Топлоносител за отоплителни системи: цел, свойства, сортове

Топлинният носач за отоплителната система е средство за пренасяне на енергия от мястото на неговото генериране до отоплителното устройство. Става дума за системи за отопление на водата, така че ще разгледаме само течности. В статията ще прочетете за особеностите на използването на различни видове топлоносители за отопление.

Топлоносител в отоплителни системи на сгради

Назначение

Отоплителната среда за отопление е най-важният елемент, без който по принцип функционирането на системата е невъзможно.

Преди това директният метод за отопление бе използван от човека за сметка на открит пламък: в жилището имаше огнище, в което се изгаряха дърва. С течение на времето цивилизацията премахна такъв метод като опасен и неудобен, а огнището се премести в пещта на котела, а самият котел се намираше в отделна стая у дома или извън нея.

Това преразпределение обаче изисква изобретяването на метод за пренасяне на топлина на разстояние, а тук виждаме появата на такава концепция като топлоносител: вещество, което може да съхранява топлинна енергия за транспортиране от котелното до крайния потребител. Първата охлаждаща течност, използвана от човека, беше въздухът.

С течение на времето системите за отопление на помещенията се подобриха и накрая имаше вериги за пренос на вода. Оттогава водата е основният тип агент за транспортиране на топлинна енергия за отопление на жилищни и обществени съоръжения.

Днес номенклатурата на използваните агенти се е разширила, но за вътрешните системи водата остава най-често срещаната. В местни и автономни мрежи често се използват смеси, състоящи се от вода, антифриз и комплекс от добавки, които намаляват корозионната активност на средата.

Обърнете внимание! Топлоносителят е най-важният елемент на отоплението, чиито свойства зависят от много параметри. Ето защо изборът на топлоносителя трябва да се вземе сериозно и възможно най-отговорно.

Основни параметри и изисквания

За да разберем по-добре какви изисквания трябва да изпълни топлопреносният агент, ще разгледаме пълния му цикъл на работа:

• Топлоносителят за отопление се излива в системата, състоящ се от котелен топлообменник, захранващ тръбопровод, радиатори, разширителен резервоар и тръбопровод за връщане;
• Горещият горивен или отоплителен елемент загрява водата в топлообменника, и започва естествена или принудителна циркулация по контура;
• Тъй като системата е затворена, нова част от веществото незабавно замества течността, напускаща топлообменника, който също се загрява и навлиза в тръбопровода;
• Водата е вкарана в радиаторите, където топлинният агент дава своята енергия на околната среда чрез топлопредаване, излъчване и конвекция;
• На връщащата линия охладената течност се връща към топлообменника и процесът се повтаря;
• За да компенсирате термичното разширение, използвайте разширителен резервоар за отоплителни системи отворен или затворен тип.

Очевидно е, че за да се характеризира енергийният транспортер, такъв показател като способността за съхраняване на топлината е важен. Ако направим аналогия с моторния транспорт, това ще бъде капацитетът на товара на машината, а в нашия случай този параметър се нарича топлинна мощност.

Няма да влезем в анализа на различни течности, но имайте предвид, че водата има най-високата топлинна мощност на всички течности (без да се брои топилите).

Параметрите на нагревателната среда на отоплителната система обаче не са ограничени от топлинния капацитет, въпреки че това е много важен показател. Отоплителните характеристики са силно повлияни и от такива характеристики като температурите на фазовите преходи от едно агрегатно състояние в друго, т.е. точката на кипене и точката на замръзване.

Обърнете внимание! За отопление на жилищни и обществени сгради водата е почти идеална, осигурявайки постоянно отопление през студения сезон. Въпреки това, за автономните системи, работещи в режим на къси периоди, замръзването на водата е изпълнено с разрушаване на тръби и отказ на системата.

Освен това трябва да се помни, че течностите показват такова поведение при условия на спад на температурата:

• С увеличаване на температурата те се разширяват;
• и когато паднат, те се стесняват;
• но когато падне под точката на преход до кристалната фаза, обемът отново започва да се покачва и водата тук показва необичайно висока експанзия - до 9%.

Това прави невъзможно и опасно тръбите да използват вода в условия на възможно замръзване, единственото спасение е изхвърлянето на охлаждащата течност, което е изпълнено с повишена корозия на стените.

Максималната температура е ограничена от нормите за пожар и травматична безопасност, така че няма смисъл да отоплявате охлаждащата течност над 95-110 градуса. В това отношение водата е подходяща за нас, но за да се избегне ефервесцентността, този показател понякога се увеличава чрез добавяне на различни примеси.

Друг важен параметър е вискозитетът и повърхностното напрежение на течността. Тъй като нашата система е затворена верига с комуникационни съдове под налягане, трябва да вземем предвид хидравличните закони и процеси. За да се осигури нормална циркулация на агента при определена скорост, е необходимо да се преодолее хидравличното съпротивление на тръбопровода, което е пряко пропорционално на вискозитета.

Обърнете внимание! Колкото по-нисък е вискозитетът, толкова по-лесно е помпата да движи охлаждащата течност по контура. Това пряко влияе върху ефективността на системата и енергията, необходима за работата на помпата.

Обикновено вискозитетът е ограничен от такъв параметър като скоростта на нагряващата среда в отоплителната система. То не трябва да бъде под 0,2 - 0,3 м / сек.

По-голямата част от тръбите са изработени от валцована стомана, така че е важно да се вземе предвид такъв показател за течността като корозионна активност и твърдост.

Водата сама по себе си не е опасна среда, но в присъствието на кислород и различни примеси може да причини значителни щети на материала на стените на съдовете. Този проблем се решава с набор от мерки, които се наричат ​​обработка на водата.

Обемът на топлоносителя в отоплителната система се определя чрез изчисления. Опростено изчисление на охлаждащата течност в отоплителната система е както следва: обем на котела + обем на отоплителните уреди + обем вода в тръбите + количество течност в разширителния резервоар.

Първите два параметъра се определят от паспорта на продукта, количеството вещество в резервоара не зависи от нас, а обемът на тръбопровода се изчислява по формулата:

V = * * R * * L * 1000, където:

• ? = ли.14;
• R е радиусът на тръбата в метри;
• L е дължината на тръбопровода.

И накрая, не можем да пренебрегнем факта, че отоплителната система се намира в жилищни и обществени помещения, където хората постоянно се намират. Това означава, че топлоносителят трябва да бъде приемлив по отношение на пожар, токсикологична и химическа безопасност.

Така че, ще обобщим всичко, което беше казано.

Топлоносителят трябва да отговаря на следните изисквания:

1. Имат висок топлинен капацитет и топлопроводимост;
2. Има приемлив температурен диапазон за течната фаза;
3. Имат нисък вискозитет при достатъчно повърхностно напрежение;
4. Имат ниска корозивност и химическа инертност;
5. Течността трябва да бъде възможно най-безопасна за човек, незапалим и нетоксичен.

Обърнете внимание! Твърдите изисквания за състава и свойствата на охлаждащата течност ограничават списъка на използваните вещества доста силно: обикновено те са или дестилирана / чешмяна вода или вода с добавка на антифриз и добавки.

Разновидности

Вода

Водата е един от най-често използваните видове отоплителна среда за отоплителни системи. Това се дължи на изключително широкото му разпространение, достъпност и евтиност.

Но това не са всички предимства:

• Водата има най-високата топлинна мощност и достатъчно висока топлопроводимост;
• Течливостта на водата позволява да се приписва на вещества с нисък вискозитет;
• Веществото е абсолютно безопасно за хората и околната среда;
• Течната фаза е в приемлив температурен диапазон;
• Корозивността на пречистената вода е доста ниска;
• Не гори, не експлодира, не влиза в опасни реакции.

Обърнете внимание! Дестилирана и деминерализирана вода може да се нарече идеална охлаждаща течност, но има редица недостатъци, които ни принуждават да търсим начини за оптимизиране на свойствата на това вещество.

Основният недостатък на водата е нейната способност да замръзва при отрицателни температури с рязко разширение, в резултат на което са съсипани съдовете на системата. Това означава, че през зимата отоплението трябва да протича гладко, което не винаги е приемливо.

Друго свойство на водата е способността да се разтварят повечето химични съединения, особено соли и минерали. В резултат на това, когато температурата се промени, тези съединения се утаяват и се натрупват като натрупване върху стените на тръбите, като се стеснява лумена и понякога се намалява топлопроводимостта на стените.

Обърнете внимание! За борба с недостатъците водата се смесва с различни вещества - антифризи, добавки, добавки. Можете да го направите сами, но можете да си купите готов продукт.

Антифриз

Антифриза е антифриз охладител с опаковка от антикорозионни и омекотяващи добавки. Най-разпространеният и достъпен комплекс е етиленгликолът.

Добавянето на гликоли значително понижава температурата на кристализация на сместа и обхватът на течната фаза се разширява до -30 до + 130 градуса. Освен това дори при замръзване увеличението на обема не надвишава 1,5%, което е безопасно за строителните материали.

Използването на антифриз намалява степента на корозия на металите с два порядъка или повече, но има известна токсичност на етилен гликола. По-модерен и по-малко токсичен е пропиленгликолът, чиито физични свойства са подобни на етиленгликола, но цената на това вещество е два пъти по-висока.

Друг безопасен компонент на антифризът е глицеролът. Използването на хранителен глицерин е абсолютно безопасно както за човека, така и за материалите на отоплителната система.

Недостатъците на антифризите включват техния по-висок вискозитет и по-ниско повърхностно напрежение. Това налага специални изисквания към циркулационните помпи, спирателните вентили, уплътненията и други елементи на системата.

Най-висококачествените продукти се произвеждат от компании като Clariant, Arteco, BASF, DOW Chemical.

Обърнете внимание! За да разберете как да изберете охладител, трябва да определите режима на работа на отоплението през зимата: за постоянна работа, водата е подходяща, а за помещения с периодична употреба (вили, вили, къщи за гости и др.) Антифризът е по-подходящ.

заключение

От избора на топлоносителя зависи много параметри на отоплителната система, така че трябва да изберете в етапа на проектиране. Най-често използваната чешмяна вода или дестилирана вода, както и антифриз с добавка. Видеото ви помага да не правите грешка при избора на охлаждащата течност.