При проектировании и монтаже системы отопления, застройщик неизбежно сталкивается с вопросом выбора оптимального теплоносителя.
В качестве которого могут применяться вода или промышленно изготавливаемые водные растворы гликолей и глицерина.
Из доступного в продаже ассортимента теплоносителей необходимо выбрать наиболее подходящий, исходя из расположения, назначения и стратегии использования объекта недвижимости, в котором должна функционировать система отопления.
Вопросам такого выбора и посвящена данная статья.
Сначала, рассмотрим сравнительные характеристики воды и соединений, промышленно выпускающихся теплоносителей для систем отопления, подготовленные в концентрации с температурой кристаллизации -30°C, приведенные в таблице 1:
Таблица 1 - Сравнительные характеристики теплоносителей.
* - водные растворы с температурой кристаллизации -30℃;
** - запрещено использовать с оцинкованными трубопроводами;
*** - по отношению к стоимости дистиллированной воды по данным ЯндексМаркет на февраль 2023г.
1. Вода (Н2О).
Исходя из данных таблицы 1, вода обладает лучшим сочетанием параметров физических свойств: теплоемкости, теплопроводности, вязкости, коэффициента поверхностного натяжения (влияет на текучесть через уплотнители).
Это означает, что в системе отопления на воде можно получить большую тепловую мощность при том, что вероятность утечки через уплотнения будет минимальна.
Вода расширяется всего на 0,3% на каждые 10 градусов нагрева, что позволяет использовать в системе расширительный бак с минимальным объёмом.
Имеет неограниченный срок службы, по сути, её замену производят только при промывке системы.
Дистиллированная вода или вода, поработавшая в системе, коррозионно неактивна, т.к. уже не имеет в своем объеме растворённого кислорода и активных веществ.
Является самым доступным и дешёвым вариантом.
На основании вышесказанного, вода являлась бы идеальным теплоносителем мечты для застройщика и подрядчика, если бы не два НО:
- замерзает при температуре ниже 0 °C;
- при этом, как известно, происходит ее расширение, и образующийся лед повреждает оборудование и трубопроводы (плотность льда – 917 кг/м3, плотность воды – 1000 кг/м3, то есть объем увеличивается в 1,1 раза, или примерно на 10%, что довольно существенно).
2. Водный раствор этиленгликоля (Н2О+C2H6O2).
Кислородсодержащее органическое соединение, двухатомный спирт, один из представителей полиолов (многоатомных спиртов). В очищенном виде представляет собой прозрачную бесцветную жидкость слегка маслянистой консистенции.
Не имеет запаха и обладает сладковатым вкусом.
Интересной особенностью является экстремальная зависимость температуры кристаллизации от концентрации воды в растворе, представленная на рисунке 1.
При концентрации 65%, раствор имеет минимальную температуру кристаллизации: -65℃, поэтому в продажу поступает подготовленным именно в такой пропорции.
Не проявляет коррозионной активности к алюминию и нержавеющим сталям. Инертен к пластиковым трубопроводам.
Со временем оказывает разрушающее действие на резиновые прокладки и соединения. Недопустим к использованию при контакте с цинксодержащими материалами.
Вещество токсично, взрыво- и пожароопасно.
Подготовленный раствор примерно в 2-2,5 раза дешевле пропилен гликолевого и в 1,5 раза глицеринового.
По санитарным нормам из-за токсичности может применяться только в нежилых строениях. Практически все производители котлового оборудования аннулируют гарантию при обнаружении следов этиленгликоля.
Срок службы составляет 5 лет, некоторые производители заявляют срок до 10 отопительных сезонов.
1. Водный раствор пропиленгликоля (Н2О+С3H8O2).
Бесцветная, вязкая жидкость со слабым характерным запахом, сладковатым вкусом, обладающая гигроскопическими свойствами.
Вязкость пропиленгликоля выше, чем у этиленгликоля и одноатомных спиртов, особенно при низких температурах, но ниже, чем у глицерина.
Особенностью является нелинейная зависимость температуры кристаллизации от концентрации воды в растворе, представленная на рисунке 2.
Коррозионно не агрессивен. Не токсичен, добавка E1520 (пропиленгликоль) разрешена для использования в пищевой промышленности в большинстве стран мира как влагоудерживающий, смягчающий и диспергирующий агент.
Подходит для применения в жилых строениях, производители котлового оборудования на его применение смотрят гораздо лояльнее.
Срок службы составляет 5 лет, некоторые производители заявляют срок до 10 отопительных сезонов.
1. Водный раствор глицерина (Н2О+C3H5(OH)3).
Представляет собой вязкую прозрачную жидкость со сладким вкусом. При растворении глицерина в воде выделяется теплота и происходит контракция — уменьшение объёма раствора.
Смеси глицерина с водой обладают температурой плавления значительно более низкой, чем каждое из веществ по отдельности, т.е. зависимость кристаллизации от температуры, аналогично этиленгликолю, носит экстремальный характер (рисунок 3), температурный минимум будет соответствовать массовому содержанию глицерина в 66,7% и составлять −46,5 °C, тогда как температура начала кристаллизации чистого глицерина +8 °C.
Вязкость еще выше, чем у гликолевых растворов, а теплоемкость ниже, что необходимо учитывать при проектировании сечения трубопроводов и производительности насосов.
Однако, существенно больший коэффициент поверхностного натяжения, чем у гликолей, определяет его меньшую текучесть через уплотнения.
Инертен к оборудованию и трубопроводам, нетоксичен, ощутимо дешевле пропиленгликоля. Зарегистрирован, как пищевая добавка Е422, и используется в качестве эмульгатора, при помощи которого смешиваются различные несмешиваемые смеси.
Срок службы составляет 8 лет.
Теперь сформулируем вопросы, касающиеся характеристик объекта и системы, в которую предполагается заправить теплоноситель:
1. В каком климатическом регионе расположен объект?
2. Характер использования объекта?
3. Периодичность присутствия людей на объекте?
4. Вид топлива, на котором работает теплогенератор?
5. Требуемый объем теплоносителя в системе?
6. Материалы конструктивов системы?
7. Инфраструктура места, в котором расположен объект?
И дадим рекомендации по применимости и использованию рассмотренных видов теплоносителей:
1. Вода.
Возможно применение, когда объект находится в умеренном или холодном климатическом регионе (по ГОСТ 15150-69).
Это жилое или нежилое строение, объект для постоянного проживания или использования с постоянным присутствием людей или удаленной системой контроля системы отопления, электрический, газовый или дизельный котел.
То есть, теплогенератор, способный работать непрерывно в течение длительного времени без контроля и обслуживания.
Объем теплоносителя не важен, материалы конструктивов системы отопления любые, желательно присутствие соседей, охраны и т.п.
2. Этиленгликоль.
Все климатические регионы, для использования только в нежилых строениях.
Любая периодичность использования объекта, любой тип котла, объем теплоносителя желательно небольшой.
Запрещено использование оцинкованных конструктивов системы отопления, развитость окружающей объект инфраструктуры не важна.
3. Пропиленгликоль.
Все климатические регионы, подходит для применения в жилых строениях, любая периодичность использования объекта, любой тип котла, объем теплоносителя желательно минимальный (из-за высокой относительной стоимости теплоносителя), запрещено использование оцинкованных конструктивов системы отопления, развитость окружающей объект инфраструктуры не важна.
4. Глицерин.
Все климатические регионы, подходит для применения в жилых строениях, любая периодичность использования объекта, любой тип котла, объем теплоносителя желательно минимальный (из-за высокой относительной стоимости теплоносителя), материалы конструктивов системы отопления любые, развитость окружающей объект инфраструктуры не важна.
Во всех из перечисленных случаев, помогаем своим клиентам в выборе способа отопления, проектировании, монтаже и последующем обслуживании.
Подписывайтесь на канал. Здесь узнаете много полезного про отопление частного дома.
