Теплоноситель для систем отопления: назначение, свойства,

Теплоноситель для системы отопления есть средством переноса энергии от места ее генерации до отопительного прибора. Мы говорим о системах водяного отопления, исходя из этого разглядывать будем только жидкости. В статье вы прочтете об изюминках применения разных видов теплоносителей для отопления.

Теплоноситель в системах отопления зданий

Назначение

Теплоноситель для отопления – это наиболее значимый элемент, без которого работа системы неосуществима в принципе.

Ранее человеком использовался яркий метод обогрева за счет открытого пламени: в жилище размешался очаг, в котором сжигали дрова. Со временем цивилизация упразднила таковой метод как страшный и некомфортный, и очаг переместился в топку котла, а сам котел расположился в отдельном помещении дома либо за его пределами.

Но такая передислокация "настойчиво попросила" изобретения метода переноса тепла на расстояние, и тут мы видим появление для того чтобы понятия, как теплоноситель: вещество, талантливое запасать тепловую энергию для транспортировки от котельной до конечного потребителя. Первым теплоносителем, примененным человеком, был воздушное пространство.

Со временем системы обогрева помещений совершенствовались, и в итоге появились водяные контуры переноса тепла. С того времени вода есть основной разновидностью агента для транспортировки тепловой энергии для обогрева жилых и публичных объектов.

Сейчас номенклатура применяемых агентов расширилась, но для бытовых систем наиболее распространенной остается вода. В локальных и автономных сетях довольно часто применяют смеси, складывающиеся из воды, антифризов и комплекса добавок, каковые снижают коррозионную активность среды.

Обратите внимание! Теплоноситель – это наиболее значимый элемент отопления, от свойств которого зависит множество определяющих параметров. Исходя из этого к выбору переносчика тепла направляться отнестись без шуток и максимально ответственно.

Основные параметры и требования

Дабы лучше понимать, каким требованиям должен отвечать теплопереносчик, рассмотрим его полный рабочий цикл:

• Теплоноситель для отопления заливают в систему, складывающуюся из теплообменника котла, подающего трубопровода, радиаторов, расширительного бака и обратного трубопровода;
• Горящее горючее либо ТЭН нагревает воду в теплообменнике, и она начинает естественную либо принудительную циркуляцию по контуру;
• Так как система замкнута, на место ушедшей из теплообменника жидкости тут же поступает новая порция вещества, которое кроме этого нагревается и поступает в трубопровод;
• Вода по трубам подается в радиаторы, где тепловой агент отдает свою энергию окружающей среде за счет передачи тепла, излучения и конвекции;
• По обратному трубопроводу остывшая жидкость возвращается в теплообменник, и процесс повторяется;
• Для компенсации тепловых расширений применяют расширительный бак для систем отопления открытого либо закрытого типа.

Разумеется, что для чёрта транспортировщика энергии серьёзен таковой показатель, как свойство накапливать тепло. В случае если провести аналогию с автотранспортом, это будет грузоподъёмностью автомобили, а в нашем случае данный параметр именуют теплоемкостью.

Мы не будем вдаваться в анализ различных жидкостей, но увидим, что вода отличается самой высокой теплоемкостью из всех жидкостей (не считая расплавов).

Но параметры теплоносителя системы отопления не ограничены теплоемкостью, хоть это и очень серьёзный показатель. На работу отопления сильное влияние оказывают кроме этого такие характеристики, как температуры фазовых переходов из одного агрегатного состояния в другое, другими словами температура кипения и температура замерзания.

Обратите внимание! Для обогрева жилых и публичных сооружений вода подходит фактически идеально при условии постоянного отопления зимой. Но для автономных систем, работающих в краткосрочно-периодическом режиме, замерзание воды угрожает разрывом труб и выходом системы из строя.

Помимо этого, направляться не забывать, что жидкости демонстрируют такое поведение в условиях перепада температуры:

• при возрастании температуры они увеличиваются;
• а при падении – сужаются;
• но при падении ниже точки перехода в кристаллическую фазу количество начинает опять расти, и вода тут демонстрирует очень высокое расширение – до 9 %.

Это делает неосуществимым и страшным для труб применение воды в условиях вероятной заморозки, единственное спасение – это слив теплоносителя, который чреват повышенной коррозией стенок.

Большая температура ограничена нормами пожарной и травматической безопасности, исходя из этого нагревать теплоноситель выше 95 – 110 градусов смысла нет. В этом отношении вода нам подходит, но в целях исключения вскипания данный показатель время от времени повышают добавлением разных примесей.

Другой серьёзный параметр – это вязкость и поверхностное натяжение жидкости. Так как наша система представляет собой замкнутый контур с сообщающимися сосудами под давлением, то мы должны учесть гидравлические законы и процессы. Дабы обеспечить обычную циркуляцию агента с заданной скоростью, нужно преодолеть гидравлическое сопротивление трубопровода, которое прямо пропорционально вязкости.

Обратите внимание! Чем ниже вязкость, тем несложнее насосу перемещать теплоноситель по контуру. Это напрямую воздействует на КПД системы и затраты энергии на работу насоса.

В большинстве случаев, вязкость ограничена таким параметром, как скорость теплоносителя в системе отопления. Она не должна быть ниже 0.2 – 0.3 м/с.

Большинство труб изготовлены из стального проката, исходя из этого принципиально важно учитывать таковой показатель жидкости, как коррозионная активность и жесткость.

Вода сама по себе не есть страшной средой, но в присутствии кислорода и разных примесей она может наносить заметный ущерб материалу стенок сосудов. Эта неприятность решается комплексом мер, который называется водоподготовкой.

Количество теплоносителя в системе отопления определяют методом расчетов. Упрощенно расчет теплоносителя в системе отопления выглядит так: количество котла + количество отопительных устройств + количество воды в трубах + количество жидкости в расширительном баке.

Первые два параметра определяют по паспорту изделий, количество вещества в баке от нас не зависит, а количество трубопровода вычисляют по формуле:

V =?*R?*L*1000, где:

• ? = 3.14;
• R – радиус трубы в метрах;
• L – протяженность трубопровода.

Наконец, мы не можем не учитывать тот факт, что система отопления проложена в жилых и публичных помещениях, где неизменно находятся люди. Это значит, что переносчик тепла должен быть приемлем с позиций пожарной, токсикологической и химической безопасности.

Итак, подытожим все сказанное.

Теплоноситель должен отвечать таким требованиям:

1. Владеть высокой теплоемкостью и теплопроводностью;
2. Иметь приемлемый диапазон температур жидкой фазы;
3. Владеть низкой вязкостью при достаточном поверхностном натяжении;
4. Владеть низкой коррозионной активностью и химической инертностью;
5. Жидкость должна быть максимально надёжной для человека, негорючей и нетоксичной.

Обратите внимание! Твёрдые требования к составу и свойствам теплоносителя ограничивают перечень применяемых веществ достаточно очень сильно: в большинстве случаев это или дистиллированная/вода из под крана, или вода с добавлением антифризов и присадок.

Разновидности

Вода

Вода относится к чаще всего применяемым типам теплоносителей для систем отопления. Это разъясняется ее очень широкой распространенностью, доступностью и дешевизной.

Но это не все преимущества:

• Вода владеет самой высокой теплоемкостью и высокой теплопроводностью;
• Текучесть воды разрешает отнести ее к веществам с низкой вязкостью;
• Вещество полностью безопасно для человека и внешней среды;
• Жидкая фаза находится в приемлемом температурном диапазоне;
• Коррозионная активность очищенной воды низкая;
• Не горит, не взрывается, не вступает в страшные реакции.

Обратите внимание! Дистиллированную и деминерализованную воду возможно было бы назвать совершенным теплоносителем, но существует ряд недостатков, каковые вынуждают искать методы оптимизации свойств этого вещества.

Основной недостаток воды – это ее свойство мёрзнуть при отрицательных температурах с резким расширением, из-за которого сосуды системы разрывает. Это значит, что зимний период отопление должно работать бесперебойно, что не всегда приемлемо.

Еще одно свойство воды – это свойство растворять большая часть химических соединений, особенно солей и минералов. В следствии при трансформации температуры эти соединения выпадают в осадок и откладываются в виде налета на стенках труб, сужая их просвет и снижая теплопроводность стенок в разы.

Обратите внимание! Для борьбы с недостатками воду смешивают с разными субстанциями – антифризами, присадками, добавками. Это возможно сделать своими руками, а возможно купить готовый продукт.

Антифриз

Антифриз – это незамерзающий теплоноситель с пакетом антикоррозионных и смягчающих присадок. Наиболее распространен и доступен комплекс на базе этиленгликоля.

Добавление гликолей существенно понижает температуру кристаллизации смеси, и диапазон жидкой фазы расширяется до значений от – 30 до + 130 градусов. Наряду с этим кроме того при замерзании повышение объема не превышает 1.5 %, что безопасно для конструкционных материалов.

Использование антифриза снижает скорость коррозии металлов на два порядка и более, но наряду с этим отмечается некоторая токсичность этиленгликоля. Более современным и менее токсичным есть пропиленгликоль, физические свойства которого сходны с этиленгликолем, но цена этого вещества вдвое выше.

Еще один надёжный компонент антифризов – это глицерин. Использование пищевого глицерина полностью безопасно как для человека, так и для материалов отопительной системы.

К недостаткам антифризов возможно отнести их более высокую вязкость и меньшее поверхностное натяжение. Это накладывает особенные требования к циркуляционным насосам, запорной арматуре, прокладкам и другим элементам системы.

Наиболее качественные продукты производят такие компании, как Clariant, Arteco, BASF, DOW Chemical.

Обратите внимание! Чтобы выяснить, как выбрать теплоноситель, направляться выяснить режим эксплуатации отопления зимой: для постоянной работы подойдет вода, а для помещений с периодическим применением (дачи, коттеджи, гостевые домики и пр.) лучше подойдет антифриз.

Вывод

От выбора теплоносителя зависит множество параметров системы отопления, исходя из этого выбирать направляться еще на этапе проектирования. Значительно чаще применяют водопроводную либо дистиллированную воду, и антифризы с пакетом присадок. Видео окажет помощь вам не совершить ошибку в выборе теплоносителя.