Kakšen mora biti nosilec toplote za ogrevalne sisteme: parametri tekočine za radiatorje

Kljub spodbujanju alternativnih metod ogrevanja prostorov v večini primerov tekoči ogrevalni krog služi kot glavni vir toplote. Zaradi ekonomičnosti in učinkovitosti je optimalen v pogojih dolgih zim, značilnih za naše geografske širine.

Slabost je v tem, da voda lahko zmrzne. Zato se poleg vode uporablja tudi nezmrzljiv toplotni nosilec za ogrevalne sisteme, ki nadomešča vodo. V tem članku si podrobneje ogledamo njegove glavne vrste, upoštevamo njihove pomembne prednosti in glavne pomanjkljivosti.

In predstavili bomo tudi algoritem za izračun potrebnega volumna toplotnega nosilca za določen sistem in priporočila za izbiro vrste tekočine za ogrevalne kroge.

Seznam zahtev za toplotni nosilec

Glavna naloga tekočine v ceveh je prenos toplotne energije od kotla do radiatorjev.

Da bi bil ogrevalni sistem varen in energetsko učinkovit, mora toplotni nosilec izpolnjevati vrsto pomembnih zahtev, med drugim:

• zaščita cevi pred korozijo;
• kemična inertnost glede na nameščena tesnila v cevovodu;
• območje delovnih temperatur, primerno za cevi glede na obratovalne parametre (od zmrzovanja do vrenja);
• visoka toplotna kapaciteta za shranjevanje čim več toplote;
• minimalna nagnjenost k nastajanju vodnega kamna;
• popolna varnost: brez sproščanja strupenih hlapov in največja odpornost proti eksploziji in ognju;
• stabilna kemična sestava – tekočina se ne sme razgraditi in spremeniti svojih fizikalnih lastnosti pod vplivom visokih temperatur.

In zdaj glavno vprašanje: kateri antifriz za sodobne ogrevalne sisteme ustreza vsem zahtevam?

Odgovor je morda razočaranje, vendar takšna tekočina v naravi danes ne obstaja. Tako idealna kemična sestava še ni bila ustvarjena. Zato je vprašanje izbire optimalne možnosti danes zelo pereča naloga.

Kdaj je treba uporabiti antifriz?

Preden začnete preučevati alternativne tekočine, ne smete zanemariti vode. Če se ogrevanje namešča v hiši, kjer stanovalci živijo stalno, bo voda ena najvarnejših in najzanesljivejših možnosti.

Ta kot nosilec toplote ima optimalne parametre za kroženje po krogih ogrevalnih sistemov.

Vendar pa lahko na vrhuncu zimskega mraza že najmanjša kristalizacija vode povzroči resno nesrečo z uničenjem cevovoda in delov ogrevalne opreme.

Če gre za hišo izven mesta, v katero občasno prihajate, ali ko družina ob vikendih pogosto zapusti svoje bivališče in pusti ogrevanje brez nadzora, mora biti uporabljeni nosilec toplote odporen na nizkotemperaturno območje, značilno za območje.

Za uporabo kemičnih sestavkov kot prenašalcev toplotne energije je treba pripraviti ogrevalne kroge. Sistem mora biti popolnoma hermetičen, ker je tekočina v različni meri strupena in vnetljiva.

V ogrevalnih krogih ni dovoljeno uporabljati antifriza “v čisti obliki”. Ker so nerazredčeni sestavki proti zmrzovanju agresivni in spodbujajo razvoj korozije, jih razredčijo z vodo.

Lastnik mora upoštevati, da je treba tekočino proti zmrzovanju občasno zamenjati, kar povzroči dodatne stroške.

Nekateri modeli kotlovske opreme imajo specifična priporočila glede uporabe hladilne tekočine določene znamke. Če uporabite tekočino drugačne sestave, lahko izgubite garancijo za kotel.

Pregled priljubljenih toplotnih nosilcev

Da se zaščitite, si podrobneje oglejmo vsako vrsto hladilne tekočine.

Možnost #1 – voda z dodatki

V 70% sodobnih sistemov se uporablja voda, vključno z njenimi modificiranimi sestavami z uporabo dodatkov.

Kaj pojasnjuje tako priljubljenost:

• popolna neškodljivost – puščanje lahko povzroči le gospodinjske težave;
• najvišja toplotna kapaciteta – približno 1 cal/g*C (vsak liter vode lahko prenese več toplote kot katera koli druga tekočina);
• poceni in dostopnost – voda ima minimalno ceno v primerjavi z nezamrzovalnimi sestavami. Vodni sistem lahko kadar koli dopolnite brez večjih stroškov časa, dela in denarja.

Res je, da zamenjave vode v ogrevalnem krogu ni priporočljivo izvajati brez utemeljenega razloga. Pri segrevanju se sprosti soli in kisika.

Voda, ki je v kotlu večkrat zavrela, nima več enake sestave in količine soli, kot je bila ob polnjenju sistema. V nasprotju z novo količino je skoraj brez prostega kisika.

Ne smemo pogosto menjavati vode v ogrevalnih krogih, da se na stenah cevi in notranji površini armature ne useda vodni kamen

Druga plat medalje je naslednja:

• Relativno visoka zmrziščna temperatura, zato vodnega ogrevalnega sistema ne smete pustiti brez nadzora (v nasprotnem primeru lahko voda ob zmrzovanju in širjenju poči cevi in radiatorje);
• Soli v sestavi lahko povzročijo usedline na ceveh in grelnih elementih, kar zmanjša oddajanje toplote in skupni izkoristek sistema;
• Voda je oksidant, raztopljeni kisik pa lahko povzroči korozijo kovinskih ogrevalnih elementov, vključno z radiatorji.

Z zmrziščno temperaturo ne moremo ničesar storiti, vendar lahko druge negativne lastnosti znatno zmanjšamo. Za začetek lahko zmanjšamo koncentracijo soli z uporabo mehčanja. Količino bikarbonatnih soli lahko zmanjšamo s kuhanjem.

Natrijev ortofosfat, ki ga je mogoče kupiti v trgovini, omogoča mehčanje vode. Pri tem je treba upoštevati pravilno doziranje, saj lahko presežek reagentov negativno vpliva na toplotno-tehnične lastnosti vode.

Da se izognete zmede z odmerki, lahko uporabite destilirano vodo, vendar bo stala za red velikosti več. Zdaj vam ni treba skrbeti, da bi se radiatorji zamašili z vodnim kamnom. Če želite goljufati in prihraniti, lahko uporabite talilno ali deževnico.

Je že naravno destilirana. Vendar je lahko njena čistost le delna. Lahko je vpila atmosferska onesnaženja, a bo v vsakem primeru veliko mehkejša kot voda iz vodnjakov, studencev ali pipe.

Da bi ohranili tehnično stanje cevi, armature in opreme, je v ogrevalni krog bolje naliti destilat. Destilirano vodo je prav tako bolje naliti po izrednem izpustu in popravilu sistema.

Proizvajalci ponujajo destilirano vodo, obogateno z zaviralnimi dodatki. Ti znatno zmanjšujejo verjetnost korozije.

V tak destilat se dodajajo tudi površinsko aktivne snovi (PAS). Njihova vsebnost v vodi zmanjšuje nastajanje usedlin na notranjih površinah radiatorjev.

PAS povzroča luščenje obstoječih usedlin (z njihovim kasnejšim odstranjevanjem iz sistema s pomočjo filtra) ter zmanjšuje kemično aktivnost vode. Posledično bodo vsa tesnila in zatesnitve služili dlje.

Možnost #2 – nezmrzljiv antifriz

Tudi destilirana voda z optimalnim naborom dodatkov ni brez glavne pomanjkljivosti – zmrzovanja pri 0 stopinjah Celzija. Posebna tekočina za kovinske radiatorje ogrevanja te pomanjkljivosti nima, poleg tega ima nižjo temperaturo kristalizacije.

Nizka temperatura deluje na antifriz drugače kot na vodo. Tudi pri preseganju minimalnih delovnih vrednosti tekočina ne kristalizira in se ne širi, temveč se spremeni v gelasto snov. Zato so cevi in radiatorji zaščiteni pred deformacijami in poškodbami.

Pri povišanju temperature postane konsistenca zgostnega antifriza bolj tekoča, povečata se tekočnost in pretok, čeprav sta v normalnem stanju za 15 % nižja kot pri tradicionalnem tekmecu – vodi.

Toplotni nosilec se dobavlja v dveh modifikacijskih različicah: 1 – s temperaturo zmrzovanja v nerazredčenem stanju -65° in druga možnost -30°

Koncentrirano nezamrzljivo sestavo lahko redčite v skladu z navodili proizvajalca, pri čemer upoštevate lokalne podnebne razmere. Za pridobitev tekočine z zmrziščem pri -30° jo na polovico razredčite z vodo, za -20° se en del antifriza zmeša z dvema deloma vode.

Večina sestav prenese do -65 stopinj. Na večini ozemelj severa in srednjega pasu temperatura redko pade pod -35, zato antifriz pogosto redčijo z destilirano vodo, s čimer znižajo prag na -40.

Proizvajalci kakovostnih raztopin naredijo sestavo čim bolj stabilno, zato lahko zdrži do 5 let. Po tem je potrebna popolna zamenjava.

Da bi dosegli te lastnosti, je bilo treba žrtvovati nekatere prednosti, ki jih ima voda:

• odvod toplote antifriza je za 15 % nižji, včasih pa to lahko zahteva namestitev dodatnih radiatorjev ali sekcij;
• lahko vsebuje strupene snovi, zato antifriza ni mogoče uporabljati v dvokrožnih sistemih, kjer bi sestavina lahko prišla v krog za oskrbo s toplo vodo;
• večja tekočnost v primerjavi z vodo, zaradi česar je treba uporabljati posebne tesnilne mase, ki lahko preprečijo puščanje;
• povečana viskoznost, ki bo zahtevala uporabo močnejše črpalke – priporočila za izbiro črpalke in pregled deseterice najboljših modelov smo obravnavali tukaj;
• višji koeficient raztezanja bo zahteval namestitev ekspanzijske posode povečane prostornine.

Pri uporabi vseh vrst antifriza ogrevalne razvodne cevi ni mogoče izvesti s pocinkanimi cevmi, saj v stiku z njimi tekočina proti zmrzovanju izgubi del prvotnih koristnih lastnosti.

Ne smemo pozabiti, da je treba za polnjenje ogrevalnega kroga uporabiti sestavo, ki je namensko izdelana za ogrevalne sisteme. Tekočine za avtomobilske motorje v ta namen ni dovoljeno uporabljati.

Uporaba tekočin, ki ne zmrzujejo, kot prenosnikov toplote zahteva spremembe v shemi ogrevalnega sistema. Zaradi viskoznosti antifriza ta počasneje prenaša toploto na ogrevalne naprave, zato je bolje povečati število sekcij radiatorjev ali kupiti naprave z večjo toplotno kapaciteto.

Prav tako je treba zmanjšati trenje v cevovodih z zamenjavo fittingov z analogi, ki so za eno stopnjo večji od tistih, ki se uporabljajo v vodnih krogih.

Sodobne tekočine, ki ne zmrzujejo, lahko glede na sestavo razdelimo na tri glavne vrste:

• glicerinske;
• na osnovi propilenglikola;
• na osnovi etilenglikola.

Oglejmo si vsako posebej, da izberemo najprimernejšo možnost za obstoječo opremo in pogoje.

Možnost #3 – antifriz na osnovi etilenglikola

Eden najbolj priljubljenih antifrizov zaseda svoje častno mesto na policah trgovin zaradi najbolj dostopne cene glede na preprost proizvodni proces.

V tekočini je približno 4% dodatkov, ki preprečujejo penjenje etilenglikola pri visokih temperaturah. Sem spadajo tudi inhibitorji, ki preprečujejo koroziji, da bi napadla kovinske površine.

Zaradi agresivnosti etilenglikola se sredstvo uporablja samo v razredčeni obliki, da bi zaščitilo notranjo stran cevi in radiatorjev.

Etilenglikol je agresiven do cevi, naprav in povezav, toksičen, vendar ima dobre toplotne lastnosti.

Glavna pomanjkljivost etilenglikola je njegova toksičnost. Minimalna količina te snovi v človeškem telesu lahko povzroči resne zdravstvene težave. Zato mora imeti celoten ogrevalni sistem najvišjo stopnjo tesnjenja.

Druga pomanjkljivost pri uporabi etilenglikola je stalno nadzorovanje temperature. Če bo kotel segreval tekočino do temperature blizu vrelišča, se bo sestava začela razgrajevati s pojavom trdnih usedlin in sproščanjem kislin, kar uničujoče vpliva na vso ogrevalno opremo.

Navedeni antifriz je primeren samo za tiste sisteme, kjer je mogoče natančno vzdrževati temperaturni režim, vendar vsa kotlovska oprema nima takšne možnosti.

Možnost #4 – tekočina na osnovi propilenglikola

To je bolj sodoben antifriz, ki se je znebil nekaterih pomanjkljivosti etilenglikola.

Prednosti:

• ni toksičen – v sestavi so dodatki, ki se uporabljajo v živilski industriji;
• lahko se uporablja v dvokrožnih sistemih, saj tudi naključno mešanje v pitnem krogu ne bo škodovalo zdravju ljudi;
• višje toplotne lastnosti;
• obratuje 10 let;
• delujejo v ogrevalnem krogu po principu mazanja, kar zmanjšuje hidravlični upor v cevovodu in povečuje izkoristek sistema.

Vendar ene pomanjkljivosti ni bilo mogoče odpraviti – to je nezdružljivost s cinkom. Posebni dodatki izgubijo lastnosti pri pretoku po pocinkanih ceveh. Druga relativna pomanjkljivost je dvakrat višja cena.

Možnost #5 – glicerinski antifriz

Glicerinski antifriz se enači z vodo kot blizu idealnega nabora lastnosti, vendar je hkrati deležen kritik. Mnenja so deljena, zato je smiselno navesti vse vidike.

Zagovorniki glicerinske mešanice izpostavljajo naslednje prednosti:

• okolju prijazna in varna raztopina;
• širok delovni temperaturni razpon – -30+100;
• ob zmrzovanju se razširi na minimalne vrednosti;
• ni agresiven do pocinkanih cevi in radiatorjev;
• stane manj kot propilenglikol;
• življenjska doba 7–10 let.

Varianta na osnovi glicerina ni eksplozivna in ne gori. Pomembna prednost je, da skoraj ne uničuje tesnil.

V sestavo antifriza na osnovi glicerina so dodani sintetični dodatki, zaradi katerih je korozijska aktivnost tekočine bistveno zmanjšana.

Med tistimi, ki so proti temu toplotnemu nosilcu, so v obtoku naslednji argumenti:

• velika masa, kar povzroča dodatno obremenitev cevi;
• odsotnost standardov kakovosti za glicerinske mešanice;
• ob pregrevanju in izparevanju vode izgubi svoje lastnosti ter se spremeni v gelasto maso s strditvami;
• povečano penjenje;
• pri temperaturi nad 90 stopinj se lahko začne razgrajevati;
• nižja toplotna kapaciteta v primerjavi s propilenglikolom;
• zaradi povečane viskoznosti prispeva k hitrejši obrabljenosti opreme.

Omeniti velja, da v nekaterih državah, kjer je etilenglikol prepovedan, proizvodnje glicerinskih toplotnih nosilcev sploh ni. Zaradi nasprotij pri uporabi glicerinske tekočine odgovornost za njeno uporabo v celoti pade na lastnika.

Antifriz na osnovi glicerina – varianta z veliko prednostmi, vendar cena in visoka viskoznost dajeta misliti pred nakupom.

Možnost #6 – toplotni nosilec za elektrodni kotel

To vrsto opreme je treba posebej omeniti, saj elektrodni kotli zahtevajo posebno vrsto toplotnega nosilca. Pri tem se tekočina segreva z ionizacijo zaradi vpliva izmeničnega toka.

Antifriz mora imeti določeno kemično sestavo, ki bi lahko zagotovila tri pogoje: pravilne vrednosti električnega upora, električne prevodnosti in ionizacije.

Proizvajalci elektrodnih kotlov dajejo lastna stroga priporočila glede uporabe določenih vrst hladilne tekočine. Zato je treba antifriz izbirati zelo previdno, da ne izgubite garancije.

Vsak model elektrodnega kotla je omejen na določene znamke hladilne tekočine. Pri uporabi druge sestave si proizvajalec pridržuje pravico, da ne izpolni garancijskih obveznosti.

Priporočila za izbiro sredstva

Upoštevati je treba ne samo lastnosti hladilnih tekočin za ogrevalni sistem, ampak tudi konfiguracijo opreme, da bo ogrevanje varno in učinkovito.

Če ste se odločili za uporabo antifriza, si poglejmo pogoje, v katerih je njegova uporaba izključena:

• odsotnost regulatorja temperature ogrevanja v kotlu;
• pri uporabi tesnil iz lanenega navitja z oljno obdelavo;
• v ogrevalnem krogu so uporabljene cevi, radiatorji, zaporna armatura s pocinkano površino;
  - ogrevalni sistem odprtega tipa

Izhlapevanje vode iz tekočine, ki ne zmrzuje, lahko spremeni lastnosti, hlapi etilenglikola pa so strupeni.

Upoštevanje naslednjih pravil bo lastnikom omogočilo, da se izognejo številnim težavam pri nepravilni uporabi tekočin, ki ne zmrzujejo:

• na mestih tesnil je treba laneno vato premazati s tesnilno pasto;
• sekcijske radiatorje je treba razstaviti, da se tesnila zamenjajo s tesnili iz teflona ali paronita;
• ne uporabljajte samodejnih odzračevalnikov (za odvajanje odvečnega zraka je bolje namestiti pipe Mayevskega za ročno nastavitev);
• radiatorji in cevi morajo imeti povečano prostornino in premer;
• prisotnost obtočne črpalke povečane moči;
• namestiti membranski ekspanzijsko posodo s povečano prostornino.

Antifriz se vlije v ogrevalni sistem šele po kakovostnem izpiranju ogrevalnega kroga, za katerega je bolje uporabiti posebne sestavke. Zaradi varnosti vseh stanovalcev strokovnjaki priporočajo uporabo propilenglikola.

Kotla ne smete takoj po polnjenju sistema s hladilno tekočino nastaviti na največjo moč. Temperaturo je treba dvigovati postopoma. To je potrebno, da antifriz doseže optimalne delovne lastnosti in se razširi v mejah normale.

Da izberete ustrezno hladilno tekočino, je treba upoštevati lastnosti cevi, kotlovne opreme in druge dejavnike.

Pri redčenju tekočine z vodo ne smete dovoliti koncentracije, višje od -20 stopinj. Presežek vode bo povzročil nalaganje vodnega kamna in spremembo delovnih lastnosti glikola. Redči se samo z destilirano vodo.

Kako določiti volumen toplotnega nosilca?

Najpreprostejši način je uporaba vodomera ali merilnika pretoka vode. Takšen je praktično v vsaki hiši ali stanovanju z centralnim vodovodom.

Pred začetkom meritev morate ogrevalni krog popolnoma izprazniti. Nato odčitajte stanje na merilniku in začnite polniti sistem z majhnim pritiskom vode. To je potrebno, da ne nastanejo zračni mehurčki, ki izkrivljajo odčitke.

Ko je ogrevalni cevovod napolnjen z vodo, morate ponovno odčitati stanje vodomera. Zapomniti si morate, da je 1 kubični meter 1000 litrov, in kupiti ustrezno količino tekočine.

Drugi način je manj priročen, a učinkovit, kadar ni merilnika. Napolnjen sistem se izprazni skozi merilno posodo (rezervoar ali vedro določene prostornine). Glavno je, da ne zgrešite števila veder.

Še ena metoda je matematična. Kot izhodiščni podatki se vzamejo vrednosti prostornin radiatorjev in ekspanzijske posode, premerov cevi, prostornine toplotnega izmenjevalnika kotla. Z uporabo preprostih geometrijskih in aritmetičnih formul lahko izračunate končno prostornino.

Podrobne primere izračuna vsakega od elementov ogrevalnega sistema smo obravnavali v naslednjih člankih:

• Izračun prostornine cevi: načela izračunov in pravila izvajanja izračunov v litrih in kubičnih metrih
• Ekspanzijska posoda za ogrevanje odprtega tipa: zasnova, namen, osnovne vrste + nasveti za izračun posode

Zaključki in koristen video na to temo

Videoposnetek vas bo seznanil z mnenjem strokovnjaka o tem, ali je vredno zamenjati vodo z nezmrzljivo tekočino:

Podrobna analiza značilnosti polnjenja ogrevalnega sistema s toplotnim nosilcem in priporočila za pravilen zagon sistema v naslednjem videoposnetku:

Navedena dejstva razkrivajo popolno informacijsko sliko za vsakega lastnika, ki se odloča o izbiri toplotnega nosilca. Vedeli boste, katera tekočina vam je potrebna, kateri pogoji so potrebni za njeno uporabo in kako jih ustvariti.

Katera tekočina kroži v vašem ogrevalnem sistemu? Zakaj ste izbrali prav ta toplotni nosilec in ali ste zadovoljni z njegovim delovanjem? Delite svoje mnenje v bloku komentarjev.

Ali pa se šele odločate o vrsti toplotnega nosilca in niste našli odgovorov na vprašanja v tem članku? Zastavite svoja vprašanja v komentarjih – poskušali vam bomo pomagati.