Какой должен быть теплоноситель в отопительных системах: характеристики жидкости для радиаторов

Несмотря на развитие альтернативных способов обогрева, в большинстве случаев основным источником тепла остается жидкостная система отопления. Она оптимально подходит для наших холодных зим благодаря своей эффективности и экономичности.

Однако, есть и недостаток: вода подвержена замерзанию. Поэтому помимо воды для отопления широко используют незамерзающие жидкости. В данной статье мы рассмотрим основные их виды, достоинства и недостатки.

Кроме того, мы предоставим инструкцию по расчету необходимого объема теплоносителя для вашей системы и рекомендации по выбору подходящей жидкости для отопления.

Требования к теплоносителю

Основная функция жидкости в трубопроводах – передача тепловой энергии от котла к радиаторам.

Для того чтобы система отопления функционировала безопасно и эффективно, теплоноситель должен соответствовать ряду ключевых требований, среди которых:

• защита труб от коррозии;
• химическая инертность по отношению к уплотнителям в трубах;
• подходящий температурный диапазон (от замерзания до кипения), соответствующий эксплуатационным параметрам труб;
• высокая теплоемкость для накопления большого объема тепла;
• минимальная склонность к образованию накипи;
• полная безопасность: отсутствие токсичных паров, высокая огне- и взрывобезопасность;
• стабильный химический состав, чтобы жидкость не разлагалась и не изменяла свои свойства при высоких температурах.

Обсудим главный вопрос: какой антифриз для современных систем отопления отвечает всем этим требованиям?

К сожалению, в настоящее время идеального теплоносителя не существует. Научные разработки в этой области все еще продолжаются. Следовательно, выбор наиболее подходящего варианта по-прежнему остается актуальной задачей.

Теплоноситель – это среда, которая перемещается в системе отопления с целью передачи тепла, полученного в котле, к потребителям.

Наибольшее распространение в странах СНГ получил вода. В отопительных системах ее температура обычно составляет 60-70°C, а в однотрубных системах может достигать 95-105°C на выходе из котла.

На втором месте по популярности находится пар, температура которого может достигать +130°C. Сложные системы с его применением создаются преимущественно в подсобных помещениях.

Воздух, прогретый до +60°C, используется в менее распространенных воздушных отопительных системах; фактически это вторичный теплоноситель, обогреваемый паром или электричеством.

В открытых водных системах отопления возможен только вариант с использованием воды в качестве теплоносителя.

В северных регионах, из-за риска замерзания, вместо воды во водяных контурах часто применяют незамерзающую жидкость — антифриз.

Однако раствор антифриза недопустим для двухконтурных котлов, которые обеспечивают горячей водой для бытовых нужд. Если системы отопления и горячего водоснабжения взаимосвязаны, использование антифриза недопустимо.

Вода остается самым экономичным и доступным теплоносителем, что делает её особенно распространённой. Благодаря высокой текучести она быстро распределяет тепло.

Когда стоит использовать антифриз?

Перед тем, как перейти к альтернативным теплоносителям, нельзя забывать о воде. Если система отопления устанавливается в доме, где жильцы проживают постоянно, вода станет безопасным и надежным выбором.

Она обладает оптимальными характеристиками для циркуляции в отопительных контурах.

Тем не менее, в условиях сильных зимних морозов даже незначительное замерзание может привести к повреждению трубопроводов и отопительного оборудования.

Если речь идет о загородном доме, где жильцы бывают не постоянно, стоит использовать теплоноситель, который будет устойчив к низким температурам, характерным для данного региона.

Для использования химических составов в качестве теплоносителя необходимо обеспечить герметичность системы, так как эти жидкости могут быть токсичны и огнеопасны.

В отопительных системах нельзя применять чистый антифриз, так как неразбавленные составы могут быть агрессивными и способствовать коррозии. Поэтому их нужно разбавлять водой.

Также следует учитывать, что незамерзающую жидкость нужно периодически заменять, что вызывает дополнительные затраты.

Некоторые модели котлов имеют рекомендации по использованию определенных теплоносителей. Употребление жидкости другого химического состава может привести к потере гарантии на оборудование.

Обзор популярных теплоносителей

Для вашей безопасности полезно детально разобраться с различными видами теплоносителей.

Вариант #1 – вода с добавками

Вода, включая ее модифицированные версии с добавками, используется в 70% современных систем.

Такой спрос обусловлен несколькими причинами:

• полная безопасность – протечка системы может вызвать лишь незначительные бытовые неудобства;
• высокая теплоемкость – около 1 ккал/г·°C (литр воды может передать больше тепла, чем любая другая жидкость);
• низкая цена и легкий доступ – вода стоит значительно дешевле по сравнению с незамерзающими химикатами, и ее можно легко восполнить без больших временных и финансовых затрат.

Важно, однако, избегать частой замены воды в системе без серьезной необходимости, так как при нагревании она теряет соли и кислород.

После многократной кипячения вода теряет свои первоначальные характеристики, и становится менее пригодной для использования.

Частый замен воды может привести к отложениям на стенках труб, что снижает эффективность системы.

Среди недостатков:

• относительно высокая температура замерзания, что делает систему уязвимой к замерзанию, поэтому не рекомендуется оставлять ее без контроля;
• соли, содержащиеся в воде, могут формировать накипь на трубах и оборудовании, что ухудшает теплоотдачу и КПД;
• вода является окислителем, и кислород в ней может способствовать коррозии металлических частей системы.

Хотя с температурой замерзания ничего не сделать, остальные недостатки можно минимизировать. Например, можно уменьшить концентрацию солей с помощью умягчителей или кипячения.

Высокополимерные соединения, такие как ортофосфат натрия, также могут использоваться для смягчения воды, но важно соблюдать корректные пропорции, чтобы не ухудшить ее свойства.

Ещё одним методом может быть использование дистиллированной воды, которая, однако, обойдется значительно дороже. Она поможет избежать накипи в радиаторах.

Дождевая или талая вода также являются естественно дистиллированными, но могут быть не совсем чистыми, так как могут содержать атмосферные загрязнения, хотя все же будут менее жесткими, чем вода из колодцев или крана.

Для поддержания состояния труб и оборудования лучше использовать дистиллированную воду, особенно после аварийного слива.

Многие производители предлагают дистиллированную воду с добавлением ингибиторов, что минимизирует риск коррозии.

Также в такую воду добавляют поверхностно-активные вещества (ПАВ), которые уменьшают образование отложений на радиаторах и способствуют их удалению из системы через фильтрацию.

Вариант #2 – незамерзающий антифриз

Даже хорошо обработанная дистиллированная вода с добавками не лишена главной проблемы – замерзания при 0°C. Специальные жидкости для радиаторов отопления не имеют этого недостатка и замерзают при более низких температурах.

Низкие температуры воздействуют на антифриз иначе, чем на воду. При превышении минимальных рабочих температур жидкость не замерзает, а переходит в гелеобразное состояние, что защищает трубы и радиаторы от повреждений.

При нагреве консистенция антифриза становится менее густой, увеличивая свою текучесть, хотя в нормальном состоянии она на 15% ниже, чем у воды.

Теплоноситель доступен в двух разновидностях: первая — с температурой замерзания в исходном состоянии -65°C, вторая — -30°C.

Концентрированная незамерзающая смесь может быть разбавлена в соответствии с рекомендациями производителя, принимая во внимание климатические условия региона. Для того чтобы получить раствор с температурой замерзания -30°C, жидкость разводят водой в равных пропорциях, а для -20°C — одну часть антифриза смешивают с двумя частями воды.

Большинство составов устойчивы к температуре до -65°C. На большинстве северных и центральных территорий температура редко опускается ниже -35°C, поэтому антифриз часто разбавляют дистиллированной водой, что позволяет снизить порог замерзания до -40°C.

Галерея изображений

При отрицательных температурах вода кристаллизуется и увеличивает объем. В результате образующийся лед может повредить трубы и фитинги. Чтобы этого избежать, в водяные системы добавляют антифриз.

Антифриз можно использовать исключительно в закрытых системах отопления, которые не имеют прямого контакта с атмосферой.

Концентрированную незамерзающую жидкость необходимо разбавить водой. Пропорции подбираются так, чтобы процесс кристаллизации начинался с заданного уровня температуры.

Незамерзающая жидкость подходит для всех видов водяных систем: радиаторных, конвекторных и теплых полов.

Поскольку незамерзайка более текуча, чем обычная вода, стандартные прокладки и уплотнения не подходят. Необходимы специальные элементы, предназначенные для работы с антифризом.

Вязкость незамерзающей жидкости больше, чем у воды, что требует установки более мощных циркуляционных насосов для обеспечения ее движения по системе.

Для сборки отопительных трубопроводов с использованием антифризов не следует применять оцинкованные трубы. Контакт с цинком может изменить состав и свойства жидкости.

При покупке антифриза для отопительных систем нужно выбирать продукты, специально предназначенные для этого, так как незамерзающая жидкость для автомобилей не годится.

Преимущества и недостатки антифризов

Специфика отопления с антифризом

Заполнение системы отопления антифризом

Использование антифризов в теплых полах

Ускоренный износ уплотнений

Особенности выбора насоса

Отказ от оцинкованных труб

Типы антифризов для отопительных систем

Производители высококачественных жидкостей делают состав максимально стабильным, что дает возможность использовать его до 5 лет. После истечения этого срока необходима полная замена.

Для достижения таких характеристик пришлось пожертвовать некоторыми преимуществами, которые имеет вода:

• Антифриз обладает на 15% меньшим коэффициентом теплоотдачи, что может потребовать установки дополнительных радиаторов;
• Может содержать токсичные вещества, поэтому не следует использовать его в двухконтурных системах, где он может попасть в контур горячей воды;
• Повышенная текучесть в сравнении с водой требует применения специальных уплотнителей для предотвращения утечек;
• Увеличенная вязкость, что подразумевает необходимость использования более мощного насоса — мы рассмотрели рекомендации по выбору насосов и обзор лучших моделей здесь;
• Больший коэффициент расширения требует установки расширительного бака увеличенного объема.

При применении всех видов антифризов не следует прокладывать трубы отопления из оцинкованных изделий, так как в результате контакта с ними незамерзающая жидкость теряет часть своих полезных свойств.

Необходимо помнить, что для заполнения системы отопления требуется использовать состав, специально предназначенный для этих целей. Жидкость для автомобильных двигателей запрещено применять.

Использование незамерзайки в качестве теплоносителей влечет за собой необходимость внесения изменений в конструкцию отопительной системы. Из-за высокой вязкости антифриз медленнее передает тепло к приборам отопления, следовательно, рекомендуется увеличить количество секций радиаторов или выбрать устройства с более высокой теплоемкостью.

Также следует уменьшить трение в трубопроводах, заменив фитинги на модели большего размера, чем используемые в водяных контурах.

Современные незамерзающие жидкости, в зависимости от состава, можно разделить на три основные категории:

• глицериновые;
• на основе пропиленгликоля;
• на основе этиленгликоля.

Рассмотрим каждую из них подробнее чтобы выбрать наиболее подходящий вариант для конкретного оборудования и условий.

Вариант #3 — антифриз на основе этиленгликоля

Этот популярный антифриз занимает свое место на полках магазинов благодаря низкой цене, связанной с простым процессом производства.

Состав содержит около 4% добавок, предотвращающих пенообразование при высоких температурах. Также имеются ингибиторы, которые защищают металлические поверхности от коррозии.

В связи с агрессивными свойствами этиленгликоля данный продукт используется только в разбавленном виде для защиты внутренних стенок труб и радиаторов.

Этиленгликоль проявляет агрессивность по отношению к трубам, приборам и соединениям, его токсичность также вызывает опасения, несмотря на хорошие теплофизические свойства.

Главный недостаток этиленгликоля заключается в его токсичности. Даже малое количество этого вещества в организме человека может вызвать серьезные здоровье проблемы. Поэтому вся отопительная система должна быть максимально герметизирована.

Другой проблемой при использовании этиленгликоля является необходимость постоянного контроля температурного режима. Если котел нагреет жидкость до температуры, близкой к точке кипения, состав начнет разлагаться, образуя твердый осадок и выделяя кислоты, что может серьезно повредить оборудование.

Данный антифриз подходит исключительно для систем, где поддерживается строго фиксированный температурный режим, что не всегда возможно с существующим котельным оборудованием.

Вариант #4 — состав на основе пропиленгликоля

Это более современный антифриз, который устранил некоторые недостатки этиленгликоля.

• Не токсичен — в нем содержатся добавки, используемые в пищевой промышленности;
• Можно применять в двухконтурных системах, поскольку случайное попадание в Drinking circuit не повредит здоровью;
• Обладает лучшими теплотехническими свойствами;
• Срок эксплуатации около 10 лет;
• В теплосистеме действует как смазка, что снижает гидравлическое сопротивление в трубах и повышает общую эффективность.

Тем не менее, сохранился один недостаток — несовместимость с цинком. Специальные присадки теряют свои свойства при течении по оцинкованным трубам. Также, относительно высокая цена в два раза по сравнению с обычными антифризами остается минусом.

Вариант #5 — глицериновый антифриз

Глицериновый состав считается близким к идеалу благодаря своим свойствам, хотя вызывает критику. Есть различные мнения по этому поводу, и целесообразно рассмотреть все аспекты.

Сторонники глицеринового состава утверждают о следующих преимуществах:

• Экологически чистый и безопасный состав;
• Широкий диапазон рабочих температур — от -30 до +100;
• При замерзании расширяется на минимальный уровень;
• Не агрессивен к оцинкованным трубам и радиаторам;
• Цена ниже, чем у пропиленгликоля;
• Срок службы составляет от 7 до 10 лет.

Глицериновый антифриз не является взрывоопасным и не горючим. Преимущество заключается в том, что он практически не разрушает уплотнения.

В состав глицеринового антифриза добавлены синтетические присадки, которые значительно уменьшают коррозионную активность.

Критики этого теплоносителя приводят такие аргументы:

• Большая масса, что увеличивает нагрузку на трубы;
• Отсутствие стандартов качества для глицериновых смесей;
• При перегреве и испарении воды теряет свои свойства, превращаясь в гель с твердыми частицами;
• Склонность к повышенному пенообразованию;
• При температуре выше 90 градусов может начать распадаться;
• Ниже теплоемкость по сравнению с пропиленгликолем;
• Из-за повышенной вязкости вызывает более быстрый износ оборудования.

Стоит отметить, что в некоторых странах, где запрещен этиленгликоль, производства глицериновыми теплоносителями также не существует. Из-за противоречий в использовании глицеринового антифриза, ответственность за его применение полностью лежит на владельце.

Глицериновый антифриз — это вариант с множеством положительных характеристик, однако его цена и высокая вязкость вызывают сомнения перед покупкой.

Вариант #6 — теплоноситель для электродных котлов

Этот вид оборудования заслуживает отдельного упоминания, поскольку электродные котлы требуют особого типа теплоносителя. В этом случае жидкость нагревается за счет ионизации, вызванной переменным током.

Антифриз должен иметь определенный химический состав, который способен обеспечить три условия: необходимые значения электрического сопротивления, электропроводности и ионизации.

Производители электродных котлов предоставляют строгие рекомендации по использованию конкретных марок теплоносителей, поэтому выбор антифриза следует делать с особой осторожностью, чтобы не потерять гарантию.

Каждая модель электродного котла имеет ограничения относительно определенных марок теплоносителей. При использовании другого состава производитель оставляет за собой право не выполнять гарантийные обязательства.

Рекомендации по выбору антифриза

Важно учитывать не только характеристики теплоносителей для системы отопления, но и особенности оборудования, чтобы обеспечить безопасность и эффективность отопления.

Если вы решили использовать антифриз, стоит рассмотреть условия, при которых его применение не желательно:

• отсутствие регулятора температуры в котле;
• использование уплотнений из льняной пакли с обработкой маслом;
• в системе отопления применены трубы, радиаторы и запорные устройства с оцинковкой;
  -система отопления открытого типа.

Испарение жидкости из антифриза может повлиять на его характеристики, а пары этиленгликоля могут быть опасными для здоровья.

Для предотвращения неприятностей при неправильном использовании незамерзающих жидкостей рекомендуется соблюдать следующие правила:

• уплотнительные места необходимо обрабатывать специальной пастой для повышения надежности;
• радиаторы следует разобрать и заменить старые уплотнения на прокладки из тефлона или паронита;
• лучше не устанавливать автоматические воздухоотводчики (для удаления лишнего воздуха подойдут ручные краны Маевского);
• трубопроводы и радиаторы должны быть большего диаметра и объема;
• необходимость установки циркуляционного насоса высокой мощности;
• рекомендуется ввести мембранный расширительный бак увеличенной емкости.

Антифриз следует заливать в отопительную систему лишь после ее качественной промывки, для чего лучше использовать специальные средства. В целях безопасности жильцов рекомендуется применять пропиленгликоль.

Не следует сразу же после заполнения системы теплоносителем полностью нагружать котел. Повышение температуры должно происходить постепенно, чтобы антифриз смог приобрести необходимые рабочие параметры и расшириться в установленных пределах.

При выборе теплоносителя важно учитывать характеристики трубопроводов, оборудования котла и другие нюансы.

При разбавлении антифриза водой не следует превышать концентрацию более чем -20 градусов. Чрезмерное количество воды может привести к образованию накипи и изменению свойств гликоля. Для разбавления используйте только дистиллированную воду.

Как рассчитать объем теплоносителя?

Наиболее простой способ – воспользоваться водомером или счетчиком, который имеется почти в каждом доме или квартире с централизованным водоснабжением.

Перед началом измерений необходимо полностью опустошить систему отопления. Затем снимаются показания счетчика, и система заполняется небольшим напором воды, чтобы избежать образования воздушных карманов, которые могут искажать результаты.

Как только отопительный контур заполняется водой, нужно повторно сделать замеры на водомере. Не забывайте, что 1 кубометр – это 1000 литров, и купите необходимое количество жидкости.

Второй способ менее удобен, но вполне подходит, когда отсутствует счетчик. Заполненная отопительная система опустошается через мерный сосуд (бак или ведро с известной емкостью). Главное – не сбиться с количеством ведер.

Существует также математический метод расчета. Для этого берутся объемы радиаторов и расширительного бака, диаметры труб и объем теплообменника котла. Используя простые геометрические формулы, можно получить общий объем системы.

В наших следующих статьях приведены примеры расчета различных компонентов системы отопления:

• Объем труб: основы вычислений и правила расчетов в литрах и кубометрах.
• Расширительный бак для открытой системы отопления: устройство, назначение, основные виды и советы по расчетам.

Итоги и интересное видео по теме

В этом видео представлен взгляд эксперта на вопрос о том, стоит ли заменять воду на незамерзающую жидкость:

Также в следующем видео подробно разобраны особенности заполнения системы отопления теплоносителем и даны рекомендации по правильному запуску системы:

Изложенные сведения представляют собой полную картину для каждого владельца, который выбирает теплоноситель. Он поймет, какая жидкость ему подойдет, что необходимо для ее корректной работы и как это можно реализовать.

А какая жидкость сейчас используется в вашей отопительной системе? Почему вы выбрали именно этот теплоноситель и удовлетворены ли его эксплуатационными качествами? Поделитесь своим мнением в комментариях.

Или вы только начинаете выбирать тип теплоносителя и не нашли ответы на все свои вопросы в этой статье? Задавайте их в комментариях — мы постараемся помочь вам.