Незамерзающие теплоносители

• обладает высокой теплоемкостью;

• относительно низкая вязкость и малые гидравлические потери при циркуляции в системе;

• всегда «под рукой», и ее быстро можно добавить в систему;

• низкая стоимость умягчения и деаэрации.

Рис. 2.1. Природная вода всегда содержит различные примеси, а их состав и количество в каждом конкретном случае неодинаков.

В каждом регионе России, в каждом городе и поселка своя вода, причем ее состав нестабилен.

Недостатки:

• возможность замерзания воды в системе (замерзает при температуре ниже 0 °С) и, как следствие, вывод последней из строя (дом с выключенной, но заполненной системой отопления зимой не оставишь);

• растворение в воде кислорода и диоксида углерода и, вследствие этого, коррозионная активность. Если, во избежание размораживания системы отопления, воду сливают – коррозионные процессы в системе, заполненной воздухом, идут еще быстрее, чем в закрытой, изолированной от воздуха;

• необходимость изменения химического состава воды (умягчение и деаэрация) перед использованием в инженерных системах;

• природная вода характеризуется таким показателем, как жесткость. При температуре воды выше 80 °С начинается интенсивное разложение карбонатов и гидрокарбонатов кальция и магния с отложением накипи на стенках теплообменных устройств, что является причиной ухудшения теплопередачи и снижения эффективности их работы;

• корректировка удельного эл. сопротивления воды в течение отопительного сезона;

• проведение ежегодного ремонта котла.

Основным недостатком солевых растворов является их коррозионная активность, ведущая к образованию продуктов коррозии. Это становится причиной ухудшения теплопередачи, и засорения трубопроводов.

Из патента РФ № 2117024 (МПК 6: С09К 5/00, опубликован 10.08.1998) известен антифриз следующего состава: ортофосфорная кислота – 1,3/1,4; гидроксид натрия – 0,8/1,0; карбонат натрия – 0,10/0,15; натриевая соль 2-меркаптбензтиазола – 0,01/0,05; динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты – 0,03/0,07; пеногаситель – 0,02/0,03; краситель – 0,002/0,003; вода – 0,85/1,50; ингибитор коррозии цветных металлов (капролактам) – 0,02/1,10; этиленгликоль – остальное.

Рис. 2.2. От состава воды зависит тип и скорость протекания коррозии оборудования, состав отложений котловой накипи и биологических обрастаний на теплопередающих поверхностях

Однако, из-за переизбытка натриевых солей в составе система неустойчива, что приводит к расслоению антифриза при хранении и перепадах температур.

Также известен состав антифриза, содержащий: ортофосфорную кислоту, триэтаноламин, натриевую соль 2-меркаптбензтиазола, двуводную динатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты, капролактам, дигидроксибензол, фосфит, пеногаситель, краситель, спирт н-бутиловый, воду и этиленгликоль (патент РФ № 2196797, МПК 7: С09К 5/00, опубликован 20.01.2003).

Как показали проведенные испытания, состав известного антифриза характеризуется недостаточной коррозионной стойкостью по отношению к алюминию.

Основными недостатками солевых растворов являются их коррозионная активность, ведущая к образованию продуктов коррозии. Это становится причиной ухудшения теплопередачи, выпадения солей из растворов и засорения трубопроводов. Даже добавление ингибиторов не спасает поверхности нагрева от интенсивного разрушения металлов.

При использовании масла в качестве теплоносителя необходимо помнить, что только правильно подобранное масло может обеспечить нормальную работу системы. Основным недостатком масел является их горючесть, низкая термическая стабильность и повышенная испаряемость.

2.2. Тосол

Часто возникает путаница между понятиями «антифриз» и «тосол». Тосол – название автомобильной охлаждающей жидкости, разработанной в 1971 г. для автомобилей ВАЗ. Первые три буквы аббревиатуры – отдел «технологии органического синтеза», а «ол» добавлено по аналогии с этанолом, бутанолом, метанолом.

За рубежом же термин «антифриз» первоначально применялся к концентрату, который добавляли к воде в системе охлаждения ДВС. При этом акцентировалась лишь его морозозащитная, сезонная функция, не отражающая его свойств как теплообменной среды, которая предохраняет систему от коррозии и повреждений при всех эксплуатационных условиях. Термин engine coolant concentrate («двигательный охладитель концентрированный») охватывает все эти условия и в настоящее время предпочтителен для автомобильной «незамерзайки», а для систем теплоснабжения остался антифриз, который иногда противопоставляется автомобильному тосолу.

За рубежом термин «антифриз» первоначально применялся к концентрату, который добавляли к воде в системе охлаждения ДВС.

Рис. 2.2. За рубежом термин антифриз первоначально применялся к концентрату, который добавляли к воде в системе охлаждения ДВС

Одним из наиболее популярных незамерзающих теплоносителей является тосол, широко используемый в системах охлаждения автомобильных двигателей и представляющий собой водный раствор этиленгликоля с введенными в него присадками. Смесь воды и этиленгликоля обладает уникальным свойством – не замерзать при низких (до –70 °С) температурах. Даже если ее температура опускается ниже точки замерзания, смесь не затвердевает, а частично вымораживается с образованием мелкокристаллических структур льда и жидкой водно-гликолевой фазы более высокой концентрации (соответствующей температуры смеси) при сохранении определенной подвижности вязкой кашеобразной массы. При этом ее объем увеличивается не более чем на 3 %.

Одним из популярных незамерзающих теплоносителей является тосол, используемый в системах охлаждения автомобильных двигателей и представляющий собой водный раствор этиленгликоля с введенными в него присадками.

К сожалению, пакеты присадок обычных автомобильных тосолов не рассчитаны на длительную и интенсивную эксплуатацию в бытовых системах отопления. Поэтому в 1990-х гг. несколькими отечественными компаниями разработано и начато производство специальных антифризов, которые можно использовать в качестве теплоносителей в системах отопления. Основой для них, как и для тосола, стала смесь воды и этиленгликоля, однако пакет присадок изменен таким образом, чтобы теплоноситель удовлетворял следующим основным требованиям: низкие коррозийная активность и пенообразование, предотвращение образования накипи на стенках трубопровода и ее легкое удаление.

Также тосол обладает повышенной текучестью, что предъявляет повышенные требования к плотности соединений трубопровода. Это чрезвычайно важно еще и потому, что тосол ядовит, и, попадая в помещение, вредит здоровью людей.