Основные проблемы при использовании теплоносителей и их решение
Теплоносители — это эффективные теплопередающие или охлаждающие реагенты, которые все шире используются на отечественном инженерном рынке. Сегодня производители выпускают огромное количество марок с широким диапазоном рабочих характеристик. Перед конечным потребителем встает проблема: как выбрать лучший теплоноситель и на какие параметры следует обращать внимание в первую очередь. Мы постараемся проанализировать проблемы, с которыми сталкиваются потребители при неправильном подборе и использовании теплоносителей.
Закипание
Срок службы теплоносителя зависит от режима его эксплуатации. Не рекомендуется доводить теплоноситель до состояния кипения. Температура кипения теплоносителя при атмосферном давлении составляет +106…+116°C в зависимости от степени разбавления водой). При локальном перегреве теплоносителя до температур, превышающих +170°C, будет происходить термическое разложение гликоля, образование нагара на нагревательных элементах, выделение газообразных продуктов разложения и разрушение антикоррозионных присадок. Тем самым изменить свои эксплуатационные свойства. После таких серьезных изменениях рабочей жидкости обязательно потребуется замена теплоносителей. Поэтому в нагревательных котлах должна быть обеспечена надлежащая циркуляция теплоносителя, и нагревательные элементы в процессе работы должны быть полностью погружены в теплоноситель, чтобы не допускать их перегрева и «пригорания» антифриза. По существу, в теплообменных системах следует проводить предварительные тепловые расчеты на предмет установления возможности для данного теплоносителя обеспечивать необходимые тепловые потоки. Основная задача, которую должен выполнять безопасный теплоноситель для систем отопления – это передача тепловой энергии от котла батареям и радиаторам.
Замерзание
В практике применения теплоносителей часто возникает вопрос о выборе температуры начала кристаллизации, который сводится к выбору концентрации антифриза в растворе.
Выбор оптимальной концентрации теплоносителя важен как с технической, так и с финансовой точки зрения. Часто также возникает вопрос, что будет с теплообменной системой, если теплоноситель в ней замерзнет в результате штатной или нештатной ситуации. В отличие от воды, водно-гликолевый раствор и, соответственно, теплоноситель замерзает в несколько этапов. Вода замерзает «мгновенно» (разумеется, не по времени, а по температуре), то есть при 0 °C это еще жидкость, а при –1 °C – уже лед. Теплоноситель замерзает постепенно: в процессе охлаждения при некоторой отрицательной температуре в жидкости начинают образовываться кристаллы. Затем, при дальнейшем охлаждении жидкости, кристаллов в ней становится все больше и больше (это состояние называется «шуга», по-английски slush ice – что-то наподобие манной каши), и наконец, при некоторой более низкой конечной температуре эта шуга затвердевает. Начальная температура образования кристаллов называется «температурой кристаллизации» (по ГОСТ 28084-89), конечная температура перехода из жидкого в твердое состояние называется «температурой потери текучести» или «температурой застывания».
В отличие от воды, которая при замерзании расширяется в объеме на 9% и рвет трубы, теплоноситель при замерзании не размораживает теплообменную систему. Водно-гликолевые растворы при переходе из жидкости в твердую фазу расширяются весьма незначительно, не более 1,5% и защищают инженерные системы от разрыва. Таким образом, при сильных холодах не следует опасаться серьезных последствий (трещин или протечек) от замерзания в системе теплоносителя. При ослаблении холодов снова станет жидким и приобретет свои исходные свойства.
Не подходящая вязкость
Повышенная концентрация, кроме удорожания, создает повышенную вязкость теплоносителя и снижает эффективность теплопередачи. Кроме того, не всякий насос способен перекачивать жидкость с вязкостью, в 2–3 раза превышающей вязкость воды.
Вязкость теплоносителя, напрямую влияющая как на скорость циркуляции теплоносителя в системе, так и на величину его коэффициента теплопередачи. Высокая вязкость теплоносителя требует насосов повышенной мощности и производительности, либо разбавления состава. Показатель вязкости для многих жидкостей может сильно изменяться в зависимости от температуры. Теплоноситель обязан переносить максимальное количество тепла за единицу времени с минимальными теплопотерями. Вязкость теплоносителя оказывает серьёзное воздействие на его прокачку в пределах отопительной системы, поэтому чем он менее вязок - тем лучше. Помощь в подборе теплоносителей является важным звеном в успешной работе системы тепло/хладоснабжения на производстве.
Плохая теплоотдача
Теплоотдача – это физический процесс переноса теплоты (холода) между поверхностью твердых тел и омывающими их рабочими средами (теплоносителями). В зависимости от движения теплоносителя, которое бывает свободным или вынужденным, теплоотдача характеризуется разными значениями. Также на величину теплоотдачи влияет изменение его агрегатного состояния. Для характеристики интенсивности процесса теплообмена используется коэффициент теплоотдачи теплоносителя. Численно коэффициент теплоотдачи равен тепловому потоку, приходящемуся на единицу поверхности при температурном напоре, равный единице, α – Вт/(м2×К). Он показывает количество теплоты, которое передается в единицу времени через расчетную единицу поверхности. Во внимание берется разность температур между рабочей средой и контактирующей с ней поверхностью. Коэффициент теплоотдачи зависит от скорости потока носителя тепла, вида течения, какова геометрия поверхности твердого тела и т.д. Обычно коэффициент теплоотдачи находят экспериментально.
Проблемы в эксплуатации теплоносителей могут быть также в неправильном расчете тепловых потерь теплосетей. Расчет теплопотерь – это суммарные потери тепловой энергии, которые происходят при перемещении теплоносителя от источника до конечного потребителя. Тепловые потери не зависят от скорости движения, а зависят от размера труб, теплоизоляционного материала, состояния теплоизоляции, температуры самого теплоносителя.
Тепловой расчёт отопительной системы носит индивидуальный характер, его необходимо выполнять грамотно и аккуратно. Чем точнее будут сделаны вычисления, тем меньше переплачивать придется владельцам загородного дома или производства в процессе эксплуатации.
Коррозия
Основной причиной возникновение проблем при использовании теплоносителей является их взаимодействие с металлами, из которых состоят элементы отопительной системы. В большинстве случаев приходится встречаться с коррозией металла, образованием накипи на стенках труб и теплообменников, теплофизических свойств теплоносителей из-за изменения их состава в процессе эксплуатации.
Если эти проблемы вовремя не решаются, то последствием является значительное сокращение сроков службы оборудования, повышается расход топлива, усложняется и дорожает ремонт отопительных систем. Самое неприятное, что может случиться – это аварийная остановка системы в отопительный сезон.
Проблемы с коррозией металла решаются путём добавления антикоррозионных присадок в составе теплоносителя, которые образуют на металлических поверхностях защитную плёнку. Однако следует помнить о том, что большинство теплоносителей продаются в виде концентрата, который разбавляется водой непосредственно перед заливкой в систему. Поэтому чаще всего антифриз разбавляют водой в соотношение 1:1. Если при разбавлении используется недистиллированная вода, то это приводит к снижению антикоррозионных свойств теплоносителей.
Для предотвращения образования накипи на стенках труб и теплообменников необходимо регулярно (не менее двух раз в год) контролировать показатель щёлочности теплоносителя. По ГОСТ он должен составлять не менее 10.
Комплексное обслуживание систем теплоснабжения и теплоносителей позволит предотвратить серьезные проблемы в работе и аварийные ситуации. В процессе выполнения этапов обслуживания сотрудники используют современные методы диагностики, своевременно определяют наличие возможных утечек, квалифицированно производят тестирование рабочих элементов и соединительных деталей перед запуском. Необходимо учитывать и тот фактор, что сезонное оборудование нуждается в комплексном сервисе и качественной чистке перед вводом в эксплуатацию.
Заказать эти услуги и теплоносители от производителя можно связавшись с менеджерами компании SVA. Сотрудники компании помогут подобрать оптимальные марки требующейся продукции, предоставят подробную информацию о интересующем продукте, проконсультируют о предоставляемых услугах и условиях доставки.
