Антифриз для системы отопления: применение, характеристики, заливка

Антифриз именуют незамерзайкой, подчеркивая основное свойство – сохранение текучести при низких минусовых температурах. Автомобилисты используют незамерзайку в системе охлаждения.

Еще одна сфера ее применения – системы отопления загородных домов.

Антифриз для системы отопления позволяет предотвратить промерзание, которое возникает при долговременном отключении электроэнергии или продолжительном отъезде из загородного дома зимой.

В системе отопления используется специальный антифриз, безопасный для резиновых деталей и металла

Антифризы классифицируются по типу основы:

  • пропиленгликолевые;
  • этиленгликолевые;
  • растворы на основе спирта и глицерина.

Разновидности отличаются между собой физико-техническими характеристиками. Выбирая одну из них, следует принять во внимание особенности системы отопления и условия, в которых она функционирует.

Для заполнения систем производят специальные составы. Автомобильные антифризы, например тосол, для отопления не подходят.

Они содержат массу токсичных веществ и негативно воздействуют на резиновые и металлические элементы магистрали, служат 1, максимум 2 года.

Пропиленгликолевые

Главное положительное свойство пропиленгликолевого состава – безвредность. Он не токсичен, может использоваться в открытых системах отопления и двухконтурных котлах, где осуществляется подогрев воды для водоснабжения. Даже при утечке пропиленгликоля в воду значительный вред здоровью не будет нанесен.

Антифриз на основе пропиленгликоля не ядовит, быстрее разлагается в окружающей среде

Технические свойства пропиленгликолевых антифризов также хороши. Они не оказывают агрессивного воздействия на внутреннюю поверхность элементов системы.

Недостатки тоже имеются:

  • высокая вязкость, которая в два раза превышает по значению вязкость этиленгликоля;
  • взаимодействие с цинком: происходит реакция с образованием белых нерастворимых хлопьев, металл разрушается;
  • высокая стоимость.

Отличить пропиленгликолевый теплоноситель от этиленгликолевого легко: первый окрашен в зелёный цвет и часто имеет маркировку ЭКО. Вместо пропиленгликолевого антифриза можно приобрести глицериновый контрафакт.

Этиленгликолевые

Этиленгликоль после использования необходимо утилизировать особым образом, так как вещество ядовитое

Этиленгликолевые составы высокотоксичны. Это их главный недостаток. Об опасности этиленгликоля сигнализирует красный или желтый цвет жидкости. Благодаря яркой окраске легче обнаружить утечку теплоносителя. Он может нанести вред при попадании в легкие или на кожу.

Смертельная концентрация при употреблении внутрь – 2 мг на 1 кг веса. В связи с этим утилизация антифриза этого типа составляет определенную проблему. В целях безопасности этиленгликолевый теплоноситель используют только в одноконтурных системах, где нет риска попадания в контур водоснабжения.

Технические свойства этиленгликоля позволяют использовать жидкости на его основе при температурах до –65°C.

В некоторых странах этиленгликолевый теплоноситель запрещен к использованию.

https://www.youtube.com/watch?v=lKKW_NrnUug

Глицериновые составы для устранения вязкости разбавляют спиртом

По поводу глицериновых теплоносителей сложилось неоднозначное мнение. Одни говорят о том, что глицерин – лучший бытовой антифриз для отопительной системы,  другие указывают на множество его недостатков:

  • высокая вязкость вещества, из-за которой ускоряется износ оборудования – чтобы компенсировать высокую вязкость глицерина, состав разбавляют спиртом;
  • более высокая плотность по сравнению с другими антифризами;
  • превращение в яд при температуре выше 90°C;
  • риск вспенивания;
  • сравнительно низкая теплоемкость;
  • химическое взаимодействие с резиной и пластмассой;
  • после выпаривания воды становится твёрдым или желеобразным.

Сколько надо антифриза для системы отопления

Однако у глицериновых теплоносителей много положительных свойств:

  • пожаро- и взрывобезопасность;
  • экологичность;
  • химическая инертность к цинку;
  • широкий разброс рабочих температур: от –30°C до 105°C;
  • низкая стоимость;
  • долгий срок службы – 10 лет;
  • не расширяются при замораживании.

Глицериновые составы производят согласно ТУ, и это еще один недостаток, потому что производители сами устанавливают стандарты.

Производство глицериновых антифризов в отдельных странах не осуществляется.

Можно также использовать в качестве теплоносителя растворы с содержанием 40-55% этилового спирта. Они экологичны, кристаллизуются при –30°C. Однако их применение ограничено герметичными закрытыми системами, потому что они отличаются повышенной летучестью. Температура кипения – 90°C, что является минимальным показателем среди всех типов теплоносителей.

В качестве теплоносителя заливают и дистиллированную воду, но если в зимний период возможно продолжительное отсутствие хозяев в доме или периодически отключают электричество, теплоноситель в радиаторах может замерзнуть. В таких случаях рекомендуется заполнять систему антифризом для отопления.

Преимущества:

  • трубы из-за расширения замерзшей воды не лопнут;
  • не нужно сливать воду из системы на время отсутствия;
  • антифриз имеет низкую температуру замерзания – до –65°C, и даже при более низкой не превращается в лёд, а становится желеобразным, расширяясь в значительно меньшей степени, чем вода;
  • при повышении температуры замерзший теплоноситель сохраняет свои свойства;
  • состав содержит присадки, которые препятствуют образованию накипи и реакции с металлами.

Требуется более тщательная герметизация из-за повышенной текучести антифриза

Недостатки:

  • некачественные антифризы разрушают элементы системы отопления, так как в них выпадает твердый осадок, который выводит из строя фитинги и приборы;
  • пониженный уровень теплоемкости по сравнению с водой (меньше на 15%), чтобы компенсировать этот недостаток, нужно увеличивать скорость циркуляции теплоносителя ровно на столько же;
  • повышенная вязкость (на 30-50% выше по сравнению с водой) и более высокая плотность (на 5-10%), из-за чего необходимо устанавливать более мощное насосное оборудование;
  • токсичность;
  • образование осадка со временем;
  • высокая цена;
  • необходимость тщательной герметизации соединений, из-за повышенной текучести (на 50% выше, чем у воды).

Несмотря на недостатки, антифриз используют в системах отопления, поскольку он практически не замерзает и не расширяется, приводя к порче труб и оборудования.

При замене антифриза старая жидкость полностью сливается из системы отопления

Предлагаем ознакомиться  Геотермальное отопление частного дома под ключ в Московской области

Поскольку гликолевые составы небезопасны, при их использовании соблюдают меры предосторожности. Кроме того, есть определенные особенности применения антифриза в системе отопления:

  • Гликолевый теплоноситель не следует заливать в открытую систему, где жидкость в расширительном бачке контактирует с атмосферой, потому что в воздух могут попасть токсичные вещества. Допускается это только при применении пропиленгликолевого теплоносителя, если есть уверенность в его качестве.
  • Приобретая теплоноситель другого производителя, чтобы долить его в систему, нужно выполнить проверку на совместимость со старым антифризом, потому что присадки могут нейтрализовать друг друга, что приводит к исчезновению антикоррозийных свойств. Если неизвестно, какой теплоноситель использовался раньше, необходимо полностью слить жидкость.
  • Для работы в системе с антифризом потребуется насос на 60% мощнее, чем для воды.
  • Радиаторы необходимо подбирать с большей степенью теплоотдачи, например алюминиевые или биметаллические. Кроме того, желательно выбрать модель с большим внутренним диаметром и объемом.
  • Система не работает с автоматическими отводчиками воздуха, поэтому устанавливают краны Маевского.
  • Система должна быть снабжена точным регулятором температуры, поскольку превышение определенных границ приводит к распаду теплоносителя. Реакция сопровождается выпадением осадка, что впоследствии становится причиной образования нагара, коррозии, кислоты, пены и завоздушивания системы.

Только при грамотной эксплуатации и соблюдении всех рекомендации по подбору оборудования использование антифриза в системе отопления будет выгодным.

После спуска антифриза систему промывают чистой водой

Антифриз для отопления со временем стареет, снижается его теплоемкость и антикоррозийные свойства, поэтому его периодически меняют. Средняя периодичность – 5 лет. Перед заливкой теплоносителя необходимо слить старый антифриз из системы.

Сколько надо антифриза для системы отопления

Порядок выполнения работ:

  1. Обязательно разогревают котел отопления, невзирая на температуру окружающей среды.
  2. Открывают батареи и переводят систему в самотечный режим.
  3. Отключают от электросети котел и другие приборы системы.
  4. Подготавливают ведра, тазы для слива старого теплоносителя.
  5. С помощью отсекающего крана отсоединяют насос, поскольку без теплоносителя он моментально выходит из строя. Внутри останется старый антифриз, но его объем будет небольшим, поэтому на работу системы это не повлияет.
  6. Открывают вентиль и наполняют емкости. Предпочтительнее сливать систему через заливочный вентиль, расположенный недалеко от котла, в самой нижней точке. Если сливное отверстие не предусмотрено, подсоединяют один конец шланга к сливному отверстию батареи или к крану Маевского, другой конец вставляют в тару.
  7. После слива теплоносителя систему промывают чистой водой или специально предназначенными для этой цели растворами.
  8. В соответствии с инструкцией производителя разбавляют жидкость, согласно необходимой температуре замерзания. Температура замерзания имеет нелинейную зависимость от количества залитой воды – при разбавлении 20 л антифриза с температурой замерзания –65°C на 50% водой температура замерзания составит –20°C, а не –32,5°C, как можно было бы предположить.
  9. Очищают грязевой фильтр.
  10. При помощи насоса, подключенного к отверстию для закачки, наполняют систему свежим составом.
  11. В процессе работы необходимо спускать воздух, контролируя давление по показателям манометра.

Для разбавления теплоносителя используют только дистиллированную воду, не содержащую солей кальция и магния, в противном случае выпадет осадок. В крайнем случае следует проверить реакцию, отдельно смешав водопроводную воду с малым количеством антифриза в нужных пропорциях. В обязательном порядке соединяют состав с водой в отдельной емкости, чтобы обеспечить равномерное перемешивание.

Заливать сначала антифриз, а затем воду, в систему нельзя. Это приводит к неравномерному прогреву радиаторов, выходу из строя насосного оборудования, вспениванию. Если по незнанию система была заполнена именно таким образом, насос включают на минимальную мощность и стравливают постепенно воздух. Смешивание через какое-то время произойдет, но гарантии, что оно будет равномерным, нет.

Состав и свойства антифризов

Перед тем, как закачать антифриз в систему отопления, необходимо ознакомиться с информацией о теплотехнических свойствах растворов этиленгликолевых антифризов.

Основными составляющими компонентами таких растворов являются этиленгликоль и вода (около 95 %). Остальные элементы этих жидкостей составляют различные присадки.

Читайте полезную статью Биотопливо в домашних условиях — современно, экологично, разумно.

Соотношение этиленгликоля и воды между собой определяют физико-химические характеристики антифриза:

  • температуру замерзания;
  • температуру кипения;
  • вязкость;
  • теплопроводность;
  • теплоемкость;
  • объемное расширение.

Объемное расширение растворов

Индивидуальные характеристики каждого конкретного типа антифриза определяет пакет присадок.

Именно от этих компонентов зависят такие характеристики как:

  • антикоррозийность;
  • антикавитационность;
  • срок работы;
  • цена.

Главная задача присадок при использовании антифризов – защита металлов от коррозии. Исследования показали, что присадки значительно уменьшают коррозию внутренних стенок (до 100 раз).

Предлагаем ознакомиться  Как сделать веревку для белья на улице

Слой ржавчины на внутренних стенках трубопроводов и отопительных приборов имеет плохую теплопроводность (в 50 раз меньше, чем сталь), становясь, таким образом, изолятором тепла. К

роме этого за счет коррозии сужается внутренний просвет трубопроводов. Из-за этого увеличивается гидродинамическое сопротивление, и скорость движения теплоносителя по трубопроводам снижается. Это увеличивает энергетические затраты.

Элементы системы после применения антифриза без присадок

Частицы ржавчины в теплоносителе приводят к разгерметизации подшипников циркуляционных насосов, засоряют теплообменные каналы, элементы отопительных котлов, вызывают к протечкам и повреждению целых элементов отопительных систем.

Коррозия при использовании антифриза без присадок

Применение растворов антифризов на основе этиленгликоля или пропиленгликоля без присадок приводит к большим потерям в экономическом плане, чем стоимость пакета присадок.

Преимущества и недостатки пропиленгликоля как теплоносителя

Наглядно выявить преимущества и недостатки пропиленгликоля можно, если сравнить его с водой (которая тоже является жидкостью-теплоносителем в некоторых отопительных системах):

  • плотность двухатомного спирта 1037 кг/м³, а это больше чем у воды (1000 кг/м³): разница на 3,7%;
  • вещество начинает кипеть при 187 °С, а вода при 100 °С, разница — 87%;
  • спирт замерзает при -60 °С, вода уже при 0 °С;
  • удельная теплоёмкость равна 2483 Дж/(кг·К), почти в 2 раза ниже, чем у воды (4,187 Дж/(кг·К));
  • теплопроводность – 0,218 Вт/(м·К), что в три раза ниже, чем у воды 0,6 Вт/(м·К);
  • динамическая вязкость спирта – 56 мПа·с, в восемьсот раз больше, чем у воды (0,894 мПа·с).

Из этого перечня можно сделать несколько выводов.

  • Плотность пропиленгликоля выше, чем у воды, поэтому статическая нагрузка и давление в отопительной системе также возрастут.
  • Высокий показатель температуры кипения в 187 °C – не такое уж и преимущество. Удельная теплоёмкость пропиленгликоля в два раза ниже, чем у воды. Значит, довести до кипения эти две жидкости можно одинаковым количеством тепла. Их температура достигнет своей крайней точки практически одновременно, только вода будет бурлить при 100 °C, а спирт – при 187 °C.
  • Температура замерзания пропиленгликоля заметно ниже. Помимо этого он практически не расширяется при охлаждении, и этим не выводит из строя систему отопления.
  • Низкий показатель удельной теплоёмкости – явное преимущество, отсюда быстрый прогрев системы отопления, однако, пропиленгликоль способен накопить мало тепла – а это уже недостаток.
  • Высокая динамическая вязкость добавит нагрузку на циркуляционный насос, который перемещает теплоноситель по трубам и радиаторам.

Впрочем, в некоторых ситуациях пропиленгликоль лучше справится со своими задачами, чем вода:

  • если не пользоваться водной системой отопления зимой и не сливать воду, система может выйти из строя (при этом даже после полного слива вода все равно останется в трубах, вызывая коррозию) — а пропиленгликоль можно использовать круглый год и не сливать в зимний период;
  • антифриз, который изготовлен на основе из пропиленгликоля, не вызывает коррозию и не образует накипь.

Недостатки у таких антифризов тоже есть:

  • стоимость выше, чем у воды;
  • необходима полная замена жидкости раз в пять лет;
  • в системе отопления не должно быть деталей, которые содержат цинк — пропиленгликоль быстро их растворяет;
  • пропиленгликоль крайне текучий, он может проникнуть через мелкие соединения в системе отопления.

Многие производители разбавляют антифриз водой, чтобы нивелировать некоторые недостатки пропиленгликоля. Что это даст:

  • стоимость антифриза станет заметно ниже;
  • вязкость уменьшится;
  • повысится теплоёмкость;
  • повысится показатель теплоотдачи;
  • температура кипения снизится, но работа большинства котлов всё равно не рассчитана на 160 °C;
  • температура замерзания составляет от -30 до -40 °C градусов;
  • антифриз на основе пропиленгликоля с водой расширяется незначительно, поэтому разрушение системы отопления не произойдет.

Рекомендации по применению антифризов

Продаются такие вещества либо в готовом к использованию виде, либо в концентрированном виде. В концентрате антифриза содержится только главный компонент теплоносителя – этиленгликоль или пропиленгликоль. Обычная пропорция разведения концентратов для нашего климата – на одну объемную часть концентрата берутся две объемные части воды.

  1. Готовые для использования антифризы уже содержат воду и являются 45% растворами концентрированного базового компонента. Они рассчитаны на применение при температуре до — 30°С;
  2. Перед тем как заполнить антифризом систему отопления концентрат лучше всего развести дистиллированной или фильтрованной и отстоянной водой;
  3. Безопасная концентрация этиленгликоля в воде – до 1 г/л. В такой концентрации он не причиняет вреда окружающей среде;
  4. Вместе с этим необходимо обратить внимание на тот факт, что антифриз характеризуется гораздо меньшим коэффициентом поверхностного натяжения (по сравнению с водой). Это приводит к тому, что теплоноситель на его основе имеет большую текучесть и легче проникает в поры и трещины;
  5. В среде этиленгликоля резина набухает медленнее, чем в воде. Поэтому при замене теплоносителя с воды на антифриз в старых сетях могут появиться протечки.

Как правильно использовать теплоносители на основе пропиленгликоля

Теплоносители на основе пропиленгликоля имеют схожий химический состав, который различается процентом содержания спирта. Чаще всего такие составы получают название по именованию фирмы-производителя.

Предлагаем ознакомиться  Как собрать коллектор для теплого пола своими руками

Если в антифризе пропиленгликоля содержится около 30%, он замерзает при -13 °С, 35%-й раствор спирта кристаллизуется при -20 °С, 40%-й — при -25 °С, 75%-й раствор при -65°С.

При замене воды на состав на основе пропиленгликоля необходимо учесть некоторые свойства антифриза.

  • Меньшая теплоёмкость и теплопроводность. Количество радиаторов стоит увеличить, а также приобрести более мощный котёл. Часто в частных домах устанавливаются отопительные системы, которые работают вполовину своей мощности — в этом случае можно обойтись без замены котла.
  • Большая вязкость. Убедитесь, что трубы имеют внутренний диаметр не меньше 25 мм, а также произведите установку более крупного циркуляционного насоса.
  • Больший коэффициент расширения. Если расширительный бачок меньше 10 л, то потребуется замена на более крупный.
  • Высокая текучесть. Стоит уменьшить количество резьбовых соединений, врезок и сгонов, также обеспечить свободный доступ к имеющимся соединениям на случай протекания.

Если технические параметры имеющегося отопления соответствуют новым требованиям, можно переходить к подготовительным работам:

  • уплотнить сгоны, соединения, врезки;
  • полностью слить воду из системы отопления и промыть каустической содой, она удалит ржавчину и накипь;
  • убрать все детали из цинка;
  • к антифризу можно добавить присадки, которые защитят медные детали;
  • грязеуловитель проверять вдвое чаще;
  • через каждые два года проверять раствор на предмет концентрации спирта;
  • полная смена антифриза каждые пять лет.

Всегда стоит тщательно промывать систему, если собираетесь осуществить переход на другой теплоноситель.

Срок эксплуатации

Срок эксплуатации теплоносителя на основе антифриза зависит от режима эксплуатации. Не советуется использовать такие растворы при температуре близкой к кипению (105 – 120 °С).

При местном нагревании до температуры выше 175 °С происходит термическое разложение компонентов антифриза (прежде всего этиленгликоля).  Вследствие этого будет образовываться нагар на элементах нагрева, выделяться газообразные продукты распада и разрушаться антикоррозионные присадки.

До того, как заполнить систему отопления антифризом, необходимо обеспечить надлежащую циркуляцию теплоносителя. Кроме этого необходимо соблюсти правильное размещение нагревательных элементов, чтобы теплоноситель не перегревался и вследствие этого не пригорал.

На практике в сетях необходимо осуществлять расчеты теплообменных процессов с целью определения эффективности для конкретного теплоносителя, а также чтобы совершать требуемую циркуляцию тепловых потоков.

Такие расчеты делаются на основе табличных данных для коэффициентов, которые входят в уравнение подобия:

  • число Рейнольдса;
  • число Прандтля.

Температурный график

Важным критерием эффективности использования антифризов в качестве теплоносителя является соблюдение герметичности отопительной системы. Главный компонент таких растворов – этиленгликоль, который окисляется на воздухе. При повышении температуры этот процесс ускоряется приблизительно в два раза с повышением температуры на каждые 10 °С.

При окислении этиленгликоля образуются гликолаты. Эти соединения разрушают химическую структуру присадок и приводят к окислению стенок трубопроводов сетей и к коррозии. По этой причине необходимо в отопительных сетях применять герметичные закрытые расширительные бачки.

Сравнение теплоносителей: вода, глицерин, этиленгликоль и пропиленгликоль

В США и Европе с 1996 года начался массовый переход на использование только пропиленгликолевых теплоносителей. В России только сейчас становится заметна эта тенденция — скорее всего, это связано с высокими затратами на внедрение таких систем.

Преимущества:

  • экологически безопасен;
  • не опасен при вдыхании паров;
  • не вызывает отравления при случайном попадании внутрь организма;
  • инертен к оцинкованным деталям;
  • дешевле теплоносителя на основе пропиленгликоля.

Недостатки:

  • масса глицеринового теплоносителя дает дополнительную нагрузку на оборудование;
  • вязкость выше, чем у гликолевых растворов;
  • термически неустойчив;
  • сильно пенится, повышается риск завоздушивания системы;
  • при использовании усиливаются требования к прокладкам (уплотнениям) и деталям.

Преимущества:

  • система не размораживается;
  • хорошие теплофизические свойства;
  • незначительные отложения солей и накипи;
  • средняя стоимость.

Недостатки:

  • относится к третьему классу опасности, оказывает наркотическое действие на организм, токсичен;
  • быстро всасывается в организм, способен проникать через кожу и при вдыхании;
  • не имеет неприятного запаха;
  • представляет экологическую опасность;

Температура замерзания

При эксплуатации антифриза необходимо определить оптимальное соотношение концентрации разведения основного компонента.

Если концентрация этиленгликоля будет высокой, то это приводит к следующим последствиям:

  • повышается цена;
  • увеличивается динамическая вязкость жидкости;
  • снижается эффективность теплопередачи;
  • создается дополнительная нагрузка на насосное оборудование.

Поэтому важно определить, как происходит замерзание водно-этиленгликолевого раствора. Этот процесс проходит в несколько этапов. Для воды этот процесс проходит в один этап (жидкость – лед).

График замерзания

Антифриз замерзает не сразу. Сначала в нем образуются кристаллы, которые свободно перемещаются внутри жидкости. С понижением температуры содержание кристаллов увеличивается и, в конце концов, эта смесь полностью затвердевает. Причем при замерзании раствор расширяется незначительно.

Выводы

Антифриз для системы отопления использовать имеет смысл, когда действительно есть вероятность того, что вода внутри сети может замерзнуть. При этом следует определять оптимальную концентрацию раствора для эффективной работы всей отопительной системы и принимать во внимание требования техники безопасности.

Надежные и проверенные – теплоносители на основе гликолей. Теплоносители на основе пропиленгликоля успешно применяются более 50 лет, их эффективность подтверждена.