Потребление и производство теплоносителей в России

1. Общая характеристика теплоносителей

1.1. Свойства и технические характеристики

Теплоноситель — жидкое или газообразное вещество, применяемое для передачи тепловой энергии. На практике чаще всего применяют воду (в виде газа или жидкости), глицерин, нефтяные масла, расплавы металлов (Sn, Pb, Na, К), воздух, азот (в том числе жидкий), фреоны (в случае использования фазовых переходов обычно называют хладагентами) и др.

            Существуют некоторые требования, выдвигаемые к любому теплоносителю вне зависимости от его типа.

1. Он должен быть инертным по отношению к материалам, использованным для изготовления системы.
2. У него должна быть соответствующая вязкость.
3. Хорошая теплоемкость.
4. Такая же хорошая теплоотдача.

Следуя из этого, можно выбелить следующие категории теплоносителей для отопления:

• Жидкие.
• Газообразные.

К жидким относится вода и антифриз, о которых мы поговорим далее. Газообразные же – это в большинстве случаев обычный воздух или пар. Собственно, разогретый воздух – это и есть первый теплоноситель. Сейчас они используются крайне редко.

Вода – это самый простой и вместе с тем самый недорогостоящий способ передать тепло от источника до радиаторов. Если сравнивать воду с другими веществами в процентном соотношении, то на нее приходится порядка 55 процентов. Собственно, и неудивительно, поскольку вода не токсична, хотя недостатки у нее все же имеются. Прежде всего, это высокая коррозийная активность во время соприкосновения с металлами, а также то, что на поверхности теплообменника со временем образуется накипь.

Но и преимущества, которыми обладает такой теплоноситель для систем отопления, тоже существенны: дешевизна и относительная простота в обращении. Более того, сегодня продается масса ингибиторов, которые в несколько раз уменьшают губительное воздействие воды на элементы отопительной системы. Она с использованием ингибиторов становится инертной, что положительно сказывается на сроке службы оборудования.

За исключением воды в качестве основы теплоносителя могут использоваться следующие вещества:

·        моноэтиленгликоль;

·        пропиленгликоль

·        глицерин

Этиленгликоль опасен, так что использовать его следует с максимальной осторожностью. Так, если стенки системы будут повреждены, то последствия могут быть печальными. Так что, применение его в двухконтурных котлах нежелательно. Помимо того, этиленгликоль строго запрещено использовать в случаях с открытыми расширительными баками, поскольку если он попадет в человеческий организм (в особенности, вещество с третьим классом опасности), то это негативно скажется на здоровье. Хотя узнать его по запаху невозможно ввиду его отсутствия, есть лишь легкий сладковатый привкус.

Более безопасным в плане токсичности является пропиленгликоль, то есть, он вовсе нетоксичен, так что его разрешается использовать во всех странах. Более того, его даже нередко можно встретить в пище. Применяться в мире начал с 60-х годов прошлого века. В ведущих странах Европы уже 20 лет используют данный антифриз как основной теплоноситель.

По своим физическим свойствам он очень близок к этиленгликолю. Замерзание наступает при температуре 600 С. Коэффициент теплового расширения всего на 5% превышает аналогичный показатель воды.

Положительные факторы:

·        Предохраняет систему от порывов при замерзании. При замерзании объем увеличивается всего на 0,1% (теплоноситель на этиленгликоле – примерно 1,5%). Сливать из системы в зимнее время теплоноситель не требуется.

·        При использовании абсолютно не токсичен и безопасен для человека.

·        По своим показателям имеет максимальный, после воды, уровень безопасности. Не опасен даже при вдыхании паров длительное время.

·        Благодаря смазывающим свойствам предотвращает коррозию металлических частей системы отопления, снижает гидродинамическое сопротивление и способствует улучшению работы вторичного контура насоса.

·        Хорошие теплофизические свойства.

·        При использовании не образуется накипи.

·        Обладает бактерицидными и стерилизующими свойствами.

·        Пропиленгликоль не горюч и взрывобезопасен.

Чтобы наглядно оценить преимущества и недостатки пропиленгликоля, его можно сравнить с другой популярной жидкостью-теплоносителем – водой:

• Спирт имеет плотность 1037 кг/м³, больше чем у воды (1000 кг/м³) на 3,7%;
• Температура кипения – +187 °С, выше чем у воды (+100 °С) на 87%;
• Температура замерзания -60 °С, намного ниже, чем у воды (0 °С);
• Жидкость имеет удельную теплоёмкость – 2483 Дж/(кг·К), ниже почти в 2 раза, чем у воды (4,187 Дж/(кг·К));
• Теплопроводность – 0,218 Вт/(м·К), почти в три раза ниже, чем у воды 0,6 Вт/(м·К);
• Динамическая вязкость – 56 мПа·с, в восемьсот раз больше, чем у воды (0,894 мПа·с).

Из этого можно сделать следующие выводы:

1. Жидкость имеет плотность чуть-чуть выше, чем вода, а, значит, статическая нагрузка и давление в системе отопления будет почти такими же, как при стандартном теплоносителе;
2. Высокая температура кипения – +187 °C – не должна вводить в заблуждение. Ведь удельная теплоёмкость пропиленгликоля почти в два раза ниже теплоёмкости воды. А это значит, что для доведения до кипения обеих жидкостей требуется приблизительно одинаковое количество тепла и достигнут они крайнего значения температуры почти одновременно, только одна будет бурлить при +100 °C, а другая – при +187 °C;
3. По температуре замерзания этот теплоноситель явно превосходит воду. Кроме того, при замёрзании он почти не расширяется, как вода, и не «рвёт» систему отопления;
4. Низкая удельная теплоёмкость даёт преимущество, с одной стороны – быстрый прогрев системы отопления, а с другой стороны недостаток – пропиленгликоль способен накопить мало тепла.
5. Теплопроводность в три раза хуже, чем у воды, а значит – прогреваться система отопления будет не так быстро, как могло показаться из предыдущего пункта;
6. Динамическая вязкость очень высокая. Это дополнительная нагрузка на циркуляционный насос, который должен гонять теплоноситель по трубам и радиаторам.

Необходимо также обратить внимание, какие недостатки имеет эта жидкость:

• Пропиленглиголь намного дороже воды и требует замены не реже, чем каждые пять лет;
• Нельзя использовать для системы отопления детали, содержащие цинк. Пропиленгликоль их будет растворять или «смоет» оцинковку, закупорив сужения труб;
• Пропиленгликоль очень текуч и способен проникать через соединения в системе отопления, сквозь которые не протекает вода.

Теплоноситель на основе глицерина представляет собой раствор глицерина в воде с добавлением различных присадок и красителя.

Наличие глицерина в теплоносителе снижает температуру его замерзания, что делает систему отопления (СО) более стойкой к возникновению неисправностей, приводящих ко временному прекращению работы отопительного котла.

            Преимущества теплоносителя на основе глицерина:

1.      Теплоноситель, имеющий в своём составе глицерин, обладает существенно меньшей температурой кристаллизации (температура замерзания глицерина составляет минус 30 градусов).

2.      Глицерин взрыво- и пожаро- безопасен, т.к. он вообще не воспламеняется.

3.      Подобные теплоносители безвредны для здоровья.

4.      Уровень теплоотдачи существенно превышает аналогичные показатели иных теплоносителей.

5.      Системы отопления (СО) с указанным теплоносителем способна работать при температурах от -30 градусов до +105 градусов.

Недостатки теплоносителей на основе глицерина

·        Высокая вязкость теплоносителя требует насосов повышенной мощности и производительности, либо разбавления различными спиртами, включая метиловый.

·        Сильное вспенивание, приводящее к появлению воздуха в магистралях отопления, что ухудшает теплоотдачу сети.

·        Наличие глицерина резко повышает требования к качеству уплотнений и прокладок, используемых в СО, которые изготовлены из пластмассы и неполярной резины.

·        Значительно усиливается вероятность возникновения коррозии в металлических частях СО.

·        Высокотемпературный нагрев глицерина приводит к образованию акролеина, являющегося сильно ядовитым веществом, обладающего крайне неприятным запахом и слезоточивым эффектом.

Любые манипуляции с теплоносителем, в составе которого имеется глицерин для отопления, такие как заливка или замена, требуют профессиональной подготовки и специального оборудования. Поэтому выполнять их должны специалисты.

1.2. Области применения теплоносителей

Можно выделить следующие наиболее распространенные направления использования бытовых антифризов:

•  Автономные системы отопления жилых и производственных зданий

•  Системы охлаждения (теплообменные системы) промышленного оборудования

•  Системы вентиляции

•  Системы кондиционирования (Чиллеры)

Преимущества использования антифризов в системах отопления домов:

- Главное преимущество использования антифриза в закрытых (автономных) системах отопления состоит в том, что система не подвергнется разрушению при размораживании, как это имело бы место с водой. Реалии российской действительности таковы, что в дачном или коттеджном поселке могут в любое время без предупреждения отключить электроэнергию или газоснабжение. В этом случае замерзшая вода разорвет не только металлические, но и пластиковые трубы.

- При использовании антифриза отдельные элементы системы могут монтироваться снаружи здания, и система может запускаться в любое время при отрицательных температурах.

- Использование антифриза позволяет значительно сэкономить затраты на энергию, если нет необходимости обогревать здание все время, например, школы, церкви, или загородные дома, используемые в выходные дни.

Другое направление использования антифризов представляют системы кондиционирования воздуха и водоохладители (чиллеры) для систем кондиционирования больших зданий. Как правило, в технической документации к данным системам указывается возможность (или необходимость) использования этиленгликолевого антифриза и приводятся соответствующие таблицы пересчета параметров системы.

В будущем антифризы имеют перспективы для использования в качестве теплоносителя в солнечных батареях, которые начинают распространяться на российском рынке. Морозостойкость теплоносителя здесь является необходимым условием, поскольку нагревательные элементы в этих системах находятся снаружи здания.

В холодильных установках использование антифриза имеет двойное назначение. Хладагент в холодильнике должен, во-первых, оставаться жидким при отрицательных рабочих температурах, и, во-вторых, металлы, из которых сделаны детали холодильника, должны быть защищены от коррозии.

Наиболее распространенными теплоносителями после воды являются антифризы на основе этиленгликоля. Недостатком антифризов на основе моноэтиленгликоля является их ядовитость для человека и животных. Данное свойство накладывает ограничение на его применение, заставляет быть очень внимательным при заправке и обслуживании систем. В связи с этим большую популярность приобретают антифризы, изготовленные на основе экологически безопасного сырья – пропиленгликоля.  Применение в качестве сырья пропиленгликоля особенно актуально в случае систем отопления, так как позволяет использовать антифризы, как в обычных системах отопления, так и в системах с двухконтурными котлами, где есть возможность попадания антифриза в питьевую воду. В этом случае допускается их использование в качестве охлаждающей жидкости в теплообменных аппаратах на объектах пищевой и угольной  промышленности, что расширяет рынок сбыта. Пропиленгликоль не ядовит, его даже используют в качестве пищевых добавок, но он дороже. Тем не менее, из-за экологичности и безопасности использование этих антифризов считается более перспективным. Случайные протечки такого теплоносителя не представляют токсикологической и экологической опасности для человека, находящегося в этом помещении и для окружающей среды. Несмотря на более высокую вязкость, теплоносители на основе пропиленгликоля обладают "смазывающим эффектом", снижающим гидродинамическое сопротивление (приблизительно на 25 %) и улучшающим условия работы насосов во вторичном контуре. Теплоноситель стабилен, при эксплуатации в рабочем интервале температур, длительно не разлагается и не окисляется. Пропиленгликоль способствует удалению с внутренних поверхностей теплообменного оборудования органических и неорганических отложений, накипи.

Основные направления использования теплоносителей в зависимости от основы следующие.

* требуются сертификаты государственной санитарно-эпидемиологической службы Российской Федерации

Безусловно, российские реалии позволяют говорить о целесообразности использования антифриза в системах отопления. В то же время нельзя не отметить их особенности, которые не позволяют использовать антифризы повсеместно. Физические свойства антифризов предусматривают определенные параметры системы отопления, в стандартные, рассчитанные на воду контуры, их заливать нельзя. Тип теплоносителя влияет на мощность котла, отопительных приборов (радиаторов, конвекторов), на параметры насоса и на возможность применения различных материалов системы отопления. Антифриз нельзя использовать в оцинкованных трубопроводах, чугунных котлах, в котлах с определенным видом прокладочных материалов. Многие производители отопительного оборудования в паспорте своей продукции прямо указывают невозможность использования антифризов. Большинство теплоносителей может работать с любыми типами отопительных котлов – газовыми, дизельными, электрическими, однако не подходят для электролизных котлов (типа «Галан»), в которых нагрев происходит за счет пропускания электрического тока через теплоноситель. Для этого случая выпускаются специализированные марки.

Отрицательное воздействие на антифриз может оказать слишком высокая температура, возникающая при ненормальном функционировании системы отопления. При перегреве теплоносителя свыше +107°С повышается скорость термического разложения этиленгликоля и антикоррозионных присадок. Для того чтобы избежать этого эффекта, надо обеспечить надлежащую циркуляцию теплоносителя в системе отопления.

При применении антифриза надо учитывать что: теплоемкость антифриза примерно на 10-15% ниже, чем у воды (он хуже накапливает тепло и хуже отдает его), следовательно, радиаторы надо выбирать более мощные, вязкость антифриза выше, чем у воды, поэтому нужно выбирать более мощные циркуляционные насосы, антифриз более текуч, чем вода, отсюда повышенные требования к разъемным соединениям системы отопления.

Куплю

19.04.2011 Белорусские рубли в Москве  Москва

18.04.2011 Индустриальные масла: И-8А, ИГНЕ-68, ИГНЕ-32, ИС-20, ИГС-68,И-5А, И-40А, И-50А, ИЛС-5, ИЛС-10, ИЛС-220(Мо), ИГП, ИТД  Москва

04.04.2011 Куплю Биг-Бэги, МКР на переработку.  Москва

Продам

19.04.2011 Продаем скипидар  Нижний Новгород

19.04.2011 Продаем растворители  Нижний Новгород

19.04.2011 Продаем бочки новые и б/у.  Нижний Новгород