Теплоотдача антифриза и воды

Теплоотдача антифриза и воды

Жидкие теплоносители являются одним из основных, в большей части отопительных систем. В основном, выбор стоит между антифризом и водой. Какой теплоноситель лучше в условиях российского климата? В этом нам и состоит сегодня разобраться.

Каким должен быть идеальный теплоноситель?

На сегодняшний день не существует идеального универсального теплоносителя. Каждый для себя сам решает, что ему подойдет лучше, в зависимости от режима эксплуатации.

Основные требования к теплоносителям:

  • не должен образовывать осадков, провоцировать появление коррозии или других разрушающих факторов;
  • хорошая теплопроводность (возможность переносить значительное количество тепла за определенный промежуток времени с небольшими потерями);
  • должен быть безопасным, не выделять токсических веществ и не воспламеняться при рабочих температурах.

Вода, как теплоноситель для отопительных систем

Вода является наиболее простым и дешевым теплоносителем. Обычно, при нормальных условиях, она практически не расходуется (остается в системе). Во многом, это зависит от ее качества.

Если отопительная система работает постоянно, промерзание системы невозможно. В таком случае, воду с системы лучше не сливать, даже в летнее время, что бы избежать коррозии системы.

Если вода содержит дополнительные примеси (металлические частички, соли и т. д.) ее обязательно нужно пропустить через специальный фильтр. Это убережет вашу отопительную систему от внезапных поломок.

К основным недостаткам воды, как теплоносителя можно отнести ее способность к образованию накипи, осадков и т. д. В таком случае, теплоотдача уменьшается, в следствии чего, расход топлива увеличивается (будь то газ, отработанное масло и т. д.).

Антифриз, как теплоноситель для отопительной системы

Антифриз — искусственно созданное вещество, которое выступает в качестве теплоносителя. Изготовляется, как правило, на основе этиленгликоля.

К основным преимуществам антифриза можно отнести низкую граничную температуру замерзания. Она составляет примерно -65 градусов Цельсия.

Это позволяет на время выключать отопление без вреда для системы. Система не промерзнет, как следствие батареи и прочее останутся целыми (в случае с водой, батареи попросту разорвет).

Кроме того, из-за своей основы, антифриз не образует накипи и осадков. Это положительно скажется на сроке эксплуатации системы.

Несмотря на это, антифриз имеет ряд существенных недостатков. Его теплоемкость примерно на 15-20% ниже, чем у воды. Кроме того, вязкость примерно в 2-3 раза выше.

Вследствие этого, антифриз не рекомендуется использовать на мало мощных котлах, ввиду своей не эффективности.

Также, он очень плохо переносит перегрев. Из-за высоких температур, антифриз может начать разлагаться на составляющие и образовывать небольшой нагар.

Если антифриз сделан на основе этиленгликоля, возможны токсические испарения. Особенно часто это явление встречается в котлах с двухконтурными дымоходами.

Кроме того, необходимо производить замену теплоносителя примерно раз в 4-5 лет.

Что лучше? Вода или антифриз?

Подведем итоги. Каждый из указанных теплоносителей имеет ряд преимуществ и недостатков. Выбирает каждый для себя сам наиболее подходящий вариант. Если система будет работать непрерывно — вода это самый оптимальный вариант, если отопление будет отключаться при минусовых температурах — вам подойдет антифриз.

Также можно найти компромисс — смесь антифриза и воды. Примерно 50 на 50. Это позволит сдвинуть температуру замерзание смеси до -30 градусов, и в то же время уменьшить негативные факторы, которые проявляются при использованию антифриза.

При установки котла на отработанном масле в СТО, гаражах, теплицах и других технических помещениях зачастую используют именно антифриз, т.к. в некоторых случаях котел работает не круглые сутки, а в течение рабочего дня. Зачастую при использовании в системе отопления тепловентиляторов (воздушно-отопительных агрегатов), котлы запускают утром, прогревая помещение за первые 30-40 минут работы, а на ночь выключают.

Также бывают системы комбинированные: основной контур — теплоноситель вода, и контур теплого пола — антифриз. Контуры раздельные, теплый пол в данном случае нагревается через промежуточный теплообменник, соответствующей мощности, закачивая при этом антифриз под давлением.

Если у Вас возникли вопросы или нужна консультация, Вы можете всегда обратиться к нам по контактным данным

Вообще-то на этом этапе уже все было допилено и напильник в заголовке упоминается просто как символ победы разума над сарпариллой. Ибо нет предела совершенству. Антифриз в системе не менее важен, чем всё остальное, выше описанное. Именно от антифриза зависит количество переносимого тепла за единицу времени, чистота системы охлаждения(а значит и эффективность теплопередачи от двигателя к теплоносителю и радиатору), антикавитационные и антипенные свойства(опять таки влияющие на эффективность теплопередачи).
На самом деле выбор антифриза не так прост, как кажется на первый взгляд. Конечно, можно тупо купить самый дорогой, допустив(не без оснований), что самый дорогой — значит самый лучший. Но мне то интересно было докопаться до самой сути этого вопроса, чтобы знать, а не верить.

Итак, начинаем грысть гранит науки.

1). Температура замерзания.
Пожалуй, это основная характеристика, которой страдает среднестатистический водятел. Ибо то, что обзывают "концентратом" антифриза — дорог, а денежки народ любит экономить. Потому пропорции "концентрата" и воды обычно выбирают только с точки зрения температуры замерзания. Смесь воды и этиленгликоля имеет минимальную температуру замерзания в районе -65С при пропорциях 2 части этиленгликоля и 1 часть воды.
Такая низкая температура замерзания редко кому нужна и потому "концентрат" антифриза экономят — делают смесь с более низким содержанием антифриза и более высоким процентом воды. Есть ли смысл в такой экономии я не знаю — чем меньше содержание антифриза в смеси — тем меньше концентрация полезных присадок.
Но хозяин — барин.
Зависимость температурных свойств антифриза можно посмотреть на этой таблице:

Читайте также:  Стиль модерн в интерьере презентация

2). Теплоёмкость и теплопроводность.
Теплоёмкость — характеристика, определяющая КОЛИЧЕСТВО теплоты(энергии), передаваемое единицей теплоносителя при определённой температуре. Теплопроводность — характеристика, определяющая СКОРОСТЬ передачи(забора-отдачи) тепла. Чем более высокие теплоёмкость и теплопроводность охлаждающей жидкости — тем проще отводить тепло от двигателя при прочих равных.
Основа всех антифризов — вода и этиленгликоль. Этиленгликоль отвечает в основном за низкотемпературные свойства охлаждающей жидкости, но теплоёмкостью не блещет. Например, чистая вода вблизи +100С имеет теплоёмкость 4,187 неважно чего и теплопроводность 0,683. А 20% раствор этиленгликоля(замерзающий при -10С) имеет теплоёмкость 4,02 и теплопроводность 0,550. Привычный нам 50% раствор этиленгликоля(замерзающий при -40С) имеет теплоёмкость всего 3,84 и теплопроводность 0,480. Короче, с ростом концентрации этиленгликоля теплоемкость и теплопроводность уменьшаются ( по сравнению с водой) до 20%, что довольно заметно.
При этом этиленгликоль является довольно агрессивной штукой по отношению к металлам. Потому в антифризы начали добавлять для вкуса вначале антикоррозиционные присадки, а потом это дело понравилось и начали улучшать смазочные, моющие, антипенные и прочие свойства типа смачиваемости и антикавитации.
Чем меньше нужно концентрата для достижения нужной температуры замерзания — тем выше будет теплоёмкость готового антифриза. Мы привычны к пропорции 50 на 50, но на самом деле это очень упрощенная метОда.
В любом случае, чем больше воды в антифризе — тем больше тепла будет переноситься при прочих равных, ибо вода безоговорочный лидер по теплоёмкости. Но. Можно довольно легко и просто компенсировать некоторое снижение теплоёмкости увеличением скорости потока теплоносителя. Я уже писал, что увеличил скорость вращения помпы почти в два раза. Так вот — у меня любой антифриз обладает как бы удвоенной теплоёмкостью.

3). Температура кипения. Тут всё туманно… я бы даже сказал — мутно.
Сам этиленгликоль кипит при +197С. Вода при +100С. Считается, что состав смеси 54% этиленгликоля и 46% дистиллированной воды имеет температуру кристаллизации около -40С, а температура закипания будет приблизительно +108С при атмосферном давлении — именно такая температура кипения и указана как минимальная для тосола в старом советском ГОСТе. Но мы же бадяжим не этиленгликоль, а готовый концентрат. А вот что там намешано в концентрате — тайна великая есмь. Есть зарегистрированные лабораторными тестами антифризы с температурой кипения в районе +122С. Но в продаже чаще встречаются готовые к заливке фирменные(!) антифризы с температурой начала кипения чуть выше +90(!) градусов. Полюбуйтесь на это безобразие:
www.autodela.ru/main/top/…est/antifreeze_test_20_og
www.zr.ru/content/articles/902013-gorit-na-rabote/
Даже чистая вода кипит при более высокой температуре. Т.е. вместо присадок умники-производители льют лошадиную(до 20%) дозу, например, метанола(спирт). Потому на тестах стали часто использовать вместо температуры кипения такую характеристику, как температура начала возгонки — чтобы выловить легкокипящие фракции…
Короче. Чем больше нормального концентрата будет в антифризе — тем более высокая будет температура кипения(но в ущерб теплоёмкости), тем бОльшая будет концентрация противопенных и антикавитационных присадок. Тем до более высокой температуры сможет нагреться двигатель до начала возникновения зон локального кипения в самых теплонагруженных местах — антифриз будет до победного отводить тепло от стенок двигателя максимально эффективно.
Что нам даёт более высокая температура кипения антифриза? Возможность БЕЗОПАСНО эксплуатировать двигатель при более высоких температурах. Двигатель является тепловой машиной — при бОльшей разнице в давлении и температуре внутри камеры сгорания и снаружи увеличивается его КПД — бОльшая часть тепла идёт на совершение механической работы. Чем больше разница температур между горячей средой и холодной — тем интенсивнее теплообмен. Потому, чем выше температура антифриза(и самого двигателя) — тем эффективнее работает радиатор охлаждения. Все знают, что при жаре в +40С двигатель охлаждается хуже, чем в +20С. Но мало кто понимает что эффективность радиатора можно повысить соответствующим поднятием температуры антифриза — если увеличить рабочую температуру двигателя, например, с +80С до +100С. Понятно, что двигателю жить будет тяжелей — резинотехнические изделия, масло, антифриз, да и сам металл в теплонагруженных зонах — все эти компоненты должны быть рассчитаны на более высокие температуры. Совсем старые движки были рассчитаны на температуры +60-70С, система охлаждения была примитивная, негерметичная — вода в их радиаторе закипала при +100С. Наши движки посовременнее. Резинки десятилетиями живут при высоких температурах, повышенное до 0,9 атмосфер давление в системе охлаждения и современный антифриз позволяют эксплуатировать и наши двигатели до 110-130 градусов легко. Притом, что рабочая температура моего 2лте в районе 90 градусов. Более современные двигатели имеют давление в системе охлаждения 1,1(а то и до 2,5) атм и рабочие температуры у них на уровне 120-130 градусов ШТАТНО. Понятно теперь, почему для них настолько важны качественный антифриз и герметичная система охлаждения?
Вот хороший график показывающий сразу зависимость температуры кипения антифриза и от концентрации и от давления:

Читайте также:  Номер позиции в спецификации

Как видно при избытке давления в 1 бар 60% раствор концентрата будет закипать только при +130С, а 70% — аж при +140С. Тут призадумаешься…

Мой двигатель начинает открывать термостат при 88 градусах. Так на термостате и написано. Но я часто лажу в горы. А в горах две напасти. Крутые затяжные подъёмы, которые для моего задохлого движка даются с большим трудом. И разряжённый воздух, который с одной стороны ухудшает сгорание топлива, а с другой — понижает температуру кипения антифриза. Потому я и озадачился выбором наилучшего антифриза.
Слабо представляю, при какой температуре закипит залитый мой антифриз(нужно будет проверить с термометром для успокоения), но с этого вопроса выжато всё досуха.

4). Тип антифриза. Не настоялько критический, как первых два, этот пунктик тоже немаловажен.
Силикатосодержащие антифризы(подавляющее большинство) образуют на поверхности металлов защитную антикоррозийную плёнку, которая пусть незначительно, но таки ухудшает теплопередачу. Cиликаты имеют склонность к образованию гелей и абразивных частиц, снижающих отвод тепла от двигателя, засоряющих систему охлаждения, разрушающих помпу. Фосфаты могут выпадать в осадок при смешивании антифриза с водой. Нитриты очень быстро окисляются и требуют регулярного пополнения. Все эти неорганические присадки достаточно быстро расходуются, из-за чего срок эксплуатации традиционных антифризов относительно мал — потому такие антифризы больше 2 лет не живут даже официально.
Но есть карбоксилатные антифризы — их ингибиторы не образуют защитного слоя по всей поверхности системы, а адсорбируются лишь в очагах возникновения коррозии с образованием защитных слоев толщиной не более 0,1 микрона. Карбоксилаты являются непревзойденными ингибиторами коррозии, стабильными при высоких температурах, выдерживающими длительный срок эксплуатации, сравнимый со временем жизни автомобиля( более 5 лет) и лучше защищают металлы от коррозии и кавитации, что обеспечивает наиболее эффективное охлаждение двигателя. Раньше цена карбоксилатных антифризов раза в 4 превышала цены обычных антифризов того же производителя. Сейчас цена сопоставима и экономически выгоднее покупать уже немного более дорогой, но как минимум в два раза более долгоживущий антифриз.

Это и были в своё время основные три критерия для раздумья, покупки и готовки.

Переходим к практике. Берём для осмысливания 4 концентрата одной фирмы. Не важно какой — лишь бы у вас в городе был их официальный представитель. Главное — они свою продукцию тестируют в одинаковых условиях и можно хотя бы сопоставлять характеристики, даже самим этим циферкам не особо доверяя.
Итак, берём обычный стиральный порошок и документацию на всю линейку антифризов фирмы Х:

Один из распространенных споров вокруг отопительных систем возникает из-за выбора вида теплоносителя. Одни утверждают, что лучше воды ничего быть не может, другие советуют использовать антифризы.

У нас мнение однозначное — вода. Ниже мы постараемся объяснить, почему.

Производители котлов не просто так запрещают использование антифриза со своей продукцией. Более того, за использование антифриза в качестве теплоносителя, если такая возможность не указана в инструкции, можно лишиться гарантии на котел. На этапе проектирования котлы испытываются с водой, и все процессы заточены на ее физические свойства. Существуют модели, испытанные с некоторыми видами незамерзающих теплоносителей — на них и стоит обратить внимание, если вы все-таки выбрали антифриз.

Лучший теплоноситель — подготовленная для системы отопления вода . Котлы и другие элементы системы десятки лет проектировались именно под использование с водой.

Какую воду заливают в систему отопления?

Перед заливкой в систему отопления вода из водопровода или природных источников требует подготовки. Это нужно, чтобы устранить возможные негативные влияния жидкости на поверхности, с которыми она взаимодействует. В ходе водоподготовки ее фильтруют и умягчают. Но это доступно далеко не всем владельцам котельных. Самое простое — купить подготовленную для систем отопления воду. Обязательно изучите документацию к вашему котлу и радиаторам отопления — в ней должны быть указаны требования к теплоносителю.

Чем опасна не подготовленная вода? Соли кальция и магния вызывают отложения на внутренних поверхностях труб и теплообменнике. В результате отопительная система обрастает накипью. Со временем это может приводить к уменьшению проходного диаметра, снижению теплоотдачи, увеличению энергопотребления и разрушению отдельных элементов отопительной системы. Растворенный в воде кислород повышает опасность возникновения коррозии, но в правильно спроектированной системе воздух эффективно отводится, снижая риск до минимума.

— Если вода — лучший теплоноситель, почему вообще возникают разговоры про антифриз?

Страшный сон любого владельца собственной котельной — ее остановка зимой. Если температура в доме опустится ниже нуля, вода в системе отопления замерзнет. Это может нанести непоправимый вред трубам и агрегатам.

Другая, не столь очевидная причина разговоров про антифриз, кроется в мифах, которые есть в сфере отопления. Антифриз воспринимается как специально разработанный теплоноситель, а вода — как обычный, дешевый вариант. Именно так позиционируют свою продукцию производители.

Читайте также:  Как правильно использовать геотекстиль

Когда возникает опасность? Самая распространенная причина — отключение электричества, ведущее к остановке насосов. Еще бывает, что отопление в доме не постоянное, есть простои в отопительный период.

Насколько все на самом деле серьезно? В наших широтах и правда бывает очень холодно. Периодически свет пропадает в каждом доме — где-то реже, где-то чаще. Тогда и возникает мысль использовать в качестве теплоносителя не воду, а жидкость, которая не замерзает. В реальности отключение электричества может не нанести никакого вреда. Все зависит от температуры воздуха и длительности простоя системы. На случай частых отключений систему отопления оснащают системой бесперебойного питания котла.

Что есть антифриз?

Смесь, температура кристаллизации которой существенно ниже, чем у воды. Незамерзающие жидкости содержат различные присадки, которые предотвращают коррозию, окисление, накипь и другие негативные процессы.

Популярные на рынке виды антифризов:

  • На основе этиленгликолей. Эти антифризы самые недорогие, большинство из них отечественного производства. Главный недостаток — токсичность. Вещество опасно для открытых участков тела и дыхательных путей. Этиленгликоли не применяют в открытых, а также двухконтурных системах — из-за существования вероятности попадания вещества в водопровод.
  • Пропиленгликоли безопасны для человека, но из-за этого существенно дороже этиленгликолей, температура кристаллизации выше. Обычно эти составы импортные.
  • На глицериновой основе. Полностью безопасны — даже если попадут в питьевую воду. Самый редкий вид теплоносителя.

Чем антифриз хуже воды?

Котлы и системы отопления создаются из расчета использования с водой, опираясь на ее физические и химические свойства. У антифриза они другие. В этом и состоит главная проблема. Нужно очень постараться и спроектировать отопительную систему так, чтобы свести недостатки антифриза к минимуму.

  1. Вязкость и плотность у антифриза выше, чем у воды. Фактически это означает, что для циркуляции теплоносителя нужны более мощные насосы .
  2. А удельная теплоемкость — ниже.
  3. Есть риск протечки , если материалы уплотнений не совместимы с конкретным составом антифриза.
  4. Более высокий, чем у воды, коэффициент расширения при нагреве. Потребуется расширительный бак большего объема.

Чем может навредить антифриз?

Этиленгликоль токсичен . Любая протечка или неаккуратное обращение с жидкостью может серьезно навредить здоровью или даже угрожать жизни людей и домашних животных.

Добавление воды в антифриз улучшает ряд его характеристик — вязкость, теплоемкость, — но повышает температуру замерзания теплоносителя. Чем выше концентрация антифриза, тем серьезнее воздействие на металлические элементы и уплотнители системы. Последние могут растворятся под действием концентрированного антифриза, что со временем приводит к протечкам .

Чтобы снизить воздействие коррозии, производитель добавляет в антифриз ингибиторы. Иногда их приходится покупать отдельно и примешивать самостоятельно. Но если переусердствовать с долей воды в теплоносителе, то эффективность присадок снижается, и опасность коррозии возрастает . Происходит это как по вине пользователя, — неточные расчеты при разбавлении — так и в результате подпитки теплоносителя в процессе эксплуатации.

Антифризы не должны контактировать с цинком, который может присутствовать в покрытии труб и фитингов. В результате их взаимодействия образуется нерастворимый осадок, который постепенно разрушает отопительную систему . Производители котлов и других компонентов системы отопления (насосы, соединения, фильтры) с большой вероятностью откажут в гарантии при использовании антифризов в качестве теплоносителя.

Пока отложений не так много, ситуацию можно исправить. Для этого нужно промыть систему отопления.

Есть ли альтернативы?

Длительное отключение электричества зимой само по себе — чрезвычайная ситуация. На этот случай лучше иметь резервный источник питания или альтернативные методы отопления. Рассчитав прогнозируемые траты на обеспечение бесперебойного отопления, можно сравнить их со стоимостью антифриза. Антифриз имеет определенный срок службы, а значит, его придется периодически менять — в среднем раз в три года.

Вода в системе отопления не замерзнет сразу после отключения электричества. У вас будет по крайней мере несколько часов на то, чтобы принять меры. Настоящий форс-мажор — если электричество отключат надолго в ваше отсутствие. Многое зависит от материалов дома, его утепления и утепления труб. Некоторым домам для полного размораживания может потребоваться несколько дней.

Выводы:

  1. Вода намного лучше подходит для систем отопления, чем антифриз. Большинство котлов проектируется и производится для работы с водой в качестве теплоносителя .
  2. При всех преимуществах воды нужно помнить о качестве. Ее нужно специально подготавливать или использовать дистиллированную.
  3. Вид теплоносителя (вода или антифриз) нужно выбирать на стадии проектирования отопительной системы дома.
  4. Если склоняетесь к антифризу, нужно учесть все проблемы, которые он может вызвать. Убедитесь, что агрегаты системы отопления и ее поверхности могут использоваться в контакте с выбранным химическим составом.
  5. В случае долгого отсутствия тепла антифриз спасет только систему отопления, но под ударом окажутся водопровод и канализация. Если у вас нет «плана Б», серьезных убытков не миновать. А если он есть — то и необходимость в использовании антифриза сомнительна.
Ссылка на основную публикацию
Adblock detector