Вода или антифриз?

На сегодняшний день на рынке Украины существует большое кол-во предложений антизамерзающих жидкостей, рекомендованных продавцами для использования в системах отопления.

Попробуем разобраться, насколько применимы антизамерзающие жидкости в системах отопления с теоретической и практической стороны.

Нормативные документы

Применение охлаждающих жидкостей регламентирует - ГОСТ 28084—89 «Жидкости охлаждающие низкозамерзающие. Общие технические условия» - он нормирует основные показатели охлаждающих жидкостей на основе этиленгликоля (концентрата, ОЖ-40, ОЖ-65): внешний вид, плотность, температуру начала кристаллизации, коррозионное воздействие на металлы, вспениваемость, набухание резины и т.д. В ГОСТе не оговаривается состав и концентрацию присадок, а также смешиваемость жидкостей. Это, а также цвет охлаждающей жидкости выбирает изготовитель. Выпуск охлаждающих жидкостей производителем производится на основании самостоятельно разработанных ТУ.

Нормативной документации по пропиленосодержащим и солевым жидкостям не обнаружено.

Нормативных документов регламентирующих условия ресурсных испытаний не существует. Испытания под полной тепловой нагрузкой теплогенератора дорогостоящие (250 000 – 500 000 грн) и длительные (6-12 месяцев), поэтому практически не проводятся. Высокая стоимость испытаний складывается из стоимости теплогенератора, испытательного стенда, потребляемого газа и сетевой воды для охлаждения теплообменника, а так же отвода стоков. После проведения испытаний теплогенератор и элементы системы подвергаются разрушающему анализу и непригодны к дальнейшему использованию.

СНиП 2.04.05-91 «Отопление, вентиляция и кондиционирование» регламентирует применение добавок в системах отопления следующим образом:

3.3. Для систем отопления следует применять в качестве теплоносителя, как правило, воду; другие теплоносители допускается применять при технико-экономическом обосновании. Для зданий с периодически работающими системами отопления допускается применять воду с добавками, предотвращающими ее замерзание. В качестве добавок не следует использовать взрыво и пожароопасные вещества, а также вещества 1, 2 и 3-го классов опасности по ГОСТ 12.1.005-88 в количествах, от которых могут возникнуть при аварии выделения с концентрациями превышающими нижний концентрационный предел распространения пламени (НКПРП) и ПДК в воздухе помещения.

В то же время СНиП II-35-76 «Котельные установки» регламентирует в качестве теплоносителя подготовленную воду:

  1. Показатели качества исходной воды для питания котлов, производственных потребителей и подпитки тепловых сетей закрытых систем теплоснабжения необходимо выбирать на основании анализов, выполненных в соответствии с ГОСТ 2761-57* «Источники централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. Правила выбора и оценки качества».
  2. Вода для подпитки тепловых сетей открытых систем теплоснабжения и систем горячего водоснабжения должна отвечать ГОСТ 2874-73 «Вода питьевая».

Исходя из вышеизложенного, можно сделать вывод, что нормативная база, регулирующая применение незамерзающих жидкостей весьма расплывчата и лишена конкретики. Так же не регламентировано применение в котельных.

Свойства теплоносителей

Теперь рассмотрим теплофизические свойства теплоносителей – воды и антифризов на основе этиленгликоля, пропиленгликоля и солевого раствора.

ТеплоносительТемпература, t°CПлотность, кг/м3Теплоемкость, Дж/(кг*К)Вязкость, кв.м/сТеплопроводность, Вт/(м*К)
50% раствор этиленгликоля 80 1023 3569 9,1*10-7 0,407
45% раствор пропиленгликоля 80 999 3820 1,1*10-6 0,391
солевой раствор 80 1160 3960 0,6*10-6 0,518
вода 80 972 4196 3,65*10-7 0,670

Как видно из вышеприведенной таблицы, теплофизические свойства антифризов заметно отличаются от свойств воды.

Чем это нам грозит на практике в случае использования в качестве теплоносителя незамерзающих жидкостей? Уменьшением номинальной мощности теплогенератора, уменьшением производительности насосов, уменьшением тепловой мощности приборов отопления (радиаторов).

Антифризы на основе гликолей весьма критичны к экстремальным режимам работы отопительных систем, в частности к перегреву. Если температура воды системы в любой её точке превысит критическую для данной марки антифриза величину – произойдёт термическое разложение гликоля и антикоррозионных присадок с образованием кислот и выпадением твёрдых осадков. Если осадки выпадают на нагревательные элементы котла, образуется «нагар», который приводит к ухудшению теплообмена на данном участке нагревательного элемента, к образованию новых осадков и к дальнейшему перегреву этих участков.

Пример, что происходит с ТЭНом электрокотла, отработавшего неполный отопительный сезон с антифризом в системе отопленияПример, что происходит с ТЭНом электрокотла, отработавшего неполный отопительный сезон с антифризом в системе отопления

Пример, что происходит с ТЭНом электрокотла, отработавшего неполный отопительный сезон с антифризом в системе отопления, на фото.

Кислоты, образующиеся в результате термического разложения гликоля, начинают взаимодействовать с металлами системы отопления, провоцируя их коррозию. Термическое разложение присадок может привести к потере защитных свойств антифриза по отношению к материалу уплотнителей – резины, паронита и пр. и вызвать появление течей в местах соединений. Недопустимо использование трубопроводов, имеющие цинковое покрытие.

Перегрев антифриза так же вызывает его «вспениваемость» - повышенное пенообразование, которое приводит к завоздушиванию системы.

Антифризы обладают свойством повышенной проницаемости или текучести. Чем больше резьбовых соединений, прокладок, уплотнений, тем больше вероятность появления протечек. Неприятная особенность заключается в том, что протечки часто появляются тогда, когда отопление выключено и система остыла. При охлаждении происходит уменьшение объёма металлических соединений и, как следствие, появление микротрещин, по которым начинает сочиться антифриз. По этой причине все соединения в системе отопления должны быть доступны для осмотра и ремонта. Ни в коем случае нельзя скрывать их под штукатуркой, облицовкой или в монолите.

Выводы. 

При конструировании котлов, производитель исходит из того факта, что теплоносителем системы отопления будет вода. Исходя из теплофизических свойств теплоносителя, определяется объем котловой воды, величина условных проходов теплообменника, конфигурация теплообменника, величины срабатывания автоматики и множество других факторов.

Производитель при проведении внутризаводских и сертификационных испытаний (в которых в качестве теплоносителя используется вода) имеет четкое представления о рабочих параметрах котла и срабатывании предохранительных устройств.

В случае использования в качестве теплоносителя незамерзающей жидкости (антифриза) по своим теплофизическим свойствам отличающейся от теплофизических свойств воды, производитель просто не представляет, как поведет котел себя в той или иной ситуации и естественно, не может гарантировать корректную работу оборудования.

Поэтому использование в качестве теплоносителя системы отопления любой жидкости, отличной от воды, ведет к отказу производителем от гарантийных обязательств на оборудование.