Требования к качеству сетевой и подпиточной воды тепловых сетей. Антифризы для отопления. Каким образом осуществляется замена теплоносителя

Наиболее распространенным теплоносителем в централизованных и автономных системах отопления является вода. Ее популярность объясняется общедоступностью, низкой стоимостью, экологической безопасностью, а также хорошими тепловыми характеристиками. Однако имеется и ряд существенных недостатков.

Наличие растворенных солей в воде приводит к образованию накипи на внутренних стенках радиаторов. В результате существенно снижается теплоотдача, уменьшается проходной диаметр радиаторов, что ухудшает циркуляцию теплоносителя.

Еще одним недостатком является достаточно высокая температура замерзания воды (0 °C). Замерзание воды приводит к разрушению радиаторов. Поэтому если в работе системы возможны перерывы, рекомендуется использовать незамерзающий теплоноситель для радиаторов отопления — антифриз.

Температура замерзания антифриза может достигать -65 °C. Этого достаточно для эксплуатации системы отопления практически в любых условиях. Кроме того, даже при замерзании он переходит в гелеобразное состояние, что не приводит к разрушительным последствиям для радиаторов.

Рабочая температура антифриза составляет порядка +75 °C, что также вполне соответствует параметрам большинства систем отопления. Использование антифриза благоприятно влияет на срок службы прокладок, уплотнителей и других неметаллических элементов системы.

Сегодня в системах отопления чаще всего применяются антифризы на основе этиленгликоля и пропиленгликоля. Этиленгликоль обладает оптимальными теплофизическими характеристиками, но является сильным токсином. Поэтому наиболее широкое применение получили антифризы на основе пропиленгликоля, который является безвредным веществом.

При использовании антифриза очень важно контролировать показатель его кислотности. Для большинства радиаторов рекомендован уровень pH 7-8. В случае его превышения металл радиатора может достаточно быстро подвергаться коррозии.

Совместимость различных видов теплоносителей с радиаторами

Все виды современных радиаторов отопления могут эксплуатироваться как с водой, так и с антифризами. Однако существует ряд факторов, которые необходимо учитывать при выборе теплоносителя и радиаторов отопления.

Качественные чугунные радиаторы являются менее требовательными к химическому составу теплоносителя благодаря значительной толщине своих стенок. Коррозия угрожает им только при превышении рекомендованного уровня pH теплоносителя. Кроме того, за счет низкой тепловой инерции зависимость теплоотдачи радиатора от температуры теплоносителя является небольшой. Эти факторы способствуют использованию любых теплоносителей в чугунных радиаторах.

Однако есть существенное ограничение, за счет которого антифриз очень редко применяется для этих приборов. Объем одной секции радиатора из чугуна может достигать 1,5 литров. Учитывая, сколько потребуется антифриза для заполнения системы, применение этого типа теплоносителя оказывается экономически нецелесообразным. Кроме того, чугунные батареи чаще всего применяются в централизованных системах отопления, где в качестве теплоносителя используется вода. С другой стороны, в таких системах большое значение имеет качественная водоподготовка для профилактики образования накипи на стенках радиаторов.

Чугунные радиаторы Ogint — яркий представитель данной категории радиаторов, совмещающий в себе современный дизайн и преимущества традиционных чугунных батарей. Радиаторы произведены в полном соотвествии с ГОСТ 31311-2005, распространяется гарантия 2 года.

Стальные радиаторы являются наиболее чувствительными к качеству теплоносителя. Для заливки в эти приборы применяется либо мягкая или дистиллированная вода, либо качественный антифриз. Этим же требованиям должен отвечать и теплоноситель для алюминиевых радиаторов.

Благодаря небольшому объему секций алюминиевых радиаторов для заполнения системы требуется минимальное количество теплоносителя. При использовании антифриза необходимо учитывать, что он обладает более высокой вязкостью. Поэтому для нормальной циркуляции насос должен работать с повышенной нагрузкой, что обуславливает более высокое максимальное рабочее давление теплоносителя. Необходимо контролировать, чтобы давление не превышало допустимый уровень для конкретного типа отопительных приборов.

Алюминиевые радиаторы Ogint предназначены в первую очередь также на работу с антифризом. На радиаторы распространяется гарантия 5 лет.

Биметаллические радиаторы можно назвать наиболее универсальными. Они рассчитаны на высокое рабочее давление и демонстрируют высокую устойчивость к коррозии. Они одинаково хорошо приспособлены к воде и к антифризу с уровнем рН 6,5-9,5. Для заполнения системы потребуется больше теплоносителя по сравнению с алюминиевыми радиаторами, что может обуславливать более высокий уровень затрат особенно при использовании антифриза. Однако эти расходы будут значительно меньше, чем в случае с чугунными радиаторами.

Биметаллические радиаторы отопления Ogint — качественные отопительные приборы с современным дизайном и гарантией от изготовителя 10 лет. Батареи не чувствительны к типу теплоносителя и могут эксплуатироваться как с водой, так и с антифризом.

Важным замечанием при использовании в качестве теплоносителя антифриза является необходимость применения высококачественных межсекционных паронитовых и силиконовых прокладок . Это требование применимо ко всем типам радиаторов. Антифриз отличается высокой текучестью. Поэтому при использовании недостаточно качественного уплотнения могут возникать утечки.

К.т.н. Я.М. Щелоков, доцент кафедры «Энергосбережение», УГТУ-УПИ, г. Екатеринбург

Перед персоналом любого энергоисточника возникает комплекс задач по организации надежной и экономичной работы тепловых энергоустановок. К настоящему времени эти требования сформулированы в правилах устройства и эксплуатации различных энергетических установок . Конечная цель при этом - не допускать возникновения коррозии металла и/или образования накипи, отложений и шлама на теплопередающих поверхностях оборудования и трубопроводов в котельных, системах теплоснабжения за счет организации соответствующего водно-химического режима.

Принято считать, что достижение необходимого водно-химического режима работы энергоустановок возможно посредством обеспечения соответствующих концентрационных показателей воды, необходимых для обеспечения ее качественной и количественной характеристик .

Однако все попытки распространения этого технологического условия на водно-химические режимы тепловых сетей приводили чаще всего к отрицательным результатам по обеспечению как их надежной работы , так и необходимых экономических показателей .

Сложившееся противоречие было также подтверждено и в , где подчеркивается, что, по мнению теплохимиков, настало время реально оценить все аспекты эксплуатации тепловых сетей и, если это окажется необходимым, пересмотреть нормы их проектирования и эксплуатации.

О настоящей необходимости коренного пересмотра сложившихся схем теплоснабжения было подчеркнуто также и в . Именно в данной работе сделана попытка комплексного рассмотрения проблемы организации водно-химических режимов работы систем теплоснабжения, т.е. отопления и горячего водоснабжения (ГВС). Здесь А.П. Баскаковым приведены основные понятия химии воды. Отмечено, что, исходя из концентрационных показателей качества воды, обеспечение нормативных требований к водно-химическим режимам наиболее возможно в двух случаях .

1. Использование в качестве подпиточной химически чистой (нейтральной) воды, где могут распадаться на ионы менее одной из каждых 10 млрд молекул. На настоящий период наиболее близка по своему составу к нейтральной -обессоленная вода.

2. Использование так называемой «стабильной» воды, которая по своему определению не выделяет и не растворяет карбонат кальция, являющийся основой всякого рода отложений.

На примере Дании использование условно нейтральной воды в системе теплоснабжения вполне возможно (табл. 1).

Таблица 1. Показатели подпиточной воды для систем теплоснабжения (Дания).

Но при этом следует обратить внимание на недопустимость в системах теплоснабжения использования алюминия, который подвергается коррозии при pH выше 8,7.

Возможность перехода на использование «нейтральной» воды в данном случае вызвана тем, что в системах теплоснабжения Дании средние потери воды составляют не более 0,15% в сутки, т.е. не более 1,5 л на каждый м3 воды (поданным HydroX).

В условно закрытых системах отопления, с вероятностью несанкционированных отборов воды, и тем более для систем с открытым водоразбором, применение даже просто умягченной воды становится экономически не реальным.

Что касается стабильности воды (по CaCO3), то теоретически это возможно только при неизменном температурном режиме работы системы теплоснабжения. Данное условие не выполнимо, по крайней мере, для водяных систем. Более того, поданным ВТИ в некоторых тепловых сетях наблюдается значительная (до 20-25 ОC) разница температур уже в подающих линиях ее магистралей.

То есть по ряду объективных (динамика температуры теплоносителя, климатические условия и др.) и субъективных (объемы утечек сетевой воды, квалификация обслуживающего персонала и др.) факторов, как правило, невозможно обеспечить надежную работу отечественных тепловых сетей только за счет поддержания соответствующих концентрационных показателей воды.

Именно поэтому в подробно проанализированы результаты работ за последние 40-50

лет по созданию аппаратных устройств, режимных мероприятий и др. по предотвращению накипеобразования и коррозии в системах теплоснабжения.

Проведено сравнение таких методов обработки воды как ионный обмен (химический метод), стабилизационная обработка воды (органические фосфонаты, акрилаты и др.), безреагентная противонакипная обработка воды (магнитная, ультразвуковая и др.) и т.д.

Отмечено, что принципиальной особенностью ионного обмена является необходимость строго выдерживать пропускную способность катионитовых фильтров по подпиточной воде, своевременно и качественно выполнять все технологические операции. С другой стороны, у системы отопления и ГВС любого типа регулярно или периодически требуются изменения расхода подпиточной воды в широком диапазоне -нередко в десятки раз. То есть эти два технологических процесса - ионный обмен и система водяного теплоснабжения, тем более открытого, - практически несовместимы. И все попытки их объединить неизбежно связаны с необходимостью хотя бы периодического питания систем отопления и ГВС сырой водой со всеми вытекающими отсюда неприятными последствиями. Важно отметить, что этот метод водоподготовки является пассивным в отношении уже имеющейся накипи, т.е. все «проскоки» солей жесткости и перерывы в работе ионообменных фильтров (подпитка напрямую) приводят к постепенному увеличению трудноудаляемых отложений . И даже в условиях систем теплоснабжения Дании требуется дополнительно вводить специальные реагенты, преобразующие соли жесткости в шлам .

Неслучайно и нередко вопреки существующим нормам проектирования и эксплуатации на многих ТЭЦ России уже более 10 лет остановлены все установки водоподготовки для теплосетей и дозируется только комплексон (органические фосфонаты) , а в котельных используется та же стабилизационная обработка воды и/или безреагентные методы .

При этом в обращается внимание на наличие определенных проблем при использовании так называемых «нехимических» методов водоподготовки, куда некоторые авторы относят и обработку воды комплексонами . Вызвано это тем, что количество вводимого реагента значительно ниже стехиометрического состава.

Тем не менее, в определенных температурных режимах образования отложений не происходит. И этот эффект достигается не за счет удаления из воды накипеобразующих элементов, а подавляются их накипеобразующие свойства . При этом одновременно снижается коррозионная активность воды, ингибируется поверхность металла и постепенно удаляются ранее имевшиеся отложения (табл. 2).

Таблица 2. Данные анализов сетевой воды системы теплоснабжения с открытым водоразбором до и после применения реагента СК-110 .

Да, этот метод «не совсем химический», а есть комплекс физико-химических процессов. Причем у каждого из них свои стехиометрические соотношения. Но, на ряде конструкций котельного и теплообменного оборудования при определенных режимах их работы, эти стехиометрические соотношения не обеспечиваются.

В большинстве случаев вызвано это отказом пересмотреть сложившиеся нормы проектирования и эксплуатации этого оборудования . От себя заметим, что изменить здесь ситуацию возможно только отменой существующего в

ПТЭ разрешения заводам-изготовителям самостоятельно устанавливать показатели (нормы) качества воды для тепловых энергоустановок. Пока это разрешение сохраняется, будут и далее упрощаться гидравлические схемы котлов, снижаться скорости движения воды в трубах, в экранных контурах и т.д., и т.п. .

Хотя и в этой сложившейся схеме развития конструкций котлов на максимальное упрощение их гидравлических характеристик появились реальные позитивные изменения. Это водогрейные котлы со встроенными теплообменниками , переход на двухконтурные схемы систем теплоснабжения и др.

В заключение следует отметить, что проблемы, затронутые в рассматриваемом здесь издании , получили дальнейшее развитие в работе .

Литература

1. ПБ 10-374-03. Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов. - Спб.: Изд-во ДЕАН, 2003.

2. Правила технической эксплуатации тепловых энергоустановок. - СПб.: Изд-во ДЕАН, 2003.

3. Копылов А.С., Лавыгин В.М., Очков В.Ф. Водоподготовка в энергетике: Учебное пособие для вузов. - М.: Изд-во МЭП. 2003.

4. Щелоков Я.М. О схемах подготовки воды для систем тепло-водоснабжения // Промышленная энергетика. 1991. № 1.

5. Белоконова А.Ф. Результаты внедрения новой технологии подготовки подпиточной воды для тепловых сетей с открытым водоразбором//Электрические станции. 1997. №6.

6. Федосеев Б. С. Современное состояние водоподготовитель-ных установок и водно-химических режимов ТЭС // Теплоэнергетика. 2005. № 7.

7. БаскаковА.П., Щелоков Я.М. Качество воды в системах отопления и горячего водоснабжения: Учебное пособие. - Екатеринбург: УГТУ-УПИ. 2002.

8. Байбаков С.А., Тимошкин А.С. Основные направления повышения эффективности тепловых сетей // Электрические станции. 2004. № 7.

9. Оле Кристенсен, Свенд Андерсен. О системах водоподготовки на ТЭЦ в Дании // Новости теплоснабжения. 2002. № 10.

10. Резник Я.Е. О «нехимических» методах обработки воды // Энергосбережение и водоподготовка. 2006. № 5.

11. Щелоков Я.М. О техническом регламенте безопасной эксплуатации тепловых энергоустановок // Промышленная энергетика. 2006. № 4.

12. Водогрейные котлы с кипящей водой низкого давления со встроенными теплообменниками / К. А. Жиделов, В.Ф. Киселев, В.Б. Кулемин, В.В.Проворов, Н.М. Сергиенко // Новости теплоснабжения. 2006. № 10.

13. Водное хозяйство промышленных предприятий: справочное издание: Книга 3/В.И. Аксенов, Я.М. Щелоков, Ю.А. Галкин, И.И. Ничкова, М.Г. Ладыгичев. М.: Теплотехник. 2007. 368 с.

Теплоносителем называется жидкость, которая движется по контуру теплообменного оборудования в системах отопления и кондиционирования и служит для осуществления теплообмена.

Из чего состоит теплоноситель?

В состав современного устройства входит основное вещество (этиленгликоль, реже пропиленгликоль), вода, в которой он растворен и пакет присадок-ингибиторов.

Почему в качестве основного вещества в теплоносителях используется этиленгликоль?

Лучшие теплоносители изготовляются на основе этиленгликоля, потому что это вещество отвечает требованиям, которые предъявляются к антифризам:
- низкая температура замерзания (до -65);
- высокая температура кипения (+115);
- высокая температура воспламенения;
- стабильность теплофизических свойств.

Есть ли у этиленгликоля недостатки?

Когда говорят о минусах применения этиленгликоля в теплоносителях, то, как правило, имеют в виду токсичность этого вещества. Действительно, этиленгликоль ядовит, и его смертельная доза не превышает 120 мл. Однако при соблюдении эксплуатационных требований и герметичности контура можно избежать протечек антифриза. Раствор, обогащенный специальным присадками, не оказывает агрессивного воздействия на резину. Соответственно, уплотнения не разрушаются, контур остается герметичным, и теплоноситель не вытекает. Это особенно важно, потому что этиленгликоль обладает высокой (выше, чем у воды) текучестью.

От чего зависит температурный диапазон использования теплоносителя?

Чем выше концентрация этиленгликоля в теплоносителе, тем ниже температура кристаллизации антифриза и тем выше температура его кипения. Если эксплуатационные условия позволяют, готовые антифризы можно разбавлять (увеличивать долю воды в растворе), чтобы расходовать продукт более экономно. Однако установлено, что температура кристаллизации этиленгликоля в чистом виде составляет лишь -12 С, и наиболее эффективными (самый низкий порог кристаллизации) считаются теплоносители, на 70% состоящие из гликоля. В то же время, антифризы на основе этиленгликоля даже при температуре ниже порога кристаллизации не разрушает контур.

Почему в теплоносителях используется пропиленгликоль?

Пропиленгликоль уступает этиленгликолю в теплофизических свойствах примерно на 20%. Однако на основе этого вещества производят теплоносители для теплообменного оборудования в фармацевтической и пищевой промышленности, а также для отопления и кондиционирования некоторых жилых объектов.

Каким требованиям должна соответствовать вода, в которой растворяют этиленгликоль?

Теплоносители для отопления должны изготавливаться из очищенной, обессоленной, дистиллированной воды. В противном случае в процессе эксплуатации антифриза на стенках контура образуются солевые отложения (накипь).

Зачем в теплоноситель добавляют присадки?

Этиленгиколь-жидкость довольно агрессивная и для того чтобы снизить коррозионную активность в теплоносители добавляют пакет специальных присадок. Агрессивная жидкость, этиленгликолевый раствор оказывает на металлические части контура разрушающее воздействие. Гликоль в процессе распада, в особенности под воздействием высоких температур, образует органические кислоты. Они насыщают теплоноситель и изменяют его рН. Нейтрализовать эти кислоты могут только специальные ингибиторы. В противном случае металлическая поверхность не будет защищена от коррозийной активности антифриза.

Каким образом действуют присадки в теплоносителях?

1. Ингибиторы покрывают внутреннюю поверхность слоя, концентрируясь на очагах коррозии. Защитная пленка не дает теплоносителю проявлять свою коррозийную активность.
2. Присадки понижают кислотность раствора, поскольку служат своего рода буфером для органических кислот.
Нюансы действия ингибиторов зависят от типов присадок.

Какие присадки используются в теплоносителях?

В зависимости от того, какие добавки имеются в антифризе, теплоносители делятся на три группы.
1. Традиционные, где качестве ингибиторов используются неорганические вещества: силикаты, фосфаты, амины, нитраты, бораты.
2. Гибридные теплоносители. Присадки - органические и неорганические вещества.
3. Карбоксилатные теплоносители, где ингибиторами являются карбоксилаты: соли карбоновых кислот.

Влияют ли присадки на теплофизические свойства теплоносителя?

Да, косвенным образом, и чем эффективнее ингибитор, тем меньше наслоений образуется на стенках контура, а следовательно, от качества присадок в теплоносителе зависит теплообмен в системе.

Влияют ли присадки в антифризе на токсичность этиленгликоля?

Нет, независимо от качества ингибиторов, антифризы на основе этиленгликоля остается ядовитым веществом, и допустить попадание которого в организм человека и животных нельзя.

Каково процентное соотношение различных компонентов теплоносителя?

Доли воды, гликоля и присадок в теплоносителе зависят от его марки. В антифризах, предназначенных для использования в суровом климате, например, «Гольстфрим-65» для вашего дома -65», доля этиленгликоля составляет 63%, а воды - 31%. Оставшиеся 6% - ингибиторы коррозиию
Готовые теплоносители для более высоких температур кристаллизации, например, «Гольфстрим-30», на 46% состоят из гликоля и на 50% - из воды, присадки составляют лишь 4% раствора.

Почему необходима замена теплоносителя?

В процессе эксплуатации теплофизические свойства антифриза ослабевают. Выработка ресурса может произойти как в течение нескольких месяцев (негликолевые теплоносители), так и за 2-5 лет (традиционные гликолевые антифризы)
Так или иначе, но теплообмен в контуре со временем ухудшается, и причиной тому служит также образование различных наслоений в контуре: продуктов коррозии, продуктов распада гликоля, силикатного осадка в виде геля. Это негативно сказывается на теплопередаче, и к тому же, если продукты коррозии имеются в самом теплоносителе, то его свойства резко ухудшаются. Темпы данных процессов тоже зависят от марки антифриза.

Каким образом осуществляется замена теплоносителя?

Независимо от частоты замены антифриза, перед заливкой нового, контур тщательно промывается от вышеуказанных отложений. Для этого существуют специальные моющие жидкости для теплоносителей
Чем качественнее был антифриз, тем меньше отложений остается на стенках контура и, соответственно, тем проще будет его очистить. Затем производится промывка водой, и остатки наслоений, антифриза и моющей жидкости удаляются. Использованный теплоноситель утилизируется, а вместо него контур наполняют новым антифризом.

Каковы продукты распада этиленгликоля в составе теплоносителя?

1. Гликолевая кислота: агрессивная высокотоксичная субстанция.
2. Глиоксиловая кислота.
3. Щавелевая кислота: ядовита и обладает самой высокой коррозийной активностью по сравнению с другими перечисленными кислотами.
4. Муравьиная кислота.

Почему в качестве теплоносителя нельзя использовать этиленгликоль в чистом виде?

Неразбавленный этиленгликоль имеет более высокую температуру кристаллизации, как это уже отмечалось выше, и поэтому наиболее эффективным теплоносителем будет этиленгликоль, разбавленный водой в нужных пропорциях.
Кроме того, этиленгликоль без ингибиторов - чрезвычайно агрессивная жидкость. Поэтому использование чистого этиленгликоля в качестве теплоносителя ведет к разрушению контура, а также снижению срока службы самого антифриза.
Сырьевой этиленгликоль (ГОСТ 19710) - это лишь материал для изготовления антифриза.

Какие параметры теплоносителя изменяются в зависимости от концентрации основного вещества в растворе?

С увеличением концентрации этиленгликоля до определенного уровня растет его морозостойкость и температура кипения; при повышении температуры вязкость падает, но чем концентрированнее раствор, тем она выше. То же можно сказать и о плотности теплоносителя: чем больше процентная доля гликоля, тем раствор плотнее, однако с увеличением температуры плотность уменьшается.
Теплоемкость антифриза тоже зависит от того, насколько он разбавлен. Чистая вода, хотя и обладает небольшим температурным диапазоном, в качестве антифриза, демонстрирует высокую теплоемкость, которая не сильно различается на всем его протяжении и колеблется в районе 4,2 кДж/кг К.
У гликолевых теплоносителей теплоемкость падает с увеличением концентрированности раствора и увеличивается с ростом температуры. Так, антифриз, разбавленный водой наполовину, будет иметь большую теплоемкость, чем разбавленный на 20%. Однако температурный диапазон, в котором теплоноситель можно использовать, в первом случае будет уступать.
Что касается теплопроводности, то зависимость ее от концентрации антифриза довольно необычна. Если доля чистого (готового) антифриза в растворе превышает определенный процент (в районе 40%), то с увеличением температуры теплопроводность будет падать.
При этом, чем концентрированней теплоноситель, тем более резким будет уменьшение теплоемкости. Если же доля антифриза ниже данного уровня, то теплопроводность, напротив, будет расти с увеличением температуры. Чем сильнее разбавлен раствор, тем выше его теплопроводность.
С увеличением концентрации теплоносителя растут и коэффициент объемного расширения, и относительный коэффициент теплопередачи, при этом, чем выше температура, тем выше и эти показатели. Что касается давления пара, то оно растет с увеличением температуры и падает с увеличением концентрации

Какие параметры проверяются в ходе эксплуатации теплоносителя?

Для того, чтобы система отопления исправно работала, важно, чтобы контур не был поврежден и свойства теплоносителя соответствовали определенному уровню.
В ходе ревизий и проверок измеряются:
- коррозийная активность антифриза, в том числе определяются скорость коррозии, ее потенциал и виды общей и локальной коррозии;
- плотность теплоносителя;
- резерв щелочности;
- водородный показатель;
- температура кипения и кристаллизации теплоносителя;
- концентрация этиленгликоля в растворе;
- доля воды в антифризе;
- содержание присадок в теплоносителе;
- рН раствора.

Какие методы используются для контроля состояния теплоносителя?

Для проведения необходимых измерений специалисты прибегают к газовой и газо-жидкостной хроматографии, рефрактометрии, рН-метрии, спектрофотометрии, химическому, кулонометрическому, атомно-адсорбционному анализу, коррозийным испытаниям.

Какой показатель рН является оптимальными для теплоносителя?

рН теплоносителя следует поддерживать на уровне 7,5-9,5. В кислотной среде (рН<5) антифриз склонен к общей коррозии: равномерной и неравномерной. В щелочной среде (рН>9) сильнее проявляется локальная коррозия: язвенная, щелевая и другие виды.

Почему вода является неэффективным теплоносителем?

Использование воды в качестве антифриза нежелательно по следующим причинам:
- Вода обладает высокой температурой замерзания, что не позволяет использовать ее как теплоноситель в холодное время года. При замерзании вода разрушает контур.
- Высокая коррозийная активность воды сокращает эксплуатационный срок оборудования.
- Использование неочищенной воды в качестве антифриза приводит к образованию солевых отложений на стенках, а обессоленная вода обладает повышенной коррозийной активностью. В результате, теплопередача ухудшается, оборудование быстрее приходит в негодность и приходится с повышенной частотой осуществлять замену теплоносителя и промывку контура от отложений.

Можно ли смешивать различные теплоносители?

Любые антифризы без предварительной проверки на совместимость смешивать не рекомендуется. В случае если химические основы пакетов присадок ТН различные, то это может привести к частичному их разрушению и как следствие к снижению антикоррозионных свойств.
ТН "Гольфстрим" нежелательно смешивать с ТН имеющим фосфатную основу!

Необходимо ли разбавлять теплоноситель "Гольфстрим 65"?

Обязательно! Так как разбавление ТН водой кроме экономии для потребителя позволяет повысить теплоотдачу, уменьшить плотность смеси и улучшить ее циркуляцию по системе. Так же уменьшается вероятность нагара на ТЭНах или в области горелок и проникающая способность антифриза, которая существенно выше, чем у воды.
Оптимальным для Центрального региона считается разбавление ТН на -25-30 ºС, для электрокотлов на -20-25 ºС. Для Северных регионов соответственно уровень должен быть на 5-10 ºС ниже! Даже если температура опустится ниже указанных параметров, разрушение системы исключено, так как ТН не расширяется. Он превращается лишь в желеобразную массу, которая снова становится жидкой при повышении температуры.

Какой водой лучше разбавлять теплоноситель?

В идеале ТН лучше разбавлять дистиллированной водой, в которой отсутствуют соли кальция и магния, так как именно они при нагревании кристаллизируются и образуют накипь. К примеру, накипь толщиной 3мм уменьшает теплоотдачу на 25% и система требует больших энергозатрат. В ТН "Гольфстрим" имеется специальная присадка, которая обеспечивает нормальную работу при разбавлении обычной водопроводной водой (не более 5 ед. жесткости). Для информации: вода из скважины, если не предусмотрена система умягчения, может иметь жесткость 15-20 ед.

Можно ли использовать "Гольфстрим" в системах с оцинкованными трубами?

Любой теплоноситель-антифриз на гликолевой основе, в том числе и импортный, не может защищать оцинкованные покрытия! Возможные проблемы (металлизированная взвесь, а потом труднорастворимые осадки) зависят от того, какой объем занимает такая разводка. Однако следует знать, что даже горячая вода (свыше 70 ºС) тоже смывает цинк, правда значительно медленнее.

Что лучше использовать для герметизации соединений?

Можно использовать герметики, стойкие к гликолевым смесям (например "Гермесил", LOCTITE и "ABRO") или шелковистый лен, но без подмазки масляной краской.

Есть ли обязательные правила, которые следует учесть при проектировании системы, если она будет работать на теплоносителе?

Так как ТН на гликолевой основе более вязкие, необходимо устанавливать циркуляционные насосы более мощные, чем при работе на воде (по производительности на 10%, по напору - на 50-60%).
При выборе расширительного бака следует учесть, что коэффициент объемного расширения ТН "Гольфстрим" (как и других теплоносителей) на 15-20% больше, чем на воде (вода = 4,4 х 10 -4 , а смесь ТН и воды: на -20 ºС = 4,9 х 10 -4 , на -30 ºС = 5,3 х 10 -4).
Как вывод: расширительный бак не должен быть менее 15% объема системы.
Максимальная тепловая мощность котла при работе на ТН составит примерно 80% его номинала.

Может ли теплоноситель стать причиной завоздушивания системы?

ТН "Гольфстрим" не влияет на образование пустот, заполненных кислородом или газообразованиями. Причины следует искать в ошибках проектирования или монтажа оборудования: маленький расширительный бак, гальванический эффект несовместимых элементов, неверно выбранные места установки воздухоотводчиков, неправильная настройка термостатов и т.д.

К чему приводит перегрев ТН "Гольфстрим" и как его избежать?

При длительном перегреве начинается термическое разложение присадок и самого гликоля. ТН становится темно-коричневого цвета, появляется неприятный запах, образуются осадки. Зачастую на ТЭНах образуется нагар, который становится причиной выхода их из строя.
С целью предотвращения нагара необходимо:
- при разбавлении ТН не надо "гнаться" за температурой замерзания, оптимально готовые растворы должны быть на -20 -25 ºС; максимум -30-35 ºС;
- установить более мощный циркуляционный насос;
- ограничивать температуру ТН на выходе из котла - 90 ºС, а для настенных -70 ºС;
- в холодное время года нагрев ТН осуществлять постепенно, не включая котел на полную мощность.

Влияет ли теплоноситель, заполняющий систему отопления (вода или антифриз), на выбор циркуляционного насоса для этой системы?

Да, влияет. Т.к. применяемые жидкости имеют различную вязкость (вязкость антифриза выше вязкости воды).

Что может быть применено в качестве теплоносителя в системе отопления?

В качестве теплоносителя для систем отопления может использоваться либо вода, либо специальный антифриз (низкозамерзающий теплоноситель). Если нет опасности размораживания системы отопления вследствие прекращения работы котла (из-за перебоев в подаче электроэнергии, из-за падения давления газа или по другим причинам), то систему можно заполнить водой. Лучше если это будет вода дистиллированная. При этом желательно, чтобы в воде были специальные присадки способные "продлить жизнь" системе отопления (ингибиторы коррозии и т.д.).
В случае же, если размораживание системы возможно, то стоит рассмотреть вариант с применением теплоносителя -это должен быть не автомобильный тосол, трансформаторное масло или этиловый спирт, а низкозамерзающий теплоноситель, специально разработанный для систем отопления. Надо помнить, что теплоноситель должен быть пожаробезопасным и не содержать в своем составе добавок недопустимых к применению в жилых помещениях.

Каков срок службы теплоносителя?

Если говорить о продолжительности службы теплоносителя, то антикоррозионные свойства антифриза рассчитаны на 5 лет непрерывной работы или 10 отопительных сезонов.

Как тип теплоносителя (вода или антифриз) влияет на выбор радиаторов?

Да, т.к. теплоемкость теплоносителя примерно на 15-20% ниже, чем у воды (т.е. он хуже накапливает тепло и хуже отдает его), то при проектировании системы отопления с теплоносителем радиаторы следует выбирать более мощные

Заполняя систему отопления, мы должны знать, каково качество воды, ведь оно в значительной мере может влиять на протекание процесса коррозии . Например, железо и сталь скорее подвержены коррозии в кислотной среде, чем в щелочной, а алюминий одинаково в кислотной и в щелочной среде утрачивает свое защитное покрытие и также начинает быстро коррозировать. Перед наполнением системы отопления следует определить pH воды .
Уровень pH должен быть большим от 7,5 и, соответственно, составлять:

В системе отопления из меди и медесодержащих материалов pH =8,0-9,5
. в системе отопления с алюминиевыми обогревателями pH = 8,0-8,5

После заполнения водой системы отопления, вода „привыкает” к специфическим условиям системы. Эта реакция постепенна, вода со временем сама улучшает свое качество. Если ее показатели сразу после запуска в систему отопления несколько отличаются от указанных параметров, следует подождать, пока система сама себя не урегулирует и после нескольких дней работы проверить еще раз.

• Контроль качества воды для системы отопления

Правильная подготовка воды для системы отопления очень важна для владельцев частных домов, ведь отсутствие должного внимания к выбору теплоносителя может неблагоприятно сказаться на состоянии всех элементов отопительной системы.

• разрушением стенок труб и котла из-за реакции с химически активными веществами;
• коррозией материала и образованием накипи;
• выходом из строя радиаторов и теплообменников;
• ухудшением проходимости теплоносителя и снижением скорости воды в отдельных элементах системы;
• снижением показателя теплоотдачи до 20-25%;
• перерасходом топлива

Для систем отопления требуется особенная вода, прошедшая все стадии очистки и обработки. Предварительная водоподготовка для системы отопления позволит избежать преждевременного ремонта котельной, замены радиаторов и котла.

• Какую воду можно заливать в систему отопления?

Определить химический состав и пригодность выбранного вами теплоносителя можно путем проведения специализированных тестов. Данные услуги предоставляют сертифицированные лаборатории, гарантируя высокую точность и достоверность данных.

Определив концентрацию реагентов в составе теплоносителя необходимо привести их значение к определенному уровню:

1. Наличие растворенного кислорода около 0,05 мг/куб.м. либо его полное отсутствие.
2. PH или степень кислотности в пределах 8.0 — 9.0
3. Содержание железа не более 0,5-1 мг/л
4. Показатель жесткости около 1,5-2,5 мг экв/л

Концентрацию всех веществ необходимо проверять как минимум один раз в полгода.

Болезнетворные микроорганизмы, содержащиеся в воде, могут значительно ухудшить качество теплоносителя и образовать на стенках системы слизистую пленку, мешающую работе системы.

Не следует забывать о некоторых свойствах воды: полностью обессоленная мягкая вода с повышенной кислотностью является идеальной средой для образования коррозии за счет присутствия кислорода и диоксида углерода.

Алюминиевые радиаторы очень удобны: они компактны, эстетичны, обладают малой инерционностью и очень высокой теплоотдачей. Теплопроводность изделий из алюминиевых сплавов — 202-236 Вт/(м⋅K). Из металлов, используемых для изготовления радиаторов, выше эта величина только у меди: 382-390 Вт/(м⋅K). У других материалов теплопроводность ниже в разы. При этом алюминий как сырье примерно в два раза дешевле меди.

В то же время с алюминиевыми радиаторами связано множество предрассудков, основанных на незнании потребителем природы химических процессов, происходящих внутри отопительной системы, — существует, например, устойчивое мнение, что с алюминиевыми радиаторами нельзя использовать медные и оцинкованные трубы. Но почему и какому из материалов от этого будет хуже — знают не все. Известно также, что алюминий предъявляет высокие требования к pH теплоносителя. Насколько это серьезно и чем грозит превышение? Попробуем разобраться.

Если не брать в расчет ошибки при расчетах максимального давления, гидроудары и производственный брак, самой распространенной проблемой в алюминиевых радиаторах является т.н. «завоздушивание», в результате которого повышается нагрузка на воздухоотводчик, увеличивается объем подпитки, при неблагоприятном раскладе может лопнуть секция.

На самом деле, выделяющийся газ — это водород H2, продукт взаимодействия алюминия с разнообразными веществами. Происходит данный процесс в трех случаях: реакция алюминия с теплоносителем-водой, реакция алюминия с теплоносителем-гликолем, электрохимическая коррозия алюминия.

Водородный показатель

В первую очередь, возникает вопрос, каким образом алюминий вообще может вступать в реакцию с чем бы то ни было: ведь на воздухе (т.е. сразу после изготовления на заводе) на его поверхности образуется тонкая прочная беспористая оксидная пленка Аl2О3, защищающая металл от дальнейшего окисления и обусловливающая его высокую коррозионную стойкость.

Кроме того, производители дополнительно покрывают внутренние поверхности радиаторов различными составами, препятствующими доступу теплоносителя к алюминию. Поэтому, чтобы «добраться» до металла, надо сперва разрушить оксид.

Самый простой способ — механическое воздействие твердых частиц, которые могут присутствовать в теплоносителе: они вызывают абразивный износ и разрушают защитный слой на внутренней поверхности прибора. Данная проблема легко решается установкой фильтров и грязевиков в нужных местах отопительной системы.

Более интересную ситуацию представляет собой «химическая атака». Она связана с амфотерностью оксида алюминия, т.е. его способностью проявлять как кислотные, так и основные свойства: взаимодействовать как с щелочами, так и с кислотами с образованием солей, хорошо растворимых в воде (это значит, что они не остаются на металле, а поступают в теплоноситель). Пример реакции с кислотой (свойства основного оксида):

Al 2 O 3 + 6HCl ⇒ 2AlCl 3 + 3H 2 O.

Пример реакции с водным раствором щелочи (свойства кислотного оксида):

Al 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O ⇒⇒ 2Na.

Взаимодействует оксид алюминия, правда, не со всеми соединениями: так, серная или азотная кислоты разрушения пленки не вызовут.

Важнейшим индикатором наличия в воде растворенных кислот является водородный показатель pH (по первым буквам латинских слов potentia hydrogeni — сила водорода или pondus hydrogenii — вес водорода) — концентрация ионов водорода H + в растворе, количественно выражающая его кислотность, вычисляется как отрицательный (взятый с обратным знаком) десятичный логарифм активности водородных ионов в молях на литр:

Вообще, в химии сочетанием pX принято обозначать величину, равную -lgX, а буква H в данном случае обозначает концентрацию ионов водорода H + . Несколько меньшее распространение получила обратная pH величина — показатель основности раствора pOH, равный отрицательному десятичному логарифму концентрации в растворе ионов OH - : pOH = -lg.

В чистой воде при 25 °C величины концентрации ионов водорода H + и гидроксидионов OH - одинаковы и составляют 10 -7 моль/л. Это напрямую следует из определения ионного произведения воды, гласящего, что произведение концентраций ионов водорода Н + и ионов гидроксида OH - в воде или в водных растворах при определенной температуре равно константе Kв. Нормальными условиями принято считать 25 °C, при которых K в = 10 -14 моль 2 /л 2 . Таким образом, при 25 °C — pH + pOH = 14.

Когда концентрации обоих видов ионов в растворе одинаковы, говорят, что раствор имеет нейтральную реакцию. При добавлении к воде кислоты концентрация ионов водорода увеличивается, а концентрация гидроксидионов, соответственно, уменьшается. При добавлении основания, наоборот, повышается содержание гидроксидионов, а концентрация ионов водорода падает. При > раствор называют кислым, при > — щелочным.

Для удобства представления, чтобы избавиться от отрицательного показателя степени, вместо концентраций ионов водорода пользуются их десятичным логарифмом, взятым с обратным знаком, который и назвали водородным показателем pH.

При более высоких температурах константа диссоциации воды повышается, соответственно увеличивается ионное произведение воды, поэтому нейтральной оказывается pH < 7 (что соответствует одновременно возросшим концентрациям как H + , так и OH -); при понижении температуры, напротив, нейтральный pH возрастает. В табл. 1 и на рис. 1 показаны изменения значения нейтрального pH в чистой воде в зависимости от температуры.

При сильных отклонениях значения pH от нейтрального можно с достаточной степенью уверенности говорить о наличии в воде растворенных кислот или оснований, которые могут вступать в реакцию с оксидом алюминия или с защитным покрытием, нанесенным производителем, разрушая их и обнажая алюминий. Из этого следует также, что применять химические реагенты для контроля жесткости теплоносителя в случае с алюминиевыми радиаторами надо с большой осторожностью. В идеале вода должна быть дистиллированной.

Реакция алюминия с теплоносителем

Если оксид алюминия Al 2 O 3 с классическими окислителями в реакцию не вступает, сам алюминий после контакта с водой преобразуется в гидроксид (тоже, к слову, амфотерное соединение) с выделением водорода:

2Al + 6H 2 O ⇒ 2Al(OH) 3 + 3H 2 .

Если же pH теплоносителя далек он нейтрального, этот же газ будет выделяться в качестве продукта реакции алюминия с щелочами и некоторыми кислотами с образованием растворимых солей:

2Al + 2NaOH + 6H 2 O ⇒

⇒ 2Na + 3H 2 ,

2Al + 6HCl = 2AlCl 3 + 3H 2 .

Если в качестве теплоносителя используется незамерзающая жидкость, то ситуация будет сходная. При взаимодействии водного раствора этиленгликоля, самого распространенного антифриза, с алюминием происходит замещение гидроксильного водорода на металл и выделение свободного водорода Н 2 .

Электрохимическая коррозия

Электрохимическая коррозия — наиболее распространенный вид коррозии металлов. При контакте двух металлов, обладающих разными электродными (электрохимическими) потенциалами и находящихся в электролите, образуется гальванический элемент (рис. 2). Поведение металлов зависит от значения их электродного потенциала. Металл Me, имеющий более отрицательный электродный потенциал (анод), переходит в качестве положительно заряженных ионов Men + в раствор. Избыточные электроны ne - перетекают по внешней цепи в металл, имеющий более высокий электродный потенциал (катод). Катод при этом не разрушается, а электроны из него ассимилируются какими-либо ионами или молекулами раствора (деполяризаторами D), способными к восстановлению на катодных участках. Чем ниже электродный потенциал металла по отношению к стандартному водородному потенциалу, принятому за нулевой уровень, тем легче металл отдает ионы в раствор, тем ниже его коррозионная стойкость. Значения электродного потенциала Е 0 некоторых элементов приведены в табл. 2. Расположение металла выше (хотя обычно говорят «левее») водорода означает, что он способен вытеснить водород из соединений (воды, кислот и пр.).

Теперь рассмотрим конкретный пример: пару «медь-алюминий». Сразу отметим, что для возникновения разности потенциалов требуется непосредственный контакт двух металлов (алюминиевый радиатор и медный фитинг), а не просто наличие их в системе (алюминиевый радиатор, медный теплообменник, металлопластиковые трубы). Во втором случае имеет место разрыв цепи, поэтому электроны никуда перетекать не смогут. Использование диэлектрических вставок — самый надежный способ предотвращения неконтролируемой миграции заряженных частиц.

И еще одно замечание, касающееся направления движения электролита: реакция пойдет лишь в случае, если анод расположен «ниже по течению» относительно катода (медный фитинг на входе в алюминиевый радиатор). Правда, если будут моменты простоя системы без движения теплоносителя, это замечание значения не имеет.

Алюминий обладает большей способностью отдавать электроны по сравнению с медью, что видно из значений их стандартных электродных потенциалов (-1,66 и +0,34 соответственно). Следовательно, в случае замкнутой цепи медь является катодом, а алюминий — анодом (рис. 3). Ионы алюминия Al 3+ из кристаллической решетки переходят в раствор, образуя вместе с гидроксидионами OH - гидроксид алюминия Al(OH) 3 , а электроны поступают в медь. Оторванные от воды потерявшие электрон ионы водорода H + используют их для объединения в молекулу H 2 . Коррозия алюминия продолжается, т.к. электроны непрерывно уходят из него, смещая тем самым равновесие в сторону образования ионов. Ход электрохимического процесса определяется разностью потенциалов элемента. Для пары «медь-алюминий» разность потенциалов составляет 2 В. Если взять пару «цинк-алюминий», то разность будет менее значительной — 0,9 В, а, значит, реакция пойдет в два раза медленнее.

Подведем итоги

Если при проектировании и монтаже будут приняты меры по предотвращению описанных выше процессов, алюминиевые радиаторы отлично прослужат десятки лет. Изолирующие диэлектрические вставки и контроль состава теплоносителя позволят заказчику наслаждаться отопительным прибором с множеством положительных характеристик: высокая теплоотдача, пластичность (т.е. устойчивость к гидроударам), небольшой вес, возможность легко изменять мощность путем добавления или удаления секций и пр.