Вода в роли теплоносителя для системы загородных домов
Вода как теплоноситель в автономных системах загородных домов и коттеджей используется довольно широко: в среднем она применяется в 60-65% случаев.
И выбор этот оправдан в первую очередь с точки зрения ее высокой теплоемкости: 1 л воды способен отдать в среднем 22-24 Вт тепловой энергии, что недоступно большинству других видов теплоносителей.
При этом температура теплоносителя легко может достигать значений выше 70°C, что является критическим пределом для незамерзающих составов. А, кроме того, она наиболее доступна и с практической стороны – всегда под рукой имеется необходимый запас, и с ценовой стороны.
Но надо учитывать одно важное обстоятельство: вода является, прежде всего, раствором, состоящим не только из химических элементов H и O, но и большого количества других, которые могут существенно повлиять на работу системы
Все содержащиеся в воде соли и примеси могут быть губительными для труб радиаторов и особенно теплообменника котельного оборудования, так как имеют свойство выпадать в осадок, который в виде отложений образуется на стенках элементов контура.
Следствие – уменьшение просвета, понижение эффективности от теплоотдачи, в результате для того чтобы обеспечить нормальную комфортную температуру в доме необходимо увеличивать расход энергоносителя.
В тех случаях, когда загородный дом является постоянным местом жительства, выбор в пользу воды в качестве теплоносителя для системы отопления вполне оправдан
При всех ее положительных характеристиках следует также обратить внимание, что она может применяться и для открытых, и для закрытых контуров с принудительной или самотечной (гравитационной) циркуляцией жидкости
Не имеет ограничений для использования в двухконтурных системах, так как вероятность смешения теплоносителя с горячим водоснабжением не представляет никакой угрозы.
Преимущества и недостатки воды в роли теплоносителя
Если вода используется для закрытых систем, то вышеуказанный фактор имеет опосредованное влияние, так как объем жидкости остается постоянным, следовательно, и количество примесей, растворимых элементов металлов и других веществ не увеличивается.
Поэтому образовавшийся на стенках осадок принципиально не способен оказать негативное влияние на работу отопления. В открытых системах, очень популярных на расположенных за городом объектах, периодически приходится доливать воду, и в систему попадают и новые загрязнения.
Для того чтобы избежать неприятностей в качестве теплоносителя в этом случае заливается не вода из крана, а дистиллированная или, как вариант, дождевая и талая.
Кроме того, при очень низком качестве воды, которая также может стать причиной запуска коррозийных процессов, рекомендуется предварительная подготовка и, прежде всего, умягчение, то есть удаление из нее калия и магния.
От взвешенных частиц или нерастворимых веществ избавиться еще проще – достаточно пропустить воду через сетчатый фильтр. Удалить железо из воды можно простым отстаиванием.
Подготовить воду для системы можно и с помощью специальных реагентов, например, кальцинированной соды, ортофосфата натрия и других, но их применять следует осторожно и правильно, так как чрезмерно большая концентрация существенно снижает теплоотдачу, при этом может стать причиной коррозийных процессов. Используются и специальные присадки-ингибиторы, которые положительно влияют на антикоррозийную устойчивость элементов контура отопления за счет замедления окислительных процессов в воде
Используются и специальные присадки-ингибиторы, которые положительно влияют на антикоррозийную устойчивость элементов контура отопления за счет замедления окислительных процессов в воде.
Для того чтобы прочистить систему, рекомендуется использовать ПАВы (поверхностно-активные вещества), эффективно справляющиеся даже с застарелыми или огромными засорами в трубах и радиаторах.
Приготовление теплоносителя своими руками
Теплоносители для системы отопления своими руками тоже могут быть выполнены. Обычно для этого используется вода, которую необходимо избавить от солей. Для этого применяется метод кипячения, с помощью которого состав можно освободить от карбонатных соединений, которые разлагаются на углекислый газ и твердый осадок. Для проведения работ рекомендуется использовать объемную посуду, которая будет иметь большую площадь соприкосновения с водой. Именно там и будет происходить основной процесс.
Такой подход позволит избавить воду от гидрокарбонатных солей кальция и магния. Однако для удаления растворенных солей потребуется другой подход. Отличных результатов позволяет добиться кальцинированная сода, а также известковый раствор или ортофосфат натрия. Более простым решением станет использование дистиллированной технической воды, которую можно приобрести в строительных магазинах. Это значительно дороже, но вода из-под крана принесет больше хлопот.
«Условно» дистиллированную воду можно собрать самостоятельно. Она добывается из талой или дождевой воды. Такая жидкость проходит процесс природной дистилляции. Можно дополнить воду специальными присадками, которые уменьшают коррозионные качества. Добавляя активные вещества по типу ПАВов, вы придаете жидкости положительные свойства. На стенках радиаторов и труб в процессе эксплуатации такого теплоносителя не образуется осадок. А вот отложения будут отслаиваться и постепенно выходить, оставаясь в фильтрах отстойников.
1 Что такое теплоноситель для системы отопления?
Прежде чем ответить на вопрос, какой носитель лучше использовать для систем отопления, нужно разобраться, что это вообще такое.
Жидкость для отопления и состав теплоносителя для отопления отвечают за передачу тепла внутри трубопровода.
В любой отопительной системе, основанной на переносе горячей жидкости, основную работу выполняет контур или носитель. Им наполняют трубную полость. После наполнения жидкость нагревают, передавая ей желаемую температуру.
За счет постоянной циркуляции носитель постепенно отдает свою температуру стенкам труб и радиаторов, а те, в свою очередь отдают тепло уже в воздух.
Остывшая жидкость для отопления во время циркуляции циклично движется по трубам и подогревается с определенным интервалом. Подогрев происходит непосредственно внутри котла, либо же в смесительных узлах. Таким образом, в системе удается поддерживать желаемый уровень температуры, не давая дому и трубам остыть раньше времени.
За счет своей простоты, эффективности и удобства отопительные системы на основе жидкостей пользуются огромной популярностью на современных рынках.
Импортный антифриз для систем отопления из этиленгликоля
Однако со временем люди поняли, что не одна только вода подходит как жидкость для отопления дома трубами. В некоторых случаях куда более удобно и эффективно вода заменяется специальными составами, именуемыми в народе антифризами.
В отличие от воды, они обладают особенными свойствами (конкретные характеристики зависят от химической формулы того или иного рабочего варианта), и часто, куда более полезными.
1.1 Требования к тепловому носителю
Вода не просто так является фаворитом, когда речь идет о выборе жидкости в системе отопления.
Она обладает кучей преимуществ при минимуме недостатков (хотя ее недостатки довольно значительны). Главное – она практически идеально подходит под все требования, которые выдвигаются к жидкостям в системе обогрева частных домов.
Опишем эти требования конкретнее. Зная их, нам будет проще понять, что лучше использовать и когда.
- Доступность, чем дешевле носитель, тем лучше;
- Высокий уровень теплоотдачи;
- Текучесть;
- Безопасность для человека;
- Низкий коэффициент расширяемости;
- Полная толерантность;
- Невозможность замерзнуть при низких температурах.
Как видим, простая вода удовлетворяет большинство наших требований. Она практически бесплатна, найти сотню другую литров для заполнения не составит труда никому.
Вода легко и быстро отдает тепло в воздух. В этом плане ни один антифриз (кроме действительно дорогих) с ней не сравнится. Она очень текуча, и обладает низким коэффициентом расширяемости
Последний момент очень важен, хотя мало кто обращает на него внимание
Трубы разрушенные длительной эксплуатацией жесткой воды в качестве носителя
Если в системе с трубами из пластика, выбрать носитель с большим коэффициентом расширяемости, то есть большая вероятность, что трубы лопнут непосредственно в процессе нагрева или транспортировки нагретой жидкости. Чего, конечно же, хотелось бы избежать.
Впрочем, под некоторые требования вода не подходит. Ее нельзя назвать полностью толерантной. Более того, обычная вода из под крана для систем отопления из стальных труб в долгосрочной перспективе даже опасна.
Ну и самый главный минус – вода замерзает в трубах. Причем замерзает быстро. Именно ее дальнейшая разморозка чаще всего приводит к разрушению труб или радиаторов.
Рейтинг лучших теплоносителей отечественного рынка
ТЕПЛЫЙ ДОМ ЭКО
Вещество из пропиленгликоля. Производитель рекомендует использовать его в двухконтурных системах обогрева. В процессе эксплуатации значительно теряет антикоррозийные свойства. Не пригоден для электролитных котлов.
ДОСТОИНСТВА:
- Пожаро- и взрывобезопасный
- Обеспечивает надежную защиту систем отопления и кондиционирования от размораживания, накипи и коррозии
- Присадки на основе минеральных солей не содержат вредных нитритов, аминов и фосфатов
- Не оказывают агрессивного воздействия на металлы, пластик, металлопластик, резину, паранит и лен
НЕДОСТАТКИ
Не обнаружено
ТЕПЛЫЙ ДОМ ЭКО
DIXIS-65
Применяют как в промышленных системах, так и для отопления небольших частных домов. Особенность — температура замерзания – 65 градусов. При использовании в регионе с мягкой зимой вещество можно разбавить водой, что снизит его стоимость. Имеет щадящие свойства к материалам системы отопления и крайне низкую воспламеняемость.
ДОСТОИНСТВА:
- Высокая морозостойкость
- Не разрушаются теплообменные устройства при замерзании
- Поддерживает отопительную систему в идеальном состоянии в диапазоне температур -65°С … +95°С
- Можно использовать, разбавляя обычной водой из водопровода
- Предотвращает появление накипи
НЕДОСТАТКИ
Не обнаружено
DIXIS-65
Warme ECO 30
Безвредный глицериновый антифриз, который имеет нейтральное воздействие на человека и экологию. Разбавлен комплексом присадок для снижения агрессивного воздействия на компоненты отопительной системы. Благодаря этому не приводит к повреждениям металл и уплотнительные элементы. Имеет в составе люминофорный краситель.
ДОСТОИНСТВА:
- Экологически чистый продукт
- Негорючий
- Нетоксичный
- Взрывобезопасный
- Содержит в своем составе специальный комплекс антикоррозионных присадок
НЕДОСТАТКИ
Не обнаружено
Warme ECO 30
TermoTactic EcoGreen – 30°
Имеет глицериновую основу с добавлением присадок. Производиться на базе европейского производства. Безвреден для окружающей среды, поэтому рекомендован для жилых домов.
ДОСТОИНСТВА:
- Обладает высокой гигроскопичностью
- Легко смешивается с дистиллированной водой в любых пропорциях
- Не токсичен, обеспечивает при эксплуатации и утилизации сохранность окружающей среды и жизнедеятельности человека
- Наличие функциональной присадки «ингибитор коррозии» – предотвращает течение физиологических и физико-химических процессов при взаимодействии с металлами, пластмассами, резиновыми и паранитовыми уплотнениями
- Сохраняет неизменным, свое первоначальное состояние при нагреве и охлаждении
НЕДОСТАТКИ
Не обнаружено
TermoTactic EcoGreen – 30°
PRIMOCLIMA ANTIFROST – 30
При замерзании не разбухает. Отсутствуют токсичные компоненты в составе. Может использоваться до 8 лет без замены. Присадки в его составе позволяют продлить срок эксплуатации компонентов системы отопления.
ДОСТОИНСТВА:
- Эффективный пакет антикоррозийных присадок
- Инертность к уплотнительным и прокладочным материалам
- Длительный срок эксплуатации – до 8-ми отопительных сезонов
- Экономичность – при объеме системы в 100 литров потребуется 115 кг теплоносителя, причем продукт полностью готов к применению
- Совместим с большинством антифризов на аналогичной основе
НЕДОСТАТКИ
Не обнаружено
PRIMOCLIMA ANTIFROST – 30
Aquatrust – 30
Пропиленгликолевый антифриз с увеличенным сроком службы. Отличается высокой стоимостью. Применяют на предприятиях, в том числе общественного питания. Имеет антибактериальные компоненты.
ДОСТОИНСТВА:
- Новейшая антикоррозионная формула
- Увеличенный срок работы ингибиторов коррозии и антибактериальных присадок
- Улучшенные теплопередающие свойства
- Срок эксплуатации в 3 раза больше, чем у традиционных теплоносителей
НЕДОСТАТКИ
Не обнаружено
Aquatrust – 30
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 — он теряет текучесть при более высоких температурах чем пропилен-гликоль.
Этилен-гликолевый теплоноситель очень ядовит
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.
Таблица с разновидностью теплоносителей
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
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:
- Не хватит мощности и в доме будет холодно. Это связано с более низкой теплопроводностью антифризов. Решить эту проблему можно малой кровью — увеличить скорость движения теплоносителя, поставив более мощный циркуляционный насос. Но по-хорошему, требуется увеличение количества секций радиаторов.
- В системах закрытого типа может недостаточным оказаться объем расширительного бачка. Это связано с тем, что при нагревании незамерзайки расширяются больше, чем вода. Выход — поставить еще один бачок. Суммарный объем должен быть чуть больше требуемого (объем можно взять из таблицы).
Объем расширительного бачка для разных типов теплоносителя - Если использованы обычные резиновые прокладки, при использовании этилен-гликоля или глицерина они через некоторое непродолжительное время разрушатся и потекут. Потому перед заливкой антифриза во всех разъемных соединениях прокладки заменяют на паронитовые или тефлоновые.
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.
Вода или антифриз – сравнение параметров
Вода – распространенный природный элемент, повсеместно используемый в качестве теплового носителя, но из-за слишком высокой точки замерзания, ее приходится заменять в бытовом отоплении на гликолевые антифризы, имеющие в сравнении с водой следующие показатели:
- Их удельная тепловая емкость на 15% ниже, чем у воды, это означает, что при одинаковом объеме гликоль накапливает на 15% меньше энергии при нагреве и соответственно меньше отдает. Следовательно, для транспортировки одинакового с водой количества тепла в единицу времени его скорость перемещения по трубопроводу должна быть больше на ту же величину.
- Плотность незамерзаек чуть выше (на 5 – 10%) воды, а вязкость на 30 – 50% превышает водные показатели – это значит, что при движении жидкости по трубопроводу гидравлическое сопротивление возрастает. Если сравнивать с водным теплоносителем, циркуляционному насосу потребуется больше мощности и соответственно потребления электроэнергии для перемещения равного с водой объема антифриза.
- Их тепловой коэффициент расширения на 30 – 40% больше воды, при нагреве гликолевый теплоноситель возрастает в объеме на 5%, расширение несущественно, но иногда может понадобиться гидробак чуть большего объема.
- Из-за низкого поверхностного натяжения они на 50% более текучи, чем вода – это предъявляет повышенные требования к герметизации. Обычные резиновые прокладки придется менять на паронитовые, нередко случается, что внутренние прокладки радиаторов отопления не рассчитаны на работу с гликолями и придется принимать меры по устранению утечек между секциями (у современных радиаторов обычно таких проблем не бывает).
Рис. 2 Свойства антифриза в сравнении с водой
- Существенный недостаток относительно дешевых незамерзаек на основе этиленгликоля – высокая опасность для здоровья человека, вещество является ядовитым со смертельной концентрацией 2 мг. на 1 кг. веса. Поэтому этиленгликоль запрещено заливать в системы с открытым накопительным баком на чердаке, контур должен быть замкнут.
- Они имеют малый срок эксплуатации, рассчитанный на 10 сезонов и составляющий не более 5 лет, связано это с разложением антикоррозийных присадок в процессе работы. После этого придется сливать антифриз из системы, утилизировать (с ядовитым этиленгликолем это определенная проблема) и заливать в контур новый теплоноситель – это повлечет неоправданные финансовые расходы.
- В отличие от нейтральной воды, некачественные или просроченные гликоли в определенный период разлагаются, образуя твердый осадок, забивающий фитинги и разрушающий трубопроводную арматуру.
- Еще один существенный недостаток незамерзающих теплоносителей – относительно высокая стоимость, 20-литровая канистра этиленгликоля с кристаллизацией при -30º С обойдется в 15 у.е., цена такого же объема пропиленгликоля будет составлять 30 у.е.
- Следует также отметить, что при эксплуатации антифризы весьма чувствительны к критическим температурам – при перегреве входящие в их состав гликоли и присадки разлагаются с образованием твердых нерастворимых осадков и кислот. Это приводит к появлению нагара на нагревательных элементах котла, соприкасающихся с тепловым носителем, металлы подвергаются разрушительной коррозии, также страдают и уплотнительные элементы. Процесс сопровождается повышенным пенообразованием, приводящем к завоздушиванию системы и нарушению ее функционирования.
- Они имеют ограничения в использовании, запрещено их применение в электролизных котлах и трубопроводах из оцинкованной стали – металл подвергается усиленной коррозии с образованием нерастворимого осадка из белых хлопьев.
Рис. 3 Особенности теплоносителей на основе гликолей и их стоимость
- Существенный недостаток использования антифриза – отказ многих производителей котлов для отопления в их гарантийном обслуживании, если в систему заливаются гликоли.
- Единственным и главным преимуществом антифризов в сравнении водой является низкая температура замерзания, доходящая до -70º С. Даже при замерзании более высокотемпературного состава (его получают после разведения водой в определенной концентрации) вещество превращается в желеобразную массу с минимальным расширением. Поэтому, если заливать антифриз в систему отопления, целостность труб и котла гарантирована при любых природных отрицательных температурах замерзания контура.
Рис. 4 Антифриз в системе отопления частного дома – инструкция
Виды и основные характеристики
Выбор теплоносителя требует от хозяина помещений определенных знаний, поэтому стоит изучить характеристики основных его разновидностей поближе.
Вода
Простой и недорогостоящий теплоноситель, использующийся, согласно статистике, примерно в 70% систем.
Популярность объясняется рядом преимуществ:
- Дешевизна и доступность. Проблем с наличием нужного количества воды в любое время года нет в большинстве регионов. Очищенную и специально подготовленную воду можно приобрести по достаточно низкой цене. Некоторые системы заполняются и постоянно подпитываются непосредственно из водопровода, то есть практически бесплатно.
- Высокая теплоемкость. Около 1кал/г×С при высокой плотности, которая варьируется от температуры, при среднем нагреве в системе до + 70 градусов – около 0,977 г/мл или 977 г/дм3 (литр).
- Абсолютная безопасность. Утечка воды из труб вызовет бытовые неприятности, но не нанесет вреда здоровью жильцов. Заполненная водой система взрыво- и пожаробезопасна.
Но вода не лишена некоторых недостатков:
- Возможность замерзания при температуре ниже 0 С. Если воду сливают, коррозионные процессы в системе под воздействием воздуха идут быстрее. Поэтому такой выход из ситуации не всегда приемлем.
- Необходимость изменения химсостава перед заливом. Природная вода содержит примеси солей и водород, которые вступают в реакцию с металлическими поверхностями и запускают процессы коррозии. При температуре выше 80 градусов начинается разложение карбонатных солей и отложение накипи, что ухудшает теплоотдачу и выводит из строя нагревательные элементы.
Как подготовить воду?
Для использования в качестве теплоносителя воду нужно смягчить, то есть устранить примеси.
Возможно сделать это двумя способами:
- Термический. Простое кипячение со сливом с осадка. Воду наливают в бак и доводят до кипения. Во время остывания соли откладываются на дне емкости. Этот способ не способен удалить из воды соединения кальция и магния, но солевых отложений в трубах после кипячения не будет.
- Химический. Основан на применении специальных реагентов. В воду добавляют кальцинированную соду, гашеную известь или ортофосфат натрия. По окончании химической реакции примеси оседают. После фильтрации можно заполнять систему.
Мнение эксперта
Кокляев Владимир Степанович
Опытный сантехник с 12 летним стажем
Идеальный вариант для залива в систему без предварительной подготовки – дистиллированная вода, приобретенная в аптеке или автомагазине.
Антифризы
Специальные незамерзающие жидкости – растворы спиртов или глицерина. Их рекомендуется использовать в системах, которые работают нерегулярно и существует риск промерзания при минусовых температурах.
Спиртовые антифризы изготавливаются на основе 2 веществ:
Перед покупкой такого антифриза стоит учесть следующее:
- ГОСТы, устанавливающих требования к антифризам на основе глицерина, пока не разработаны. Они выпускаются по техническим условиям, в которых показатели качества устанавливаются самими производителями.
- Под маркой теплоносителей на глицерине производители выпускают также смешанные теплоносители, содержащие наряду с глицерином пропиленгликоль.
Каким еще должен быть теплоноситель
Жидкость, которая будет закачиваться в систему отопления, не должна давать твердого осадка или становиться причиной образования накипи. Это особенно актуально для теплообменника котла. Жидкость должна обладать стабильным химическим составом, на составляющие частицы она не должна разлагаться в процессе эксплуатации под воздействием изменения условий.
Средства не должна изменять вязкости и плотности, а также теплоемкости
Выбирая теплоносители для системы отопления, потребители обращают внимание на то, что состав не должен угрожать здоровью человека. Это касается повышенной взрыво- и огнеопасности, а также выделения токсичных паров
