Теплоноситель для системы отопления — выбираем оптимальную жидкость


В качестве теплоносителей в зависимости от назначения производственных процессов могут применяться самые разнообразные газообразные, жидкие и твердые вещества. С точки зрения технической и экономической целесообразности их применения теплоносители должны обладать следующими качествами:

1) иметь достаточно большую теплоту парообразования и теплоемкость, соответствующую плотность, малую вязкость (при таких характеристиках теплоносителей обеспечивается достаточная интенсивность теплообмена и уменьшаются их массовые и объемные количества, необходимые для заданного тепловой нагрузки теплообменного аппарата);

2) иметь необходимую термостойкость и не делать неблагоприятного воздействия на материалы аппаратуры (теплоносители должны быть химически стойкими и неагрессивными даже при достаточно длительном воздействии высоких температур);

3) быть недорогими и достаточно доступными.

При выборе теплоносителей необходимо в каждом отдельном случае детально учитывать их термодинамические и физико-химические свойства, а также технико-экономические показатели.


Вследствие ряда своих преимуществ в качестве теплоносителя наибольшее распространение получила водяной пар. Она имеет:

— Высокие коэффициенты теплоотдачи при конденсации, что позволяет получать относительно небольшие поверхности теплообмена;

— Большую перемену энтальпии при конденсации водяного пара, что позволяет тратить ее малое количество для передачи сравнительно больших количеств теплоты

— Постоянную температуру конденсации при заданном давлении, что позволяет довольно просто поддерживать постоянный режим и регулировать процесс в аппаратах.

Основным недостатком водяного пара является значительное повышение давления в зависимости от температуры насыщения.

Горячая вода получила большое распространение в качестве теплоносителя, греющего особенно в отопительных вентиляционных установках. Подогрев воды осуществляется в специальных водогрейных котлах, производственных технологических агрегатах (например, в печах) или водонагревательных установках ТЭЦ и котельных.

Дымовые и топочные газы в качестве среды, греющего применяются обычно на месте их получения для непосредственного обогрева промышленных изделий и материалов, если физико-химические характеристики последних не меняются при загрязнении сажей и золой. Если по условиям эксплуатации загрязнение материала, нагреваемого недопустимо, дымовые газы направляются в рекуперативных теплообменников, где отдают свое тепло воздуху, а остальное уже нагревает материал.


Достоинством топочных газов является возможность нагрева ими материала до очень высоких температур, необходимыми иногда по технологическим условиям производства. Но это достоинство не всегда может быть использовано, так как вследствие трудностей регулирования становится возможным перегрев материала и ухудшению его качества, с другой стороны, по условиям техники безопасности не всегда можно использовать огневой обогрев. Высокая температура топочных газов приводит к большим тепловых потерь. Газы оставляют топку с температурой выше 1000 ° С, доходят до потребителя с температурой не выше 700 ° С, так как осуществить удовлетворительную теплоизоляцию при таком высоком уровне температур довольно трудно.

В теплообменных аппаратах движение теплоносителей осуществляется за 3 основным схемам:

— Прямоток — направления движения горячего и холодного теплоносителей совпадают;

— Противоток — направления движения теплоносителей противоположные;

— Поперечный движение — направление потока горячего теплоносителя перпендикулярно движению холодного.

Теплоносители должны иметь: большую теплоту паро­образования, малую вязкость, высокие температуры при малых давлениях и возможность их регулирования, необходимую термостойкость, низкую стои­мость, коррозиеустойчивостъ. Любой теплоноситель может быть в трех состоя­ниях: твердом, жидком, газообразном.


Однако работать в качестве теплоносителя он может либо в однофазном состоянии (жидкость), либо в двухфазном (пар-жидкость).

К однофазным теплоносителям относятся минеральные масла, которые в рабочем состоянии находятся при температуре ниже температур кипения.

Двухфазные теплоносители (водяной пар, дитоликметан) в процессе работы находятся одновременно в состоянии пар-жидкость.

Вода. Вода используется в тепловых процессах как теплоноситель (греющая среда) для непосредственного нагрева пищевых продуктов (варка), как проме­жуточный теплоноситель в греющих рубашках аппаратов, работающих в одно- и в двухфазных состояниях.

Горячая вода как теплоноситель применяется преимущественно в аппара­тах для поддержания готовой продукции в горячем состоянии. Но сравнению с влажным насыщенным паром горячая вода имеет ряд недостатков: более низ­кий коэффициент теплоотдачи, неравномерное температурное поле вдоль поверхности теплообмена, высокая тепловая инерционность аппарата, что затруд­няет, регулирование теплового режима нагреваемой среды.

Водяной пар. Пар — один из наиболее широко применяемых теплоносителей. К его основным достоинствам относятся: высокий коэффициент теплоотдачи от кон­денсирующегося пара к стенке теплообменника, постоянство температуры кон­денсации, возможность достаточно точно поддерживать температуру нагрева, а так же в случае необходимости регулировать ее, изменяя давление пара.

Основным недостатком водяного пара является значительное возрастание давления с повышением температуры. Поэтому насыщенный водяной пар при­меняется для процессов нагревания только до умеренных температур (150°С).


Однако использование водяного пара в сравнительно небольших тепловых аппаратах, предназначенных для ПОП, приводит к значительному увели­чению их металлоемкости (из-за повышения давления пара). Если при сравнительно больших объемах потребления пара на предприятиях пищевой промышленно­сти подобное хозяйство оправдано, то для малых тепловых аппаратов общественного питания при объемах потребления пара до 0,5 т/ч организация его не­целесообразна.

Топочные газы. В качестве теплоносителей применяют продукты сгорания топлива, кото­рые с помощью тяговых устройств проходят по газоходам аппаратов, охлажда­ются и выводятся в атмосферу. При выходе из топки они имеют высокую тем­пературу, от 300 до 800° С и обогревают поверхности нагрева аппарата. При сжигании 1 кг или 1 м3 топлива выделяется теплота, равная теплоте сгорания топлива, зависящая от его состава и отнесенная к рабочей сухой или горючей массе топлива.

Параметры теплоносителя для отопительных систем

На сегодняшний день идеальную жидкость для систем теплоснабжения не изобрели, а это означает, что каждый вид теплоносителя следует эксплуатировать только при определенных условиях (прочитайте: «Выбираем жидкость для отопительных систем дома»). Одним из важнейших показателей считается температура теплоносителя в системе отопления, поскольку при ее изменении вещество способно менять присущие ему свойства, в результате чего дом может остаться без обогрева.

Параметры теплоносителя системы отопления должны соответствовать ряду требований:


  • способствовать переносу максимума тепла за короткий период времени по периметру объекта обогрева с минимальными потерями;
  • обладать незначительной степенью вязкости, поскольку от этого зависит скорость теплоносителя в системе отопления и, соответственно, величина КПД;
  • жидкость не должна стать причиной коррозийных процессов в составных элементах оборудования;
  • обеспечивать безопасность жителям дома – по токсичности и по температуре возгорания;
  • его стоимость должна быть доступной для многих потребителей. В случае, если жидкость дорогая, необходимо чтобы ее свойства позволяли эксплуатировать теплоноситель продолжительное время без замены.

Вода в качестве теплоносителя

В основном в отопительных системах используется вода, которая является самым безопасным, недорогим и экологичным теплоносителем. Причина этому – наибольшая теплоемкость среди жидкостей и не менее высокая плотность. Так, один килограмм воды, нагретой до 90ºС, остывающий до температуры 70ºС, способен выделить 20 ккал тепла.

В случае, если произойдет утечка, объем теплоносителя в системе отопления можно легко пополнить, залив в нее недостающее количество. У воды нет конкурентов относительно цены – дешевле жидкости потребителям не найти. При этом следует знать, что обычную водопроводную воду использовать в отопительных системах специалисты не рекомендуют, поскольку в ее составе много солей и присутствует кислород, что непременно приведет к появлению накипи и коррозийных процессов.


Теплоноситель для системы отопления - выбираем оптимальную жидкость

Устранить проблему с функционированием оборудования помогает процесс смягчения воды.

Воспользоваться можно одним из двух способов:

  • Первый вариант – термический, который основан на обычном кипячении. Воду помещают в металлическую емкость и нагревают. При кипячении соли откладываются на дне резервуара. Углекислый газ также удаляется, но соединения кальция и магния, отличающиеся стойкостью, по-прежнему присутствуют в воде.
  • Второй вариант – химический, предполагает использование реагентов. Применение кальцинированной соды, ортофосфата натрия и гашеной извести делают соли, присутствующие в воде, нерастворимыми, после чего они выпадают в осадок. Остатки этих веществ устраняют при помощи фильтрации.

Идеальным считается заполнение системы отопления теплоносителем, которым является дистиллированная вода. Единственный минус заполнения системы отопления водой – необходимость ее приобретать, тогда как обычную воду берут из крана, правда, за нее тоже приходится платить, но гораздо меньше, чем за дистиллированную. Можно использовать дождевые осадки, которые выгодно отличаются от колодезной, артезианской или водопроводной воды.


Для такого теплоносителя большое значение имеет его температурный режим. Если температура в доме опускается за отметку 0 градусов, замерзшая жидкость будет представлять серьезную угрозу целостности отопительной конструкции.

Система обогрева, функционирующая на антифризе

С приходом зимних холодов актуальным становится незамерзающий теплоноситель для систем отопления (прочитайте: «Незамерзающая жидкость для систем отопления — делаем правильный выбор»). Трубопроводы, заполненные таким теплоносителем, не получат повреждения при низких температурах. Это актуально для владельцев зданий, в которых они живут не все время и отопительными системами пользуются периодически. К такому теплоносителю относится антифриз для системы отопления, свойства которого позволяют пользоваться им при температуре минус 30°С и даже при предельно низких температурных показателях.

Теплоноситель для системы отопления - выбираем оптимальную жидкость

В тех случаях, когда температура ниже нормы, предназначенный для отопительных систем антифриз не твердеет как вода, а принимает гелеобразное состояние. Когда данный вид жидкости переходит назад в первоначальное состояние, его параметры сохраняются, и угрозы для целостности отопительного контура не появляется.


Чтобы удалить накипь или возможные очаги коррозии, на стадии производства в жидкость добавляют специальные ингибиторы (присадки). В результате их применения, срок эксплуатации отопительной конструкции увеличивается, причем значительно. Но не следует забывать, что антифриз для отопления не является универсальным теплоносителем, поэтому присадки можно использовать при условии, что элементы конструкции сделаны из некоторых материалов. Дело в том, что одни ингибиторы разрушают полимерные трубы, а другие способствуют коррозии электрохимического типа.

В среднем антифриз способен прослужить на протяжении 5 лет. После этого производится замена теплоносителя в системе отопления (подробнее: «Как происходит замена теплоносителя в системе отопления разных отопительных систем»). Сами же производители антифриза рекомендуют делать это каждые три года.

У антифриза по сравнению с водой имеется ряд недостатков:

  • такое качество, как повышенная вязкость, требует установки мощного циркуляционного насоса;
  • теплоемкость данной жидкости на 15% ниже, а значит, меньше количество подаваемого в помещение тепла;
  • разъемные соединения требуют более качественной герметизации;
  • необходимо использовать радиаторы, имеющие объем на 50% больше, чем при применении воды;
  • требуется установить расширительный бак закрытого типа, поскольку при нагреве наблюдается повышенное расширение жидкости;
  • токсичность состава, например, этиленгликоля.

Таким образом, при применении антифриза трубы должны быть большого диаметра, а радиаторы более объемными. При уплотнении разъемных соединений желательно пользоваться тефлоновыми или паронитовыми прокладками. Чтобы разбавить антифриз, можно использовать только дистиллированную воду. Перед тем, как его менять, выполняют слив теплоносителя из системы отопления, и делают ее полную промывку, включая котел.

Теплоноситель для системы отопления - выбираем оптимальную жидкость


Использованные источники

  1. worldofscience.ru/teplotehnika/4751-trebovaniya-k-teplonositelyam.html
  2. studopedia.su/15_120517_trebovaniya-k-teplonositelyam.html
  3. teplospec.com/montazh-remont/teplonositel-dlya-sistemy-otopleniya-parametry-davleniya-i-skorosti.html

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.