градусах.
К достоинствам этого теплоносителя относится меньшая опасность для человека, но по токсичности он тоже принадлежит к третьему классу. При проглатывании пропиленгликоль вызывает симптомы отравления в сочетании с поражением внутренних органов. Вдыхание паров не представляет опасности для человека, в некоторых случаях может появиться головная боль. При длительном контакте с кожей вызывает покраснение.
Добавлять воду в антифризы на основе пропиленгликоля нельзя.
К недостаткам можно отнести высокую вязкость, что приводит к падению давления в системе. Также пропиленгликоль менее эффективен при низких концентрациях, чем этиленгликоль. Кроме того, канистра этого теплоносителя обойдется в два раза дороже.
Пропиленгликоль из-за вязкости чаще пригорает в системах с электрическими котлами с высокой интенсивностью нагрева.
Раствор глицерина
Глицерин представляет собой прозрачную вязкую жидкость, нетоксичен для человека, замерзает при -30 градусах. Стоит дешевле пропиленгликоля.
При интенсивном нагреве может вспениваться и пригорать, также он имеет свойство создавать воздушные пробки в системе отопления. По сравнению со спиртовыми антифризами теплоотдача глицерина хуже.
Почему нельзя использовать автомобильный антифриз для систем отопления?
Антифризами называют целую группу жидкостей и применяются они не только в качестве теплоносителя. Основным компонентом почти во всех служит этиленгликоль или пропиленгликоль, по этой причины многие домовладельцы пытаются заливать в системы отопления автомобильные незамерзайки и прочие средства. Это не всегда заканчивается хорошо, так как присадки у автомобильных составов отличаются.
В системе отопления они могут дать неожиданные эффекты. Например, силикатные присадка, которые входят в состав автомобильной незамерзайки G11 способствуют образованию пленок, которые ухудшают тепловой обмен и могут забить оборудование. Карбоновые присадки помогают при коррозии на металле, но не предотвращают ее.
Какая существует альтернатива
От непредвиденного отключения электричества в зимний период никто не застрахован. В таком случае рекомендуется иметь в наличии резервное оборудование для подачи питания или альтернативный способ отопления. Ведь финансовые затраты на создание бесперебойной отопительной системы примерно равны с затратами на антифриз. Не надо забывать, что антифриз имеет ограниченный срок службы, поэтому его замена раз в 2-3 года будет для вас обязательной процедурой.
Кроме того, вода в системе отопления сразу не замерзает, тем более в уже прогретом помещении. В таком случае для принятия решения у вас будет минимум четыре часа.
Требования к системе отопления при использовании антифризов
- Большинство антифризов обладает высокой вязкостью, поэтому циркуляционный насос должен обладать необходимой мощностью.
- Расширительный бак должен быть закрытого типа, чтобы исключить испарения теплоносителя. Антифризы нельзя использовать в открытых системах. При этом бак должен иметь больший объем по сравнению с аналогичной системой для воды, так как незамерзающие жидкости отличаются повышенным расширением при высоких температурах.
- Следует исключить интенсивный нагрев до высокой температуры. Такое воздействие может привести к вспениванию вещества или к образованию нагара.
- При расчете батарей следует учесть, что теплоотдача будет на 15 % хуже, чем при работе на воде. В паспорте прибора обычно указывают данные именно для воды.
- В соединения рекомендуется ставить паронитовые или тефлоновые прокладки для снижения риска протечек. По сравнению с водой антифриз обладает повышенной текучестью.
- Если в системе упало давление, то заливать систему водой нельзя, нужно добавлять тот же теплоноситель. Для этого при первой заливке необходимо оставить канистру. Если разбавить теплоноситель водой ниже допустимой концентрации, то присадки выпадут в осадок, а коррозийные свойства вещества повысятся.
- Отработанный антифриз нельзя сливать в почву, утилизация должна производиться на пункте переработки опасных химических отходов.
