Сравнение эффективности гликолевых и водяных теплоносителей в системах отопления и охлаждения

Для того, чтобы системы отопления и охлаждения работали безупречно и с наибольшим эффектом, необходимо использовать только качественное оборудование. Но при этом важно помнить о веществе, осуществляющем в системе теплообмен между различными ее составными частями.

Теплоносители – это вещество или смесь, используемые для передачи тепла, в которую еще можно назвать рабочей жидкостью, реализующей нагревание или охлаждение рабочих объектов (помещений, зданий и т.д.) или некоторых узлов оборудования.

Чаще всего используют два основных вида теплоносителя:

- вода

- гликоль

Гликолевые теплоносители

Гликолевые теплоносители изготавливаются на основе этиленгликоля или пропиленгликоля. Подобные составы весьма интенсивно применяются в системах, относящихся с процессами кондиционирования, охлаждения и теплопередачи.  Если подобрать концентрацию должным образом, гликолевый теплоноситель способен превзойти обычную деминерализованную воду по параметрам теплопередачи – они становятся более совершенными. Теплоносители на основе этиленгликоля стоят в среднем до 3х раз дешевле подобного на основе пропиленгликоля. Растворы предлагаются заказчикам в готовом виде дополняя их антикоррозионными присадками. Каждый из этих растворов обладает индивидуальными особенностями использования.

Как известно, водные растворы гликоля имеют меньшую теплоемкость и больший показатель температурного расширение. Поэтому настойчиво рекомендуем обратиться к профессионалам при проектировке системы отопления. Так как теплоемкость гликоля меньше, то количество теплоносителя в единицу времени потребуется перекачивать больше. Нередко для систем отопления где применяют гликоль необходимо устанавливать циркуляционный насос с запасом по мощности.

Гликолевые смеси замерзают при более низкой температуре, чем вода. Благодаря этому они широко применяются, когда предметы или воздух требуется охладить до температуры ниже нуля, в частности, в морозильных и холодильных камерах. Чтобы обеспечить протяженную безаварийную деятельность подобного оборудования, нужно непрерывно прослеживать концентрацию смеси, которая должная поддерживаться на определенном уровне. Дело в том, что температура замерзания гликоля и его теплофизические данные находятся в нелинейной зависимости от содержания основного вещества.

В компании SVA представлен широкий выбор гликолевых теплоносителей с разными температурными диапазонами функционирования.

Теплоносители на основе этиленового гликоля наиболее распространены благодаря доступности и простотой в использовании. Применяются в теплообменных системах в качестве всесезонной рабочей жидкости не требующей замены по сезонам, создавая беспрерывный режим работы оборудования, а также в автономных циркуляционных отопительных системах. Ввиду токсичности этиленгликоля, требуется соблюдение определенных ограничений, которое заключается в недопустимости использования его при обогреве бытовых помещений и в открытых системах. При попадании его на кожу требуется незамедлительное обильное промывание. При приёме этиленгликоля внутрь срочно требуется обратиться к врачу.

Теплоносители на основе пропилен-гликоля представляют собой водные растворы пропиленгликоля с разной концентрацией и содержащие комплекс присадок, повышающих эксплуатационные параметры всесезонных низкозамерзающих составов (жидкостей охлаждающих для теплообменных систем – ГОСТ 33341-2015). Имеют важное преимущество – экологическую безопасность, позволяющее применять их в двухконтурных котлах. Они применимы для поглощения, отвода и передачи тепла (холода) на промышленных предприятиях, объектах нефтегазодобычи, шахтах, в установках отопления и кондиционирования жилых, офисных, общественных зданий и сооружений, а также в технологических аппаратах на различных производствах.

При расчете расхода теплоносителя нужно учитывать тепловую нагрузку и потери тепла, это нужно учитывать для подбора требуемого количества продукта для системы заказчика.

Водяные теплоносители

Вода служит самым распространенным веществом на Земле, и таким образом самым распространенным и недорогим теплоносителем. Самой известной и удобной разновидностью является дистиллированная вода. Она имеет все требуемые для качественного теплоносителя физические свойства, но обладает одним недостатком – высокая температура кристаллизации.

Температура замерзания воды - 0°С. Этот показатель является главным несовершенством воды как теплоносителя в странах где зимой держится минусовая температура окружающей среды, к которым относится и Россия. Для предотвращения замерзания воды в системе отопления в зимний период, нужна постоянная работа системы отопления, что является очень энергозатратным. Особенно для людей, которыми дом или коттедж используется периодически. Кристаллизация и замерзание воды в системе может сильно навредить ей. Вода после замерзания увеличивается в объеме и приводит к разрыву труб, радиаторов или поломке узлов системы. Ремонт системы после такого экстремального расширения может обойтись очень дорого.

Еще один существенный фактор, который нужно рассмотреть – водоподготовка. Использование неподготовленной водопроводной воды в качестве теплоносителя огромная ошибка. В такой воде находится в составе большое количество солей и металлов, которые постепенно откладываются на стенках системы, что в свою очередь приводит к протечкам, поломкам и выходу из строя системы отопления. Чтобы воздержаться от дорогостоящего ремонта оборудования или его полной замены, необходимо осуществлять промывку системы отопления специальными реагентами.

Преимущества

Температуры теплоносителя на основе гликолей имеют широкий диапазон применения, и такие теплоносителя являются более востребованными и способными функционировать при рабочих температурах от -70°С до +140°С. Хотя такие теплоносители при некоторых концентрациях могут находиться в жидкой фазе вплоть до температур порядка –70 °C, их применение в этой низкотемпературной области оказывается неисполнимым из-за высокой вязкости.

Сравнительно высокая степень эффективности растворов гликоля неоднократно доказана на практике. Их применение оказывается более целесообразным, при условии даже если нет необходимости в охлаждении предметов или внешней среды. Это объясняется прямой зависимостью, существующей между температурными показателями охлаждающей среды и охлаждаемых объектов.

При некоторых обстоятельствах действует ненарушимая закономерность: рабочий состав, будучи охлажденным до 40°С ниже нуля, может довольно быстро реализовать нужный климатический режим в окружающем пространстве, будь то морозильная камера или помещение.

Важным показателем диапазона применения является температура кристаллизации теплоносителя, показывающая момент, когда вещество еще способна циркулировать по системе, но не приводить к затрудняющим его движение последствиям. Стартовая точка температуры начала кристаллизации зависит от концентрации гликолей в водном растворе. В водном растворе с 45% содержанием этиленгликоля температура начала кристаллизация фиксируется при показателе минус 30°С. До такой температурной границы теплоноситель остается в жидком состоянии без образования структуры льда, который значительно увеличивается в объёме. Так как гликолевые теплоносители в отличии от воды не расширяются в объеме до критических значений, то трудностью при замерзании теплоносителя служит только невозможность перекачки его насосами. После повышения температуры окружающей среды все исходные свойства и качества теплоносителя остаются сохранными. Чтобы минимизировать проблемы при изменении состава теплоносителей, в процессе эксплуатации проводят комплексное обслуживание инженерных систем для контроля качества и эффективности состава, предотвращая разгерметизацию инженерных сетей и утечку рабочей среды из теплообменного и технологического оборудования.

Недостатки

Несовершенством применения теплоносителей на основе этиленгликоля является его третий класс опасности, токсические и наркотические воздействия. При варианте полного испарения воды из состава теплоносителя и последующем охлаждении, этиленгликоль кристаллизуется при температуре минус 16°С.

Теплоносители на пропиленгликоле имеют более высокую стоимость, чем другие виды теплоносителей.

Непригодные к работе составы на основе этилен- и пропиленгликоля нельзя просто так слить после выработки ресурса, они требуют обязательной утилизации отработанного теплоносителя, которая осуществляется только лицензированными организациями.

Сравнительная таблица

Выводы

Тщательный выбор теплоносителей обуславливается конкретным производством и предъявляемым требованиям к качеству, экологическим показателям, физико-химическим показателям. Данный вопрос решается в индивидуальном порядке с менеджерами и специалистами компании, которые проконсультируют и помогут подобрать и заказать теплоноситель.

Рекомендации для выбора теплоносителя

Рабочая среда для каждой системы отопления или охлаждения подбирается индивидуально, основываясь на режимах работы оборудования и технического задания заказчика.

Теплоноситель должен иметь высокий коэффициент теплопроводности. Минимальную токсичность. Высокая текучесть является одним из ключевых критериев, чтобы в процессе работы не повышать нагрузку на циркуляционный насос. Долгий срок деятельности без утраты значимых технических показателей является важным показателем при подборе теплоносителя.