В промышленности, коммерческой и коммунальной сферах используются различные теплообменные комплексы для отопления, кондиционирования помещений, охлаждения и обеспечения микроклимата объектов. Для отопительного оборудования, как и для других теплообменных систем, в качестве рабочей среды на практике принято применять составы низкозамерзающие всесезонные и жидкости охлаждающие (общепринятый термин – антифризы) – для краткости теплоносители. Одной из основных особенностей теплоносителей служит их универсальность – возможность применения в широком температурном диапазоне эксплуатации теплообменных систем от минус 70°С до 130°С (а иногда и до 170°С).
Для повышения эффективности процесса теплообмена в системах отопления в качестве рабочих сред применяют разные виды жидкостей-теплоносителей. Первоначально применялась простая вода или в отдельных случаях - водяной пар. В последующем такие технологии утратили развитие, так как стали неэффективными и дорогими. Теплообменное оборудование довольно быстро ржавеет, воду приходится постоянно менять, при этом остывание происходит слишком быстро. С целью повышения эффективности работы теплообменного оборудования и улучшения эксплуатации систем теплообмена были разработаны новые виды всесезонных низкозамерзающих теплоносителей с большими сроками эксплуатации в системах отопления.
В качестве теплоносителя в теплообменных системах используют разные рабочие среды. Ранее для этого часто применялась обычная или дистиллированная вода, водяной пар, различные органические жидкости. И если бы обычная вода имела низкий порог температуры начала кристаллизации и не закипала при 100°С, она была бы оптимальной рабочей средой для использования в качестве теплоносителя. В современных условиях с повышением требований к эффективности работы систем теплообмена в промышленности получило развитие и направление поиска и разработки новых универсальных рабочих сред.
Одна из важных проблем теплоснабжения – утечки и потери составов низкозамерзающих всесезонных (теплоносителей) при эксплуатации систем. Если теплообменное оборудование или трубопроводы утратили герметичность, то через несколько часов работы объём жидкости охлаждающей снижается, а эффективность нагрева или отведения тепла существенно уменьшится. Временные интервалы стабильной работы системы теплообмена зависят от объема жидкости, наличия модулей компенсации колебаний давления. Нормативные потери теплоносителя и тепловой энергии учитываются индивидуально для каждого объекта. Лучше не допускать потерь теплоносителя, которые могут привести к остановке теплообменной системы, а значит к вынужденному простою процесса производства, длительному поиску причин и затратам на ремонт.
Проблема токсичности теплоносителей и потенциального воздействия жидкостей на природу – важный вопрос для промышленности во всем мире. Представители бизнеса постепенно переходят на более экологически чистые и безопасные жидкости, чтобы минимизировать потенциальные проблемы, а также упростить утилизацию средств после завершения срока их использования.
От правильности подбора теплоносителя зависят параметры его применения. Оптимальная рабочая среда в системе теплообмена останется эффективной в течение 8-10 лет, не потребует замены и регенерации в этот период. Если же подбор теплоносителя будет произведён с ошибками, уже через год он может утратить свои эксплуатационные характеристики. На современном этапе в промышленности выделяют распространение теплоносителей на основе этиленгликоля, пропиленгликоля и перспективных с базовым компонентом – глицерином, как экологически наиболее чистый вид.
Эффективность работы систем с теплообменниками зависит от качества используемой жидкости. Состав теплоносителя играет важную роль в правильности реакций теплообмена в радиаторах. Если компоненты раствора подобраны неправильно, устройства будут работать со сниженной функциональностью, что приведет к повышенным расходам владельца.
Многие потребители и заказчики предпочитают приобретать концентраты теплоносителей, а не их готовые к применению товарные марки в качестве рабочей среды. Это снижает расходы на доставку, так как концентрированный состав низкозамерзающий всесезонный имеет меньший объем в 2-3 раза по сравнению с товарной маркой теплоносителя. Концентраты в качестве основного компонента содержат этиленгликоль или пропиленгликоль, а также пакет присадок, введённый в концентрат для повышения эксплуатационных свойств теплоносителя, который для применения следует смешивать с водой в определённых пропорциях. При этом необходимо учитывать одну из главных рекомендаций – для приготовления требуемых рабочих марок теплоносителя нормируется применять только дистиллированную (деминерализованную) воду. Так вы сохраните чистоту химического состава теплоносителя и обеспечите его длительную работоспособность.
При эксплуатации систем теплоснабжения, отопительного оборудования и комплексов хладоснабжения при отрицательных температурах окружающего воздуха в зимний период, важнейшим эксплуатационным показателем является температура начала кристаллизации (замерзания) теплоносителя (рабочей среды). Если в системе циркулирует обычная вода, кристаллизация начинается уже при нуле градусов Цельсия, а с понижением температуры процесс ускоряется. Использование гликолей для производства составов низкозамерзающих всесезонных (теплоносителей) снижает порог замерзания, а также меняет структуру замерзшего теплоносителя. Важно помнить не только о температуре начала кристаллизации теплоносителей, но и о структуре их замёрзших форм.