Nosič tepla pro topný systém – voda nebo nemrznoucí směs

Obsah článku

• Požadavky na ideální chladivo
• Nosič tepla – voda
• Tepelný nosič – nemrznoucí směs
• Jak zvolit optimální chladicí kapalinu

Pokud jde o jejich prevalenci, vytápěcí systémy s cirkulací tekutého tepelného nosiče překonaly všechny rekordy – jejich stálou popularitu způsobují zejména drsné zimní klima Ruska. Tekuté topné systémy zahrnují celou řadu zařízení, včetně kotlů, tepelných výměníků, čerpacích stanic, často mnoho kilometrů potrubí. Správný provoz topného komplexu přímo závisí na vlastnostech chladicí kapaliny, takže jaký druh kapaliny se v této kapacitě nejlépe používá a proč?

Požadavky na ideální chladivo

Okamžitě to poznamenejte – taková chladicí kapalina neexistuje. Kterákoli ze stávajících pravidelně plní své funkce pouze v určitém teplotním rozsahu, nad který vede k dramatickým změnám jejích kvalitativních charakteristik.

Nosič tepla je povinen přenést maximální množství tepla za jednotku času s minimálními ztrátami tepla. Viskozita chladicí kapaliny má vážný vliv na její čerpání v topném systému, proto čím je viskóznější, tím lepší.

Chladivo by nemělo mít korozivní účinek na různé konstrukční materiály potrubí a topných zařízení, jinak bude výběr těchto materiálů přísně omezen. Kromě toho mazací schopnost některých chladicích kapalin omezuje konstrukční materiál cirkulačních čerpadel a další mechanismy, které jsou s nimi v kontaktu..

Z hlediska bezpečnosti domácnosti musí mít chladicí kapalina určité (bezpečné) vlastnosti, pokud jde o toxicitu, teplotu vznícení kapaliny a vypuknutí jejích par..

A poslední – kapalina použitá jako tepelný nosič musí být cenově dostupná nebo, v případě vysokých nákladů, musí udržovat své vlastnosti a objem po dlouhou dobu během provozu v topném systému..

Nosič tepla – voda

Ze všech kapalin, které na Zemi existují v přírodním stavu, má voda nejvyšší tepelnou kapacitu – v průměru 1 kcal / (kg deg), tj. Pokud zahřejete jeden kilogram vody na 90 ° C a ochlaďte jej v topném radiátoru na 70 ° C , pak do místnosti vytápěné tímto radiátorem vstoupí 20 kcal tepla.

Tato kapalina má vysokou hustotu (917 kg / m)³), klesající s ohřevem nebo chlazením. Mimochodem, voda je jedinou přírodní kapalinou, která se rozpíná jak při zahřívání, tak i chlazení..

Ekologické a toxikologické vlastnosti vody převyšují vlastnosti syntetických teplonosných tekutin – náhodný únik z topného systému nebude způsobovat problémy pro zdraví domácností, pokud se nedostane přímo na lidské tělo. A v případě takového úniku je velmi snadné obnovit původní objem vody – stačí přidat požadované množství do otevřené expanzní nádrže přirozeného cirkulačního topného systému..

Pokud jde o náklady, voda také není v konkurenci, protože neexistuje levnější a cenově dostupnější nosič tepla..

Toto chladivo má však řadu nevýhod – obyčejná voda, tj. Ve svém přirozeném stavu, obsahuje kyslík a soli, což způsobuje vnitřní korozi prvků topného systému, jakož i přerůstání jejich zdí v měřítku, což snižuje přenos tepla a vnitřní objem topných zařízení..

Nejjednodušší metoda změkčování vody je dobře známa všem – tepelná (vroucí), používající kovovou nádobu bez víka. V průběhu tepelného zpracování bude část solí ukládána na dno nádrže a oxid uhličitý bude odstraněn z objemu vody. Mimochodem, čím větší je spodní část varné nádrže, tím více solí může být z vody odstraněno – soli budou ukládány na dně ve formě stupnice. Nevýhodou tepelné metody je, že tímto způsobem lze z vody odstranit pouze nestabilní hydrogenuhličitany hořčíku a vápníku a zůstanou jejich stabilní sloučeniny..

Chemická nebo reakční metoda je účinnější, umožňuje vám převést soli obsažené ve vodě do nerozpustného stavu. K jeho implementaci se používá hasené vápno, uhličitan sodný nebo ortofosforečnan sodný – zavedení prvních dvou činidel do objemu vody způsobí tvorbu uhličitanové sraženiny, posledně jmenované – sraženiny orthofosforečnanů hořečnatých a vápenatých. Na konci chemické reakce se vytvořená sraženina odstraní filtrací vody. Poslední činidlo – ortofosfát sodný – poskytuje nejlepší změkčení vody, ale jeho použití vyžaduje přesné dávkování.

Destilovaná voda je nejvhodnější pro topné systémy, protože je zcela bez nečistot. Jeho jedinou nevýhodou je, že musíte utratit peníze za nákup, náklady na litr destilované vody budou asi 14 rublů. Před nalitím destilované vody do otopného systému je nutné důkladně opláchnout topná zařízení, potrubí a kotel běžnou vodou a omýt jak dříve použitý, tak nově nainstalovaný systém – v každém případě dojde ke kontaminaci uvnitř.

Můžete použít čistou taveninu nebo dešťovou vodu, protože obsahuje mnohem méně soli než kohoutek, studna nebo artéské.

Jedinou nevýhodou vody používané jako nosič tepla je to, že při teplotách pod 0 ° C zamrzne, expanduje a způsobí vážné poškození topného systému. A proto, majitelé domů, kteří nepravidelně provozují topný systém v chladném období, a kteří žijí v oblastech, kde je přerušení dodávky energie obzvláště časté, je vhodnější jiná skupina tekutin pro přenos tepla – nemrznoucí směs.

Tepelný nosič – nemrznoucí směs

Nemrznoucí kapalina, nalévaná do topného okruhu, umožňuje zcela vyřešit hrozbu zamrznutí systému v chladném období – nízké teploty, pro které je tato nemrznoucí směs navržena, nemění svůj fyzický stav. Nemrznoucí směsi jsou schopny zajistit transport tepelné energie uvnitř topného systému, nezpůsobují korozivní procesy a usazeniny v měřítku.

Hlavní vlastností nemrznoucích směsí je to, že neztuhnou na určité extrémně nízké teploty, v případě vytvrzování se nerozšiřují jako voda a nezničují prvky topného systému, ale mění se v gelovitou hmotu, jejíž objem se nemění. Jinými slovy, pokud se teplota zmrazené nemrznoucí směsi zvýší, vrátí se z gelovitého stavu do kapalného stavu bez jakýchkoli následků pro topný okruh..

Výrobci zavádějí do složení nemrznoucí směsi další přísady, aby se prodloužila životnost topného systému – inhibitory koroze a minerálních usazenin, které eliminují ložiska koroze a měřítko v systémech, které jsou v provozu již mnoho let. Při volbě nemrznoucí směsi je třeba mít na paměti, že její složení není univerzální – přísady v ní obsažené jsou určeny pro určité konstrukční materiály a slitiny, nesprávná volba způsobí elektrochemickou korozi nebo například zničení polymerních materiálů použitých při konstrukci topného systému..

Zpravidla se vyrábějí nemrznoucí směsi určené pro dvě extrémně nízké teploty – do -65 a do -30 ° C. Je-li to nutné, můžete změnit koncentraci nasycené směsi na požadovanou, z poměru jedné části destilované vody na dvě části nemrznoucí směsi (například pokud se litr nemrznoucí směsi prvního typu, určený pro nižší teplotu, zředí 0,5 litru vody, pak takové složení bude fungovat až – 30 ° C).

Chemické složení nemrznoucí směsi je určeno pro 10 topných sezón nebo 5 let provozu, po kterých musí být vyměněn celý objem nemrznoucí směsi..

Ve srovnání s vodou mají nemrznoucí směsi nejen výhody, ale také nevýhody:

• tepelná kapacita nemrznoucích zařízení je o 15% nižší, to znamená, že vydávají horší teplo;
• jejich viskozita je alespoň dvakrát vyšší, což vyžaduje zavedení výkonných oběhových čerpadel do topného systému;
• je vyžadována vyšší objemová expanze během vytápění, expanzní nádoba (expanzní nádrž uzavřeného typu) a topné radiátory, jejichž kapacita je o 50-60% větší než jejich protějšky používané v systémech s vodním tepelným nosičem
• tekutost je o 50% vyšší než tekutost vody, to znamená, že odpojitelná spojení v systému s nemrznoucí směsí musí být pečlivě utěsněna;
• nemrznoucí prostředky na bázi ethylenglykolu jsou pro člověka toxické, proto lze tuto nemrznoucí směs použít pouze u jednookruhových kotlů.

Pro domácí potřeby, tj. Pro topné systémy v soukromých domech, se nemrznoucí směsi vyrábějí na základě dvou typů polyolů – ethylenglykolu (monoethylenglykol) a propylenglykolu. Kompozice založené na prvním typu polyolů jsou běžnější a levnější než kompozice založené na drahých propylenglykolu, ale jsou velmi toxické – při požití stačí 350 mg ethylenglykolu, aby způsobilo vážné poškození zdraví a dokonce způsobilo smrt. Práce s nemrznoucími prostředky obsahujícími ethylenglykol vyžaduje povinnou ochranu kůže, dýchacích cest a očí.

Během provozu jsou nemrznoucí prostředky na bázi ethylenglykolu zvláště citlivé na přehřátí – při jakémkoli, i krátkodobém zvýšení teploty nad limit stanovený výrobcem pro danou značku nemrznoucí směsi, dochází k tepelnému rozkladu polyolu a přísad v nemrznoucí směsi, tvoří se nerozpustný sediment a kyseliny. Sediment, pokud se dostane na povrch topných těles, vytváří depozity uhlíku, narušuje výměnu tepla na místní úrovni a způsobuje přehřívání s opakovaným vytvářením kalů atd. Kyseliny vzniklé v důsledku rozkladu ethylenglykolu chemicky reagují se strukturálními kovy topného systému a způsobují několik ložisek koroze. V důsledku rozkladu přísad se ochranné vlastnosti chladicí kapaliny, kterou dříve zajišťoval pro materiál těsnění odnímatelných spojů, výrazně sníží a při vysoké tekutosti to okamžitě způsobí únik. Kromě toho přehřátí zvyšuje tvorbu pěny v nemrznoucí směsi, která zase strhává vzduch do topného systému. Z popsaných důvodů je nutné pečlivě sledovat teplotu vytápění kotlů a topného systému, avšak ne všechny modely kotlů to umožňují..

Je třeba poznamenat, že ethylenglykol vstupuje do chemické reakce se zinkem – používá se v topném systému, ve kterém nemrznoucí prostředky této skupiny působí jako chladivo, strukturální prvky a zařízení s vnitřním galvanizováním nemají význam, protože veškerý jeho povlak bude zcela zničen během téměř jedné topné sezóny..

Nemrznoucí směs na bázi propylenglykolu je pro domácnosti mnohem bezpečnější – technický propylenglykol je charakteristický jako potravinářský propylenglykol (E1520), který je široce používán ve farmaceutickém, voňavkářském a potravinářském průmyslu díky své úplné bezpečnosti pro lidské tělo a životní prostředí. Nemrazničky s propylenglykolem mohou být použity v dvouokruhových kotlích, protože jejich náhodný průnik do pitné vody, jakož i úniky v místech oddělitelných spojů, neublíží lidem.

Kapaliny na přenos tepla propylenglykolu mají kromě obecných pozitivních charakteristik identických s vlastnostmi, které se vztahují k nemrznoucím prostředkům ethylenglykolu, mazací účinek uvnitř topného systému, snižují hydrodynamický odpor a usnadňují provoz čerpadel sekundárního okruhu. Tepelný přenos nemrznoucí směsi propylenglykolu je vyšší než přenos ethylenglykolu. Existuje pouze jedna minus – vyšší cena, asi 1000 rublů. na 10 kg (pro srovnání, cena nemrznoucí směsi ethylenglykolu při -30 ° C je přibližně 550 rublů na 10 kg).

Je přísně zakázáno používat nemrznoucí směs v topném systému, pokud:

• systém používá elektrolytické (iontové) kotle, ve kterých je topné médium ohříváno průchodem elektrického proudu skrz jeho objem v nádrži kotle. Obecně se před zakoupením topného kotle ujistěte, že mu výrobce dovoluje pracovat v topném systému s tímto nemrznoucím prostředkem, jinak nebude záruka výrobce na kotel platná;
• otevřený topný systém. Toto pravidlo platí zejména pro nemrznoucí směs na bázi jedovatého ethylenglykolu;
• z úspor očekáváte snížení své mrazuvzdornosti na více než -20 ° C, protože to vážně sníží vlastnosti přísad zavedených do nemrznoucí směsi, což povede k tvorbě ložisek koroze a vodního kamene;
• utěsnění odnímatelných spojů se provádí pomocí navíjení prádla a olejové barvy – nemrznoucí směs nevyhnutelně koroduje barvu a nebude mít smysl navíjení;
• při výstavbě topného okruhu byly použity pozinkované trubky a tvarovky;
• topný kotel ohřívá chladicí kapalinu na teploty vyšší než + 70 ° C (jedná se o mezní teplotu ohřevu jakéhokoli nemrznoucího prostředku, nelze ji ohřát nad kvůli vysokoteplotní expanzi vlastní chladivům této skupiny).

Pokud se v topném systému používá nemrznoucí směs, musí být splněny následující podmínky:

• vybavit systém výkonnějším oběhovým čerpadlem, než jaké by bylo potřeba pro ohřev teplé vody. U dlouhého topného okruhu bude potřeba externí cirkulační čerpadlo;
• nainstalovat prostornou expanzii (expanzní nádrž), jejíž objem je nejméně dvojnásobkem objemu požadovaného pro chladicí kapalinu;
• používat v topném systému potrubí s očividně větším průměrem a objemovými radiátory;
• neinstalujte automatické větrací otvory – pouze ruční (například Mayevského kohouty);
• Utěsnitelné spoje utěsněte pouze těsněním vyrobeným z chemicky odolné pryže, paronitu nebo teflonu. Můžete použít povlečení spolu s těsnícím prostředkem odolným vůči ethylenglykolu (pokud používáte nemrznoucí směs ethylenglykolu). Při nákupu litinových radiátorů je nutné je rozebrat na sekce a nahradit stávající gumová těsnění paronitem nebo teflonem;
• nemrznoucí směs můžete ředit pouze destilovanou vodou, to znamená, že zde nebude fungovat ani déšť, ani roztavená voda;
• před každým úplným nalitím nemrznoucí směsi do systému je nutné ji propláchnout vodou (také kotel) – výrobci nemrznoucích zařízení doporučujeme je vyměnit v topném systému každé 2-3 roky;
• neměli byste nastavovat vysokou teplotu vytápění na studený kotel najednou – musíte postupně zvyšovat teplotu a dávat čas na chlazení chladicího média (nemrznoucí systémy mají nižší tepelnou kapacitu než voda);
• v zimě, když vypnete dvouokruhový kotel v systému s nemrznoucí směsí na dlouhou dobu, nezapomeňte vypustit vodu z okruhu přívodu teplé vody, protože může zamrznout a poškodit potrubí okruhu.

Jak zvolit optimální chladicí kapalinu

V první řadě by měla být volba chladicího média rozhodující i ve fázi návrhu topného systému, protože pokud by byl vytvořen pro vodu, bude vyžadovat seriózní rekonstrukci nemrznoucí směsi..

Pokud teplota v topném okruhu během chladného období neklesne pod +5 ° C, pak optimální chladicí kapalinou pro takový systém je voda, ze které se sloučeniny soli odstraňují na maximum. Pokud existuje možnost, že teplota v topném systému klesne na mínusové hodnoty, je v tomto případě potřeba pouze nemrznoucí směs. Samozřejmě můžete vypustit vodu ze systému, která ji bude chránit před poškozením při mrazu, ale v tomto případě se okruh naplní vzduchem, který dramaticky urychlí korozní procesy v podmínkách vysoké vlhkosti..

Je možné chránit systém vytápění vody před zamrznutím integrací elektrických ohřívačů do něj, ovládaných teplotními čidly nebo vzdáleně, přes GSM kanály, což umožní udržovat teplotu vody na úrovni nad +5 ° С, ale zde je závislost na napájení a buněčné komunikaci – jeden z tyto systémy samostatně nebo společně povedou k zamrznutí chladicí kapaliny a k opakovanému poškození topného okruhu.

Při volbě nemrznoucí směsi musíte podrobně prostudovat její vlastnosti, včetně: přípustné extrémně nízké teploty; složení přísad a jejich účel; jak ovlivňuje prvky topného systému (vyrobené ze železných a neželezných kovů, litiny, plastu, gumy atd.); doba používání v systému bez náhrady; bezpečnost pro lidské zdraví a ekologii (konec konců, bude se muset někde sloučit). Mimochodem, barva nemrznoucí směsi nemá pro topný okruh žádnou praktickou hodnotu, stačí zdůraznit příslušnost ke konkrétní značce. Vzhledem k potenciálním zdravotním rizikům pro domácnost je nemrznoucí směs propylenglykolu nejlepší volbou..

S ohledem na popularitu nemrznoucí směsi značky Tosol, která byla vyvinuta v polovině minulého století v SSSR, stojí za to stručně popsat její vlastnosti. Proto byla nemrznoucí směs původně vyvinuta jako nemrznoucí kapalina pro motorová vozidla, její složení je založeno na ethylenglykolu, jehož vlastnosti jsou popsány výše. Nedoporučuje se používat nemrznoucí směs v topných systémech, protože tato nemrznoucí směs není pro ně určena – obsahuje specifické přísady do motorů automobilů, zbytečné a dokonce škodlivé ve vytápěcích systémech, protože nemrznoucí směs prostě není navržena pro práci při vysokých teplotách..

Na závěr pojmenujeme nejoptimálnější nemrznoucí směs, která je velmi, velmi jednoduchá na nákup nebo přípravu – 40 ° směs ethylalkoholu s destilovanou vodou. Výkonové charakteristiky této směsi při použití jako nemrznoucí kapalina jsou následující:

• mírně vyšší než viskozita vody, ale výrazně nižší než viskozita ethylenglykolu a nemrznoucí směsi propylenglykolu;
• menší tekutost než uvedená nemrznoucí směs, což umožňuje snížit požadavky na těsnost odnímatelných spojů, což umožňuje použití konvenčních těsnění v nich (alkohol není chemicky reaktivní na kaučuk);
• alkohol je vynikající inhibitor koroze, to znamená, že blokuje jeho vývoj;
• při použití slané nasycené vody (tvrdé) alkohol v této směsi zabrání usazování vodního kamene na vnitřních površích topného okruhu. Soli se vysráží na nerozpustnou sraženinu, kterou lze snadno odstranit, když je systém propláchnut;
• v důsledku míchacího a kontrakčního tepla (stlačení vodného objemu alkoholového roztoku) se alkohol neodpaří odděleně od vody (za předpokladu, že jeho obsah ve vodném roztoku není menší než 30%);
• teplota varu vodného roztoku alkoholu prakticky odpovídá bodu varu vody, to znamená, že když teplota v topném systému vzroste na +85 ° C, což je obvyklé pro systémy s vodou jako nosičem tepla, nedojde k varu s výskytem zátek ve formě páry;
• obsah alkoholu ve vodném roztoku prudce snižuje expanzi vody během zmrazování, tj. i při úplném zmrazení topného systému s takovým chladivem nedojde k poškození jeho strukturálních prvků.

K dosažení určitých prahových hodnot rezistence vodného roztoku ethylalkoholu vůči nízkým teplotám je nezbytné dosáhnout následujícího obsahu v roztoku s vodou: 20,3% – zmrazení při -10,6 ° C; 33,8% – zmrazení při -23,6 ° C; 39% – zmrazení při -28,7 ° C; 46,3% – zmrazení při -33,9 ° C Obzvláště výhodné bude použití chladiva, což je vodný roztok ethylalkoholu, v uzavřených topných systémech.

Při přípravě chladicí vody s alkoholem se poměr obsahu alkoholu ve vodě počítá následovně – litr 96% alkoholu obsahuje 960 ml bezvodého alkoholu, aby se získal 33% roztok, musíte rozdělit 96 na 33 a získat požadovaný objem vody rovný 2,9 litru. To znamená, že pokud do litru 96% alkoholu zavedete přesně 2,9 litru vody, pak bude obsah alkoholu ve výsledném roztoku přesně 33% – je připravena chladicí kapalina, která nezamrzne na asi -22,5 ° C..

Podobné záznamy:

1. Otevřená a uzavřená nádrž pro topný systém: výpočet objemu, oprava pro kutily Obsah článku Proč potřebujete expanzní nádrž Strukturální rozdíly mezi tanky různých typů Jak vypočítat parametry nádrže pro váš systém Instalace, seřízení a opravy Žádný kapalný topný systém nebude fungovat bez expanzní...
2. Jaká by měla být teplá voda v bytě Je dobré, pokud má váš dům plynový ohřívač vody, zásobník nebo okamžitý elektrický ohřívač vody. V tomto případě můžete nezávisle sledovat teplotu horké vody, v případě potřeby ji uložit, pokud je...
3. Generátory tepla: vzduch, voda a vír Obsah článku Historie tepelných generátorů Zařízení a princip činnosti generátoru tepla Druhy tepelných generátorů Tepelný generátor Vortex – historie Odkud pochází nadměrná tepelná energie ve vířivých generátorech tepla Výrobci vířivých generátorů...
4. Jak zvolit oběhové čerpadlo pro topný systém a správně nainstalovat – přehled modelů s cenami Obsah článku Co je to topné čerpadlo Cirkulační čerpadlo Druh Vlastnosti Označení Jak vypočítat výkon oběhového čerpadla pro vytápění Pravidla pro instalaci do topného systému Kupte si čerpadlo pro vytápění Belamos...

Přečtěte si více  Jak zvolit distribuční desku SCHRN