Теплоносій для систем опалення: призначення, властивості,

Теплоносій для системи опалення є засобом перенесення енергії від місця її генерації до опалювального приладу. Ми говоримо про системи водяного опалення, тому розглядати будемо винятково рідини. У статті ви прочитаєте про особливості застосування різних видів теплоносіїв для опалення.

Теплоносій в системах опалення будівель

призначення

Теплоносій для опалення - це найважливіший елемент, без якого робота системи неможлива в принципі.

Раніше людиною застосовувався безпосередній спосіб обігріву за рахунок відкритого полум'я: в житло розташовувався осередок, в якому спалювали дрова. Згодом цивілізація скасувала такий спосіб як небезпечний і некомфортний, і вогнище перемістився в топку котла, а сам котел розташувався в окремому приміщенні будинку або за його межами.

Однак така передислокація зажадала винаходи способу перенесення тепла на відстань, і тут ми бачимо появу такого поняття, як теплоносій: речовина, здатне запасати теплову енергію для транспортування від котельні до кінцевого споживача. Першим теплоносієм, застосованим людиною, було повітря.

Згодом системи обігріву приміщень удосконалювалися, і врешті-решт з'явилися водяні контури перенесення тепла. З тих пір вода є основним різновидом агента для транспортування теплової енергії для обігріву житлових і громадських об'єктів.

Сьогодні номенклатура використовуваних агентів розширилася, однак для побутових систем найбільш поширеною залишається вода. У локальних і автономних мережах часто використовують суміші, що складаються з води, антифризів і комплексу добавок, які знижують корозійну активність середовища.

Зверніть увагу! Теплоносій - це найважливіший елемент опалення, від властивостей якого залежить безліч визначальних параметрів. Тому до вибору переносника тепла слід поставитися серйозно і максимально відповідально.

Основні параметри і вимоги

Щоб краще розуміти, яким вимогам повинен відповідати теплопереносчік, розглянемо його повний робочий цикл:

• Теплоносій для опалення заливають в систему, що складається з теплообмінника котла, трубопроводу, що подає, радіаторів, розширювального бака і зворотного трубопроводу;
• Паливо, що горить або ТЕН нагріває воду в теплообміннику, і вона починає природну або примусову циркуляцію по контуру;
• Так як система замкнута, на місце пішла з теплообмінника рідини тут же надходить нова порція речовини, яке також нагрівається і надходить в трубопровід;
• Вода по трубах подається в радіатори, де теплової агент віддає свою енергію навколишньому середовищу за рахунок теплопередачі, випромінювання і конвекції;
• За зворотному трубопроводу остившая рідина повертається в теплообмінник, і процес повторюється;
• Для компенсації теплових розширень використовують розширювальний бак для систем опалення відкритого або закритого типу.

Очевидно, що для характеристики транспортувальника енергії важливий такий показник, як здатність накопичувати тепло. Якщо провести аналогію з автотранспортом, це буде вантажопідйомністю машини, а в нашому випадку цей параметр називають теплоємністю.

Ми не будемо вдаватися в аналіз різних рідин, але зауважимо, що вода відрізняється найвищою теплоємністю з усіх рідин (не рахуючи розплавів).

Однак параметри теплоносія системи опалення не обмежені теплоємністю, хоч це і дуже важливий показник. На роботу опалення сильний вплив багатодітній родині і такі характеристики, як температури фазових переходів з одного агрегатного стану в інше, тобто температура кипіння і температура замерзання.

Зверніть увагу! Для обігріву житлових і громадських будівель вода підходить практично ідеально за умови постійного опалення в холодну пору року. Однак для автономних систем, що працюють в короткочасно-періодичному режимі, замерзання води загрожує розривом труб і виходом системи з ладу.

Крім того, слід пам'ятати, що рідини демонструють таку поведінку в умовах перепаду температури:

• при зростанні температури вони розширюються;
• а при падінні - звужуються;
• але при падінні нижче точки переходу в кристалічну фазу обсяг починає знову зростати, і вода тут демонструє аномально високу розширення - до 9%.

Це робить неможливим і небезпечним для труб використання води в умовах можливої ​​заморозки, єдиний порятунок - це злив теплоносія, який загрожує підвищеною корозією стінок.

Максимальна температура обмежена нормами пожежної та травматичної безпеки, тому нагрівати теплоносій вище 95 - 110 градусів сенсу немає. В цьому відношенні вода нам підходить, але з метою виключення скипання цей показник іноді підвищують додаванням різних домішок.

Інший важливий параметр - це в'язкість і поверхневий натяг рідини. Так як наша система являє собою замкнутий контур з сполученими посудинами під тиском, то ми повинні врахувати гідравлічні закони і процеси. Щоб забезпечити нормальну циркуляцію агента із заданою швидкістю, необхідно подолати гідравлічний опір трубопроводу, яке прямо пропорційно в'язкості.

Зверніть увагу! Чим нижче в'язкість, тим простіше насосу переміщати теплоносій по контуру. Це безпосередньо впливає на ККД системи і витрати енергії на роботу насоса.

Як правило, в'язкість обмежена таким параметром, як швидкість теплоносія в системі опалення. Вона не повинна бути нижче 0.2 - 0.3 м / с.

Переважна більшість труб виготовлені зі сталевого прокату, тому важливо враховувати такий показник рідини, як корозійна активність і жорсткість.

Вода сама по собі не є небезпечним середовищем, проте в присутності кисню і різних домішок вона може наносити помітної шкоди матеріалу стінок судин. Ця проблема вирішується комплексом заходів, який називається водопідготовкою.

Об'єм теплоносія в системі опалення визначають шляхом розрахунків. Спрощено розрахунок теплоносія в системі опалення виглядає так: обсяг котла + обсяг опалювальних приладів + обсяг води в трубах + кількість рідини в розширювальному баку.

Перші два параметри визначають по паспорту виробів, кількість речовини в баку від нас не залежить, а обсяг трубопроводу обчислюють за формулою:

V =? * R? * L 1000, де:

• ? = 3.14;
• R - радіус труби в метрах;
• L - довжина трубопроводу.

Нарешті, ми не можемо не враховувати той факт, що система опалення прокладена в житлових і громадських приміщеннях, де постійно перебувають люди. Це означає, що переносник тепла повинен бути прийнятний з точки зору пожежної, токсикологічної і хімічної безпеки.

Отже, підсумуємо все сказане.

Теплоносій повинен відповідати таким вимогам:

1. Володіти високу теплоємність і теплопровідністю;
2. Мати прийнятний діапазон температур рідкої фази;
3. Володіти низькою в'язкістю при достатньому поверхневому натягу;
4. Володіти низькою корозійною активністю і хімічної інертністю;
5. Рідина повинна бути максимально безпечною для людини, негорючої і нетоксичного.

Зверніть увагу! Жорсткі вимоги до складу та властивостей теплоносія обмежують список використовуваних речовин досить сильно: як правило це або дистильована / водопровідна вода, або вода з додаванням антифризів і присадок.

різновиди

вода

Вода відноситься до найбільш часто використовуваних типів теплоносіїв для систем опалення. Це пояснюється її вкрай широкою поширеністю, доступністю і дешевизною.

Але це далеко не всі переваги:

• Вода має найвищу теплоємність і досить високою теплопровідністю;
• Плинність води дозволяє віднести її до речовин з низькою в'язкістю;
• Речовина абсолютно безпечно для людини і навколишнього середовища;
• Рідка фаза знаходиться в прийнятному температурному діапазоні;
• Корозійна активність очищеної води досить низька;
• Не горить, не вибухає, не вступає в небезпечні реакції.

Зверніть увагу! Дистильовану і демінералізовану воду можна було б назвати ідеальним теплоносієм, однак існує ряд недоліків, які змушують шукати способи оптимізації властивостей цієї речовини.

Основний недолік води - це її здатність замерзати при негативних температурах з різким розширенням, в результаті якого судини системи розриває. Це означає, що взимку опалення повинно працювати безперебійно, що не завжди прийнятно.

Ще одна властивість води - це здатність розчиняти більшість хімічних сполук, особливо солей і мінералів. В результаті при зміні температури ці сполуки випадають в осад і відкладаються у вигляді нальоту на стінках труб, звужуючи їх просвіт і знижуючи теплопровідність стінок в рази.

Зверніть увагу! Для боротьби з недоліками воду змішують з різними субстанціями - антифризами, присадками, добавками. Це можна зробити своїми руками, а можна придбати готовий продукт.

антифриз

Антифриз - це незамерзаючий теплоносій з пакетом антикорозійних і пом'якшуючих присадок. Найбільш поширений і доступний комплекс на основі етиленгліколю.

Додавання гликолей значно знижує температуру кристалізації суміші, і діапазон рідкої фази розширюється до значень від - 30 до + 130 градусів. При цьому навіть при замерзанні збільшення обсягу не перевищує 1.5%, що безпечно для конструкційних матеріалів.

Застосування антифризу знижує швидкість корозії металів на два порядки і більше, але при цьому відзначається деяка токсичність етиленгліколю. Більш сучасним і менш токсичним є пропіленгліколь, фізичні властивості якого схожі з етиленгліколем, однак ціна цієї речовини в два рази вище.

Ще один безпечний компонент антифризів - це гліцерин. Застосування харчового гліцерину абсолютно безпечно як для людини, так і для матеріалів опалювальної системи.

До недоліків антифризів можна віднести їх більш високу в'язкість і менше поверхневий натяг. Це накладає особливі вимоги до циркуляційних насосів, запірної арматури, прокладок і інших елементів системи.

Найбільш якісні продукти випускають такі компанії, як Clariant, Arteco, BASF, DOW Chemical.

Зверніть увагу! Щоб зрозуміти, як вибрати теплоносій, слід визначити режим експлуатації опалення в зимовий час: для постійної роботи підійде вода, а для приміщень з періодичним використанням (дачі, котеджі, гостьові будиночки та ін.) Краще підійде антифриз.

висновок

Від вибору теплоносія залежить безліч параметрів системи опалення, тому вибирати слід ще на етапі проектування. Найчастіше використовують водопровідну або дистильовану воду, а також антифризи з пакетом присадок. Відео допоможе вам не помилитися у виборі теплоносія.