В гидравлических системах отопления не обязательно использовать воду в качестве теплоносителя. В зависимости от режима использования и типа системы могут применяться жидкости со специальными свойствами, например, низкой температурой замерзания или химической инертностью.
Чем плоха обычная вода
Устоявшееся в мировой практике использование воды в качестве теплоносителя для систем отопления объясняется её дешевизной и доступностью. В то же время современная химическая промышленность предлагает ряд альтернативных веществ и соединений, которые при большей стоимости лишены ключевых недостатков обычной воды.
Наиболее часто замена воды на специальный теплоноситель требуется по причине непостоянного режима работы отопления. При отрицательных температурах вода замерзает и расширяется в объёме, что в большинстве случаев вызывает разрушение трубопроводов и теплообменника котла. Ряд теплоносителей, называемых антифризами, этим свойством не обладают: даже при температурах ниже -30 °С всего лишь увеличивается их вязкость, но без необратимых последствий для системы.
Разрушенный чугунный радиатор после замерзания воды
Из дополнительных недостатков воды можно выделить её агрессивность к металлам и способность вызывать коррозию. Также вода хорошо растворяет кислород, из-за чего в закрытой системе теплоснабжения возможно газообразование с формированием воздушных пробок. Наконец, вода способна растворять соли и минералы, что выражается в образовании накипи на внутренних поверхностях теплообменника.
Морозостойкость теплоносителя
Одна из двух крупнейших групп специальных теплоносителей основана на пропиленгликоле (ПГ) — бесцветной вязкой жидкости с температурой плавления -60 °С. Жидкости на основе этого вещества могут замерзать при разной температуре, требуемый порог определяется климатическими и прочими условиями эксплуатации оборудования.
Теплоноситель на основе пропиленгликоля
Есть и другой класс соединений — на основе этиленгликоля (ЭГ). И хотя это вещество имеет достаточно высокую температуру плавления, его смесь с водой способна сохранять жидкую фазу при охлаждении до -50 °С. Как и в случае с ПГ, температура замерзания теплоносителя может варьироваться в зависимости от соотношения исходных компонентов смеси в соответствии с требованиями к качеству теплоносителя.
Теплоноситель на основе этиленгликоля
Если от теплоносителя требуется только способность сохранять текучесть при низких температурах, то составы на основе ПГ в этом плане гораздо выгоднее по экономическим и ряду прочих соображений, которые будут рассмотрены ниже. При этом теплоноситель не обязательно должен соответствовать критической температурной отметке. Вместо того чтобы заправлять систему дорогостоящим концентратом, можно предусмотреть устройство поддержания допустимой температуры, например, электрический ТЭН, залив при этом разбавленный антифриз.
Проблема снижения теплоёмкости
Одной из первых предпосылок для внедрения специальных теплоносителей была идея использовать в качестве такового водный раствор глицерина. Считалось, что за счёт более высокой плотности такой состав обеспечит увеличенный съём тепла с теплогенератора, уменьшив тем самым паразитные утечки с вытяжными газами. Однако задумка себя не оправдала: от перегрева глицерин полимеризуется, выделяя токсичный газ, к тому же его теплофизические свойства оказались не самыми выдающимися. Аналогичным образом дело обстоит и с современными антифризами: как оказалось, более теплоёмкой жидкости, чем вода, в природе не существует, за исключением разве что токсичного и химически активного гидрата аммиака.
Поэтому мнение о том, что современные специальные теплоносители повышают КПД теплогенерационной установки — абсолютный миф. Заявления производителей о повышенной теплоёмкости нужно рассматривать с субъективной точки зрения, это не более чем попытки устранить врождённый недостаток антифриза.
Одним из наиболее выгодных с точки зрения теплоёмкости антифризов по праву считается водный раствор формиата калия. Теплоносители на такой основе действительно имеют более высокую теплоёмкость в сравнении с ПГ и ЭГ, но сфера их применения ограничена закрытыми системами. Дело в том, что в присутствии кислорода формиат постепенно разлагается, иными словами, в открытой системе теплоноситель относительно быстро теряет свои свойства. В то же время формиатные антифризы используются достаточно давно, и кроме низкой температуры плавления обладают также свойствами ингибитора коррозии.
Защита алюминиевых радиаторов
Если в системе отопления используются секционные алюминиевые радиаторы, велик риск постепенного корродирования их внутренней поверхности. Эта проблема хорошо известна теплотехникам: вода крайне активно реагирует с алюминием, особенно в нагретом состоянии. В обычных условиях реакция окисления постепенно сходит на нет из-за пассивации поверхности металла оксидной плёнкой, однако в системе отопления жидкость постоянно движется, при этом взвешенные в ней механические частицы обдирают образующуюся плёнку, таким образом, стенка корпуса радиатора непрерывно истончается.
Коррозия алюминиевого радиатора
Очевидный выход из сложившейся ситуации — замена воды на неактивную жидкость, коими и являются большинство специальных теплоносителей. Помимо того что материалы основы (ПГ и ЭГ) не проявляют склонности к химической реакции с металлами, специальные добавки исключают риск вступления в контакт с алюминием несвязанной воды.
Тем не менее, решение о замене воды на антифриз только из-за проблемы алюминиевых радиаторов неоправдано. Срок эффективного использования теплоносителя ограничен, его приходится периодически менять. Поэтому чисто с экономической точки зрения более целесообразно либо заменить алюминиевые радиаторы на биметаллические, либо дооснастить систему отопления станцией подготовки воды и узлом механической фильтрации для удаления твёрдых нерастворённых примесей.
Специальные присадки и сроки годности
Сами по себе гликоли своих свойств со временем не теряют, по крайней мере, в процессе использования внутри отопительной системы. Однако помимо основы в состав антифризов также входит пакет присадок, улучшающих химические, а иногда и теплофизические свойства жидкости.
Точный состав пакета присадок не оглашает ни один из производителей. С одной стороны, это связано с коммерческой тайной, с другой — с предусмотрительной заботой о несовместимости с антифризами прочих брендов. Пропиленгликоль и этиленгликоль хорошо смешиваются между собой, то же справедливо и для их водных растворов. Однако именно из-за наличия специальных добавок при смешивании разных антифризов могут происходить такие явления, как образование плотных включений, коагуляция и выпадение осадка, а также вспенивание, причём тип основы теплоносителя решающей роли в том не играет.
Наличием присадок обусловлен также и ограниченный срок службы теплоносителя. В закрытой таре и при рекомендуемых условиях храниться антифриз может относительно долго, однако в режиме эксплуатации он сохраняет свои свойства от 3 до 7 лет. Стоимость состава во многом определяется именно требуемой периодичностью его замены: чем реже — тем дороже.
Вопрос токсичности и утилизации теплоносителя
Этиленгликоль — токсичное вещество и антифриз на его основе также чрезвычайно ядовит. При этом пути попадания отравы в организм совершенно различные: через пищеварительный тракт, кожу, лёгкие и слизистые оболочки. Опасность антифриза на основе ЭГ обусловлена по большей части вероятностью микропротечек, которые трудно обнаружить: регулярное вдыхание паров даже в мизерных дозах имеет накопительный эффект. Поэтому теплоносители на основе этиленгликоля не следует применять в открытых системах отопления, при недостаточной уверенности в качестве монтажа труб и радиаторов, а также при наличии в системе двухконтурного котла и бойлера косвенного нагрева, где возможно попадание яда из одного контура в другой.
Пропиленгликоль относится к классу безопасных веществ, его используют в качестве пищевой добавки. Тем не менее, отслуживший своё теплоноситель не допускается сливать в дренажные каналы и канализацию. Утилизировать специальные теплоносители нужно в соответствии с правилами экологической безопасности. Один из лучших выходов — обратиться на станцию техобслуживания автомобилей, где утилизация автомобильного «Тосола» происходит регулярно.
Правила приготовления теплоносителя
Специальные теплоносители поставляются в концентрированном виде, но могут применяться и разбавленными. Пропорции смешивания с водой устанавливаются производителем, от соотношения зависит в первую очередь температура замерзания. Антикоррозионные и прочие свойства при этом теряются не сильно, зато на лицо эффект экономии.
Разбавлять теплоноситель водой из под крана будет не лучшей идеей. Примеси хлоратов и фторидов могут вызвать непредсказуемый цикл химических реакций, равно как и растворённые в воде ионы и минералы. Наиболее пригодной для этих целей является вода, подвергнутая кипячению, также довольно недорогой вариант — питьевая бутилированная вода, используемая в кулерах. Применение дождевой воды зачастую нецелесообразно по простой причине: в жидкости растворено достаточно много активного кислорода.
Водоподготовка для котельной
Вообще сама идея подготовки воды для системы отопления может служить хорошей альтернативой использованию специального теплоносителя при условии, что от него не требуются свойства непосредственно антифриза. Примерно за ту же цену можно приобрести простейшую станцию подготовки питьевой воды с циклом обратного осмоса, исключив таким образом электрохимическую коррозию и отложение накипи. Механические примеси достаточно легко удаляются механическим фильтром на 30–50 мкм, установленным параллельно течению обратки с принудительной циркуляцией дополнительным насосом.
Присоединяйтесь к нам на канале Яндекс.Дзен
