Влияние концентрации на температуру кристаллизации и прочие рабочие свойства теплоносителя

Как и чем разбавлять теплоноситель?

Климатические системы – эффективный, но при этом достаточно капризный механизм, который может выйти из строя в самый неожиданный момент. Отопительное оборудование – в разгар зимнего сезона, системы кондиционирования – в летнюю жару. Причины самые разнообразные: от внезапных перебоев электроэнергии до износа отдельных компонентов инженерной сети. Если в качестве теплоносителя климатической системы использовать воду, то при отрицательных температурах высок риск замерзания отопительного контура. Это ведет к непоправимым последствиям – разрушению трубопроводных магистралей и оборудования. Чтобы избежать дорогостоящего ремонта – важно использовать незамерзающие жидкости – промышленные антифризы и теплоносители.

На рынке промышленных теплоносителей большой популярностью пользуются составы на основе гликоля. У потребителя есть выбор: купить готовый состав с пакетом антикоррозионных присадок или приобрести раствор интересующей концентрации гликоля оптом. Чтобы соблюсти все требования, важно знать особенности состава гликолевых теплоносителей, теплофизические свойства, особенности эксплуатации и правила разведения.

Как разводить с водой этиленгликоль?

Антифриз является неотъемлемой частью любого автомобиля, в котором установлен двигатель внутреннего сгорания. Без охлаждающей жидкости детали мотора долго не проработают, и важно правильно выбрать антифриз, а также вовремя заменить его в автомобиле.

В продаже можно найти разведенный вариант антифриза и концентрированный. Ряд водителей не видят в них разницу и допускают серьезную ошибку, заливая концентрат охлаждающей жидкости в двигатель автомобиля. Это может привести к серьезным последствиям, особенно в холодное время года.

Раствор гликоля

Водные растворы гликолей — вещества, применяемые в промышленности для нормальной работы теплоносителей (или хладоносителей). Они отличаются хорошей влагоемкостью, смеси на основе пропиленгликоля не вредны для человека, стабильны при работе и не агрессивны для металлов. Степень гигроскопичности гликоля определяется концентрацией гидроксильных и эфирных групп, которые могут входить в их состав. Эти компоненты необходимы для взаимодействия с водой и образования водородных связей

Растворы гликолей на водной основе бывают в концентрации от 5 % до 99,8 % от веса вещества, но в качестве теплоносителей используются 40-45 % составы. Такая насыщенность равна точке эвтектики вещества гликоль-вода. Применение растворов такой насыщенности позволяет избежать замерзания гликоля.

Вязкость жидкости возрастает пропорционально увеличению концентрации и повышению давления и уменьшается с ростом температуры. Когда вязкость материала достигает значения более 100 мПа, процесс массообмена растворов и водного пара значительно ухудшается. В итоге равновесие фаз не может быть достигнуто.

Влияние концентрации на температуру кристаллизации и прочие рабочие свойства теплоносителя

Обычная вода обладает такими теплофизическими свойствами, которые позволяют отнести ее к идеальным теплоносителям. Это высокая теплопроводность и теплоемкость, оптимальная вязкость, невысокая цена. Все вышеперечисленные преимущества перекрываются следующими недостатками: высокой температурой кристаллизации, высоким коэффициентом объемного расширения, коррозионной активностью. Именно по этим причинам в системах промышленного кондиционирования и на объектах с автономными системами отопления важно применять рабочие жидкости с температурой замерзания заметно ниже нуля. Такими свойствами обладают только низкотемпературные теплоносители – антифризы.

Пропиленгликоль или этиленгликоль в качестве основы для теплоносителя

Пропиленгликоль и этиленгликоль – органические соединения из группы двухатомных спиртов, широко используемые как антифриз в системах отопления. От воды и других теплоносителей они отличаются большей температурой закипания и меньшей температурой замерзания, что позволяет предотвратить образование пара и льда в отопительном контуре при перегреве или замерзании. Рассмотрим, какие еще особенности присущи этиленгликолю и пропиленгликолю, и чем они отличаются друг от друга.

Незамерзающая жидкость для систем отопления дома

Принцип работы отопительной системы предусматривает использование жидкостей для отопления. При помощи такого вещества тепловая энергия от источника поставляется к потребителю. В качестве теплоносителей могут использоваться разнообразные вещества и составы, включающие как газы, так и отдельные типы жидкостей. Выбор той или иной жидкости для батарей зависит от характеристик материала, его преимуществ и недостатков. Каждый тип хорошо работает при конкретных условиях для решения поставленных задач. В соответствии с разновидностью теплоносителя проектируется и собирается система под конкретную жидкость для отопления.

Часто применяются следующие типы теплоносителей:

• вода;
• этиленгликоль;
• пропиленгликоль;
• смеси разных теплоносителей.

Этиленгликоль разбавление водой таблица – Все о Лада Гранта

Как правильно разводить этиленгликоль водой и зачем это нужно? Требования к воде и рекомендуемые пропорции разведения.

Требования к теплоносителю для климатической системы

Любой теплоноситель – это рабочая среда, предназначенная для перераспределения и переноса тепловой энергии. Правильно подобранный и подготовленный состав позволяет оптимизировать работу контура, увеличить КПД инженерной сети, защитить оборудование от коррозии и минимизировать риски выходя из строя.

При выборе теплоносителя важно учитывать следующие особенности:

• Высокая теплоемкость состава, позволяющая аккумулировать и доставлять тепловую энергию к радиаторам с минимальными потерями.
• Широкий диапазон рабочих температур, соответствующий климатическим условиям региона и особенностям эксплуатации объекта.
• Инертность антифриза по отношению к трубам, радиаторам, циркуляционному насосу и другому оборудованию системы.
• Устойчивость к образованию очагов коррозии на омываемой поверхности.
• Рекомендуемый срок эксплуатации состава.

Основное преимущество современных антифризов на основе гликоля для промышленных помещений – способность противостоять отрицательным температурам, защищать оборудование от накипи и образования ржавчины. Это обеспечивается введением в состав антикоррозионных присадок, которые продлевают срок службы теплоносителя. В случае с продуктами линейки Hot Stream от «ТЕХНОФОРМ» рекомендуемый срок эксплуатации 5-10 лет.

В сравнении с водой гликолевый раствор:

• Обладает вязкостью в 3-5 раз выше. Это требует использования насосного оборудования с производительностью минимум на 10-15% выше.
• Менее теплоемкий. При одинаковом нагреве теплоносители на основе гликоля накапливают и отдают примерно на 15% меньше тепловой энергии.
• Более текуч, что предъявляет повышенные требования к уплотнительным материалам и соединениям системы.

При всех описанных выше особенностях гликоль обладает несравнимым преимуществом: даже при охлаждении до экстремально низких температур (-60 градусов) раствор сохраняет первоначальные свойства и не замерзает.

1.1.Что может выступать в качестве антифриза?

За последние годы рынок промышленных теплоносителей с низкими температурами кристаллизации заметно расширился. С него практически исчезли неэффективные и небезопасные составы (наиболее яркий пример – глицерин, который обладает большей вязкостью (в сравнении с МЭГ) и выделяет предельно токсичное соединение – акролеин). Эти продукты вытеснили высокотехнологичные гликолевые антифризы с пакетом антикоррозионных присадок.

Каждый из составов, выпускаемых отечественными или зарубежными производителями, имеет ряд особенностей и отличительный свойств, но все они базируются на одной основе – водном растворе этилен- или пропиленгликоля. Они обладают следующими теплофизическими свойствами:

• Теплопроводность и теплоемкость раствора гликоля ниже, чем у воды, причем показатель уменьшается со снижением рабочей температуры в отрицательной зоне на 20 %.
• Динамическая и кинематическая вязкость в сравнении с водой выше в 4-5 раз в зоне положительных рабочих температур и в 10-15 раз выше при понижении температуры до порога кристаллизации. В отличие от воды, раствор гликоля не образует прочную кристаллическую решетку, а переходит в вязкое, кашеообразное состояние.

Вышеперечисленные факторы могут привести к возникновению непредвиденных и исключительных ситуаций при эксплуатации инженерных систем в условиях резкой смены климатического режима. По этой причине важно учитывать все нюансы как при проектировании систем промышленного кондиционирования и охлаждения, так и при выборе концентрации антифриза.

Сравнительные характеристики пропиленгликоля и этиленгликоля

Для наглядного сравнения характеристик обоих веществ они будут представлены в виде сводной таблицы:

Физические характеристики	Этиленгликоль	Пропиленгликоль
Плотность (при 20 °С), кг/м 3	1116	1034
Температура кипения (при атмосферном давлении), °С	197,3	188,2
Температура замерзания (при атмосферном давлении), °С	-13	-60
Вязкость (при 20 °С), Н*сек/м 3	0,0209	0,056
Удельная теплоемкость, Дж/г*град	2,35	2,47
Теплота испарения, кДж/моль	56,94	64,5

Ассортимент используемых антифризов

Хотя многие распространенные в промышленности химические вещества проявляют свойство переходить в твердое состояние при гораздо меньших температурах, чем вода, лишь несколько из них нашли применение в качестве теплоносителей для бытовых нужд. Многие из тех, что кажутся перспективными и даже востребованы как теплоагент в промышленных условиях, для использования в быту непригодны из-за серьезных недостатков.

Простые спирты. Имеют летучие пары, что исключает возможность работы в негерметичных системах, а также горючи при концентрации в водном растворе свыше 25 %.

Минеральные и синтетические масла. Они пожароопасны при попадании на открытое пламя. Имеют большую вязкость.

Глицерин. Не рекомендован из-за высокой вязкости, а также из-за способности при контакте с раскаленными металлическими деталями котла разлагаться с выделением акролеина – высокотоксичного вещества 2-го класса опасности. В Первую мировую войну акролеин использовали как отравляющий слезоточивый газ.

Фактическим стандартом на сегодня считаются две разновидности антифризов:

1. Солевые растворы неорганических веществ, понижающих температуру замерзания воды.
2. Водно-гликолевые смеси по ГОСТ 33341-2015 на основе многоатомных органических спиртов моно-, ди- и три-этиленгликоля, пропиленгликоля.

Этиленгликоль: чем разбавлять?

Реагент следует разводить дистиллированной или мягкой водой с минимальным количеством примесей (особенно солей кальция и магния). В противном случае соли жесткости приведут к образованию осадка, негативно воздействующего на охладительную или отопительную систему.

Если теплоноситель содержит антикоррозионные присадки, то допускается его разбавление водой с жесткостью не более 5мг/эквл. В таком случае жидкость должна отстояться перед добавлением в систему.

Производители не рекомендуют заливать в системы отопления или охлаждения неразбавленный антифриз на основе этилен гликоля: он имеет повышенную вязкость, из-за чего ухудшается циркуляция жидкости в трубах. Кроме того, он обладает невысокой теплоемкостью, и этот недостаток необходимо корректировать путем добавления воды.

Свойства этиленгликоля

Вещество относится к классу простых двухатомных спиртов. Агрегатное состояние – маслянистая жидкость, которая имеет температуру замерзания 13 градусов ниже нуля. Такой низкий порог кристаллизации чистого этиленгликоля является существенным недостатком, поэтому расширить температурный диапазон использования можно за счет снижения концентрации и добавления воды. В итоге можно получить универсальный антифриз, который сможет сохранять необходимые теплофизические характеристики при 40-65 градусах ниже нуля. Такой диапазон температур позволяет использовать смесь практически во всех регионах страны. Состав обладает достаточной теплопроводностью и вязкостью, чтобы сделать процесс переноса тепловой энергии быстрым и эффективным.

Принцип действия антифриза

В отличие от воды, которая переходит в твердое агрегатное состояние уже при 0 градусов, антифриз на основе гликоля способен выдерживать охлаждение до -60 градусов. Кристаллизация раствора происходит постепенно, он переходит в гелеобразное состояние и не образует привычных кристаллов, разрушающих структуру материалов системы.

Антифриз на базе этилового спирта

Раствор спирта и воды применяется в концентрации 40-55 %. Температура замерзания такого состава равна -30 ˚С. Вещество безопасно и экологично. Подобного типа смеси рекомендуется использовать только в системах с закрытым контуром, где осуществляется принудительная циркуляция жидкости. Спирт — это летучий материал, который хорошо испаряется и со временем эксплуатации в открытой системе его концентрация снижается. Не рекомендуется раствор этилового спирта применять и при высоких температурах, так как его точка кипения составляет 90 ˚С.

1.2.Концентрация раствора этиленгликоля и рабочие параметры его водной смеси

Ключевой теплофизический параметр рабочей смеси на основе водно-гликолевой смеси – это зависимость температуры кристаллизации раствора от его концентрации. Данная зависимость не носит линейный характер. Так, предельно низкая температура замерзания раствора (65 градусов ниже нуля) наблюдается при объемной концентрации раствора в 65 %. По мере повышения концентрации до 98 % увеличивается и температура замерзания. У практически чистого этиленгликоля (98 %) она составляет 13 градусов ниже нуля. С экономической точки зрения нецелесообразно производить и тем более применять водные растворы этиленгликоля с объемной концентрацией свыше 65 %.

Незначительное уменьшение концентрации гликоля с одной стороны, влечет за собой повышение температуры замерзания, а с другой – улучшает эксплуатационные характеристики раствора – теплопроводность и теплоемкость. Менее концентрированный раствор обладает уменьшенной вязкостью, что улучшает прокачиваемость жидкости и снижает нагрузки на конструкционные узлы системы.

Этиленгликоль

В системах, где вода не может быть использована, применяют антифриз. Больше 25 % современных теплоносителей составлены на основе этиленгликоля с добавлением дополнительных присадок и ингибиторов. Добавление вспомогательных веществ нужно для того, чтобы замедлить вредные химические процессы, а также избежать появления коррозии и накипи. Температура замерзания такого антифриза достигает -60 0 С. По своим качествам материал хорошо подходит для работы в тепловых системах и в качестве теплоносителя для отопления дома нежилого назначения. Этиленгликоль отличается рядом достоинств от других теплоносителей, представленных на рынке.

• Вещество относится к средней ценовой категории.
• Отличается низким уровнем отложения накипи и осадка на стенках трубопровода.
• Имеет низкую температуру замерзания и высокий показатель кипения.

Широкое распространение вещество не получило. В качестве незамерзающей жидкости для отопления жилого дома его использовать нельзя по причине его токсичности. Оно вредно для человека. Достаточно 50-500 мг для того, чтобы привести к летальному исходу. Поэтому в открытых системах этиленгликоль не используется. Среди недостатков следует выделить еще ряд, из-за которых антифриз не популярен.

• При сильном понижении температуры повышается вязкость вещества. Это важно учитывать при проектировании систем отопления на базе этиленгликоля.
• Из-за токсичности жидкости, при попадании ее на плитку, доски или другие элементы в доме, они портятся и подлежат замене.

Важно соблюдать особые правила эксплуатации, а также применять средства защиты при работе с таким теплоносителем.

Свойства и необходимость разведения

По химическому составу раствор этиленгликоля – это простой двухатомный спирт. Физические свойства – маслянистая жидкость с температурой замерзания всего 13 градусов ниже нуля, температурой кипения – +196 градусов.

Низкий температурный порог является существенным недостатком чистого гликоля, поэтому важно увеличить его рабочий диапазон путем добавления воды. Разведение раствора этиленгликоля позволяет получить более низкие физические характеристики – температуры замерзания падает до 40-65 градусов ниже нуля, а вязкость и теплопроводность делают перенос тепла по инженерной системе эффективным.

Как правильно разбавить теплоноситель и стоит ли это делать?

Для начала ответим на главный вопрос: если вас интересует возможность процесса с точки зрения теплофизики, да, можно. Прежде чем приступать к подготовке раствора для заливки в систему, нужно провести ряд подготовительных мероприятий. В первую очередь – рассчитать необходимые пропорции с учетом концентрации исходного раствора и температуры замерзания готового продукта после разведения. Смешивать воду и антифриз можно двумя способами: заливая по отдельности до достижения рабочего давления в контуре, соединяя компоненты раствора заранее. Первый способ используется редко, т.к. раздельное добавление воды и гликоля чревато серьезными проблемами:

• Неравномерный прогрев на отдельных участках магистрали по причине некачественного смешивания жидкостей.
• Перебои в работе насоса или его остановка, вызванная неоднородностью среды.
• Вспенивание раствора, устранить последствия можно только путем полного слива антифриза из системы.

Теперь о целесообразности разбавления. Простейшие расчеты показывают, что удобнее и выгоднее сразу заказать у производителя раствор гликоля нужной концентрации, чем приобретать продукт с большей концентрацией и самостоятельно доводить его до рабочих параметров.

Температура замерзания концентрата

Многие автолюбители привыкли покупать антифризы в канистрах 1 литр. И сразу после покупки заливают продукт в систему охлаждения своего автомобиля. Но помните, что это не готовый антифриз, а концентрат.

И делать этого не нужно, так как чистый антифриз обладает температурой замерзания -13, как бы это банально не звучало. При этом на упаковке Вы всегда увидите температуру замерзания до -70С, но он работает только после смешивания с дистиллированной водой, или просто водой из под крана, в зависимости от качества антифриза.

В пример приведем, дизельный антигель, который мерзнет в чистом виде при температуре до -1С, а при смешивании с диз. топливом не дает ему загустеть до -33C.

Особенности теплоносителей на основе пропиленгликоля

Как и этиленгликоль, этот антифриз также применяется в виде водных растворов различной концентрации с добавлением присадок. Пропиленгликоль обладает следующими преимуществами:

• безопасностью для здоровья человека и окружающей среды, благодаря чему пропиленгликолевые теплоносители можно без ограничений применять на предприятиях пищевой и фармацевтической промышленности, в общественных сооружениях, жилых зданиях;
• большей теплопроводностью и теплоемкостью по сравнению с водой, чем обеспечивается более быстрое и эффективное распределение тепла по отопительной системе;
• низкой температурой замерзания (-60 °C) даже при полном испарении воды из раствора, благодаря чему отопительный контур не повреждается при экстремально низких температурах;
• способностью за счет большей вязкости предотвращать появление гидроударов, которые приводят к разрушению трубопровода;
• небольшим коэффициентом теплового расширения, а также постепенным загущением раствора, предотвращающими разрыв труб системы отопления;
• отсутствием коррозионного воздействия на металлические и резиновые элементы отопительного контура, которое продлевает его эксплуатационный ресурс и сокращает вероятность протечек;
• отсутствием накипи и способностью очищать внутреннюю поверхность трубопроводов от нерастворимых отложений;
• меньшей плотностью по сравнению с этиленгликолем, снижающей затраты энергии на циркуляцию теплоносителя по системе.

К недостаткам пропиленгликолевых теплоносителей стоит отнести:

• высокую стоимость, превосходящую таковую у антифризов на основе этиленгликоля примерно в 40 раз;
• необходимость заменять теплоноситель в отопительной системе раз в 5 лет из-за сравнительно быстрого снижения эксплуатационных качеств (в некоторых растворах эта проблема решается присадками);
• повышением вязкости при снижении температуры, что может привести к чрезмерной нагрузке на насосное оборудование и снижением эффективности теплопередачи.

1.3.Зависимость температуры замерзания раствора пропиленгликоля от его концентрации в растворе

При анализе свойств раствора пропиленгликоля наблюдается аналогичная картина: нелинейный характер зависимости, которая выражается в изменении температуры замерзания с повышением концентрации в растворе. Практический минимум в 58 градусов ниже нуля наблюдается при концентрации в 70 %. С ее увеличением температура кристаллизации раствора резко не увеличивается, а остается практически неизменной. В связи с этим использовать раствор пропиленгликоля более высокой концентрации, чем 70 %, экономически невыгодно, что отражается и на объемах производства в России и других странах мира.

Водный раствор пропиленгликоля с концентрацией 45 % имеет температуру кристаллизации 30 градусов ниже нуля, что достаточно для использования в регионах с умеренным климатом. Теплофизические характеристики смеси приведены в таблице

Пропиленгликоль

Поиск антифриза, который можно использовать как жидкость для отопительной системы дома, привел к внедрению пропиленгликоля. Все потому, что этот материал менее токсичен и обладает всеми требуемыми теплофизическими свойствами для реализации поставленной задачи. Часто используется смесь, созданная на базе пропиленгликоля. При добавлении специальных веществ, присадок и ингибиторов, можно получить требуемые качества теплоносителя для дома. Вещество экологически безопасно и не токсично при правильных условиях хранения и использования.

Если в системе отопления была обнаружена какая-либо течь и часть теплоносителя на базе пропиленгликоля вытекла, ее можно убрать при помощи обычной тряпки, не прибегая к особым правилам предосторожности. Нет необходимости соблюдения специализированных условий эксплуатации и защиты при работе с жидкостью для отопления. Состав не вызывает отравления у человека, даже при вдыхании паров.

Антифризы, созданные на базе пропиленгликоля могут замерзать при достижении температуры от -60 0 С до -70 0 С. Часто в системах отопления частных домов концентрация пропиленгликоля как специализированного теплоносителя не превышает 5 %. Он может быть применен в качестве жидкости для отопления при обогреве жилых помещений, общественных сооружений и для других зданий, где работают и просто находятся люди. Компания Solventis предлагает своим клиентам теплоносители, которые можно использовать в качестве основного рабочего вещества в домах и офисах. Материал обладает рядом достоинств в отличие от аналогичных веществ.

• Главное достоинство раствора на базе пропиленгликоля — низкая агрессивность к элементам системы отопления и другим изделиям. Вещество обладает низкой химической активностью.
• Применение пропиленгликоля позволяет применять металлы, которые нельзя использовать для работы с водой. Пропиленгликоль не способен развивать крупные очаги возникновения коррозии.
• При полном удалении воды из состава теплоносителя для отопления дома, его температура замерзания остается на прежнем уровне и составляет -60 0 С, в то время как в аналогичных условиях этиленгликоль начинает замерзать при -13 0 С.
• Благодаря внедрению пропиленгликоля можно предотвратить появление гидроударов, так как материал отличается прекрасными смазывающими свойствами.

По своим теплофизическим свойствам пропиленгликоль и этиленгликоль — схожи. Отличие лишь в цене и в безопасности для человека. Преимущества теплоносителей на базе пропиленгликоля полностью покрывают все недостатки и его применение становится более выгодным и рентабельным.

Зависимость температуры кристаллизации от концентрации

График зависимости температуры начала замерзания от содержания этиленгликоля в растворе не является прямолинейным, а образует кривую линию с низшей точкой в районе 65 %. Справа и слева от этого значения температура замерзания растет. Так, для этиленгликоля технической чистоты (около 98 %) она составляет всего около -13 °C. Поэтому рабочим интервалом концентраций в промышленности считается диапазон от 25 до 65 % гликоля, дальнейшее повышение концентрации бессмысленно и невыгодно экономически. Таблица значений для этиленгликоля имеет следующий вид:

Концентрация, %	Температура начала кристаллизации, °C	Плотность антифриза, г/см 3
65,3	-65	1,086
63,1	-60	1,083
58,0	-50	1,078
52,6	-40	1,071
45,6	-30	1,063
36,4	-20	1,051
26,4	-10	1,034

Растворы пропиленгликоля в воде проявляют очень близкие к указанным свойства.

Помним о безопасности

Этиленгликоль – это токсичное вещество, поэтому его использование в отопительных системах допускается лишь при наличии закрытого контура. В двухконтурных котлах возможны утечки, при которых опасное вещество может попасть в систему горячего водоснабжения. Работать с концентрированными гликолями допустимо только при наличии комплекта средств индивидуальной защиты – очков, макси и перчаток.

Актуальность процедуры и меры безопасности

Не стоит забывать, что раствор этиленгликоля является токсичным веществом, поэтому при использовании водно-гликолевой смеси в климатических системах отопления допускаются лишь конструкции с закрытым контуром.

При использовании в двухконтурном котле антифриз может попасть в систему горячего водоснабжения. Работать с концентрированным раствором гликолем допустимо лишь в средствах индивидуальной защиты – маске, перчатках и очках. При случайной утечке необходимо заменить внешние элементы системы, вступившие в контакт с раствором этиленгликоля.

Производители предлагают нам выбор: довериться профессионализму их технологов и приобрести готовый состав или сэкономить, занявшись разбавлением концентрированного раствора гликоля самостоятельно. В ассортименте компании «ТЕХНОФОРМ» можно подобрать антифриз из линейки Hot Stream на основе этиленгликоля с пакетом карбоксилатных присадок.

Можно ли разбавлять теплоноситель водой?

Этот вопрос лучше задать производителю. Некоторые рабочие составы не рекомендуется разбавлять водой, другие – прекрасно разводятся без потери теплофизических свойств. К примеру, концентрированные растворы гликолей от компании «ТЕХНОФОРМ» можно приобрести оптом, а затем самостоятельно довести до заданной рабочей концентрации. Единственное требование – использовать при разбавлении деминерализованную воду, т.к. повышенное содержание соли может привести к образованию осадка.

Разбавление концентрата антифриза

Многие производители антифризов выпускают хладагенты исключительно в виде концентрата. Основываются такие вещества на этилен- или пропиленгликоле. Добавляются также и специальные присадки. Если взять отдельно этиленгликоль, то можно установить его температуру кристаллизации – тринадцать градусов ниже нуля. Именно поэтому к этиленгликолю добавляется вода – чтобы обеспечить более низкую температуру кристаллизации. Как правило, на упаковке хладагента присутствуют инструкции, которые содержат наиболее подходящие пропорции смешивания. Практически во всех современных охлаждающих жидкостях присутствуют специальные присадки, которые обеспечивают смазывание и антикоррозийную защиту деталям системы. Так вот, если добавить в концентрат слишком большое количество воды, то присадки потеряют свою эффективность, что, естественно, не пойдет на пользу двигателю авто.

Пропорции разбавления антифриза влияют не только на температуру замерзания, но и на температуру кипения жидкости. Чем больше температура кипения жидкости, тем меньше становится ее способность к растворимости и меньше вероятность кипения антифриза прямо в расширительном бачке. Эти факторы позволят мотору работать более продолжительно и более эффективно. Если разбавить этиленгликоль водой в пропорции 1/1, то температура кипения охлаждающей жидкости будет равна 106 градусов. Вообще, концентрат антифриза – это этиленгликоль, к которому добавлено небольшое количество воды и специальные антикоррозийные присадки.

1.4.Выбираем оптимальную концентрацию

При выборе антифриза необходимо учитывать описанный ранее нелинейный характер зависимости между объемной концентрацией основного вещества в растворе и температурой его замерзания. Оптимальный вариант – это обеспечение максимальной отрицательной рабочей температуры с запасом примерно в 3 градуса. Если не брать в качестве примера единичные промышленные объекты с особыми условиями эксплуатации, то максимально допустимая концентрация основного вещества в гликолевых тепло- и хладоносителях для реальных климатических систем имеет строгие пределы. Они устанавливаются с учетом влияния температуры кристаллизации на эксплуатационные характеристики инженерного оборудования:

• Для этиленгликолевых антифризов – 65 %-ый раствор с температурой начала кристаллизации 65 градусов ниже нуля;
• Для пропиленгликолевых антифризов – 55 %-ый раствор с температурой замерзания 40 градусов ниже нуля.

Статистика показывает, что в условиях ЦФО РФ с его умеренным климатом около 25 % промышленных объектов ориентируются на температуру кристаллизации в – 25 градусов, а 75 % объектов и инженерных систем – на – 30 градусов.

Если выбирать между антифризами на основе растворов этилен- и пропиленгликоля, то этиленгликолевые составы более теплопроводны и теплоемки, что позволяет использовать радиаторы и теплообменники меньшего размера. Этиленгликоль имеет меньшую вязкость, которая снижает гидродинамические потери оборудования, но в силу токсичности обладает ограниченной сферой применения. Пропиленгликоль примерно в полтора раза дороже, имеет большую вязкость, зато полностью безопасен, что делает возможным применение антифризов на его основе в медицинских учреждениях и на пищевых производствах.

Пропиленгликоль или этиленгликоль: что выбрать

Выбор между этими антифризами, а также степенью их концентрации в растворе, определяется рядом факторов.

• Конструкцией отопительной системы. Этиленгликоль можно использовать только в закрытых контурах с расширительным баком и при условии постоянного наблюдения за их состоянием. Пропиленгликоль применяется без ограничений – даже при утечке теплоносителя из системы он не нанесет никакого ущерба здоровью людей или окружающей среде.
• Назначением отапливаемого объекта. Этиленгликоль можно использовать в зданиях и сооружениях, где отсутствуют повышенные требования к безопасности и экологичности. Применение пропиленгликоля допускается в зданиях любого назначения без ограничений.
• Климатическими условиями. Оба антифриза могут использоваться в виде водных растворов в регионах с низкими температурами. Однако из-за вероятности выкипания воды и последующего замерзания этиленгликоля всего при -13 °С пропиленгликолевые теплоносителя предпочтительнее.
• Стоимостью. Пропиленгликоль примерно в 2 раза дороже этиленгликоля и примерно на 20 % уступает ему по теплофизическим свойствам. Однако более высокая стоимость этого теплоносителя компенсируется его безопасностью для человека и окружающей среды, а разница характеристик почти не отражается на эффективности эксплуатации системы отопления.

Другие характеристики водно-гликолевых растворов

Кроме температурной зависимости начала замерзания, концентрация активного вещества в антифризах влияет еще на ряд важных эксплуатационных показателей.

Теплоемкость раствора. Является важным параметром, от которого зависит количество тепловой энергии, которую теплоагент способен передавать от источника в помещение. Для чистой воды эта величина составляет 4,2 кДж/кг К и практически не меняется при разных температурах. При росте концентрации гликоля в воде теплоемкость раствора снижается. Например, 50%-ный состав обладает меньшей способностью к переносу тепла, чем 20%-ный, однако его рабочий интервал температур шире.

Коэффициент объемного расширения. Вырастает при повышении концентрации гликоля.

Теплопроводность. Так же как и график замерзания, имеет вид кривой с максимумом в районе порядка 40 % гликоля. Такой раствор лучше всего проводит тепловую энергию, а при уменьшении или увеличении концентрации показатель снижается.

Зачем нужно разбавление концентрата антифриза

Основная причина разбавления антифриза – поддержание минимального порога вещества в радиаторе. Особенно важен данный аспект в летнее время. Раствор антифриза содержит, как известно, воду, которая испаряется, оставляя в радиаторе концентрированную охлаждающую жидкость. При таком развитии событий разбавлять хладагент крайне важно. В противном случае, концентрат может разъесть некоторые детали системы. Также следует запомнить, что антифриз, который в летнее время обильно разбавляется водой, должен быть в обязательном порядке заменен перед зимним периодом, иначе трещин и пробоин не избежать.

Более сложен вопрос – допустима ли смесь тосола и воды в зимний период? С одной стороны, при образовании подобной смеси, повышается показатель температуры превращения жидкости в лед. Что приведет к крайне неприятной ситуации: охлаждающая жидкость замерзнет прямо в охлаждающей системе, что выведет из строя мотор автомобиля. С другой стороны, если внезапно упадет уровень антифриза в расширительном бачке, то возникает реальная вероятность перегревания двигателя. И в такой ситуации добавление воды (конечно, если под рукой нет нужного антифриза) в охлаждающую жидкость выступит мерой совершенно логичной, так как поддержит на время уровень антифриза в системе.

Можно ли смешивать этиленгликоль и пропиленгликоль

С учетом преимуществ и недостатков этих антифризов может возникнуть вопрос о получении относительно безопасного, но при этом недорогого и эффективного теплоносителя путем их смешивания. Однако это не рекомендуется делать по следующим причинам:

• смесь этиленгликоля и пропиленгликоля обладает худшими теплофизическими характеристиками в сравнении с каждым из антифризов;
• токсичность смеси относительно этиленгликоля уменьшится незначительно, она по-прежнему будет представлять опасность для окружающей среды и человека;
• при смеси готовых растворов некоторые присадки могут вступить в реакцию друг с другом, вызвав выпадение осадка или повышенное коррозионное воздействие на элементы отопительного контура.

Перед выбором и эксплуатацией теплоносителей на основе двухатомных спиртов рекомендуется обязательно проконсультироваться у наших специалистов насчет безопасности и эффективности обоих вариантов. Они подберут оптимальный тип и концентрацию раствора исходя из особенностей вашей системы отопления и ее назначения.

Расчет количества теплоносителя

Перед тем, как приступить к заполнению веществом систему — требуется точно рассчитать количество вещества, которое для этого необходимо. Все зависит от типа используемой системы, от вида теплоносителя и от его состава. Важно учесть геометрические и габаритные особенности установленной системы теплоснабжения. Нужно знать диаметр и тип трубы, а также из какого материала она была создана.

Для того, чтобы примерно знать количество теплоносителя — можно воспользоваться таблицей, где указано объем жидкости (в литрах) на один погонный метр системы, в зависимости от диаметра.

Диаметр трубы, мм	Количество теплоносителя (в литрах) на один погонный метр, в зависимости от материала трубы
Стальные трубы	Полипропиленовые	Металлопластиковые
15	0,177	0,098	0,113
20	0,314	0,137	0,201
25	0,491	0,216	0,314
32	0,804	0,353	0,531
40	1,257	0,556	0,865

Важно помнить

Теплоноситель для отопления дома выбирается в соответствии с типом конструкции и способом отопления, а также исходя из того, какой материал был применен для сборки основного контура и трубопровода.

Все представленные теплоносители как отечественного, так и иностранного производства, продаются в удобной для работы таре из пластика. Компания Solventis поставляет теплоносители объемом по 10, 20, а также 50 кг.

Большинство производителей не допускают смешивание и использование каких-либо альтернативных веществ в качестве жидкостей для отопления. Чаще всего подобные требования обусловлены правилами безопасности. Особенно при работе с токсичными материалами, такими как этиленгликоль (и его производными). Иногда конструкция радиатора или основного котла не предусматривает использование альтернативных теплоносителей. Применение стандартных уплотнителей также ограничивает круг выбора незамерзающих жидкостей для отопления. Системы, которые предназначены для воды, не будут корректно работать с растворами солей или пропиленгликоля, а глицериновые составы снижают эффективность насоса.

Применение типа теплоносителя, не описанного в технической документации на радиаторы и котел, может привести к возникновению внештатной аварийной ситуации и выходу элементов из строя. В таком случае в сервисном обслуживании и гарантийном ремонте может быть отказано.

Меры предосторожности

Антифриз очень токсичен, поэтому его использование рекомендовано только для конструкций с закрытым контуром. Применение в двухконтурных котлах может привести к проникновению теплоносителя в систему горячего водоснабжения.

При заливе материала необходимо использовать средства индивидуальной защиты: маску, резиновые перчатки и очки. Во время эксплуатации необходимо полностью исключить взаимодействие человека с теплоносителем.

Не следует использовать реагент в качестве теплоносителя в местах, доступных для маленьких детей. Из-за сладкого вкуса и отсутствия неприятного запаха он может привлечь их внимание, и последствия могут быть плачевными.

Если произошла утечка антифриза, следует заменить все элементы, на которые попал этиленгликоль, так как впоследствии они станут источниками токсичных испарений.

Вывод

Гликолевый теплоноситель более технологичен, безопасен и эффективен, чем вода. В некоторых условиям эксплуатации он незаменим. В продаже можно найти как готовые составы, так и растворы гликолей различной концентрации с пакетом присадок, которые теоретически можно довести до нужных параметров.

Самостоятельное смешение этилен- и пропиленгликоля с водой проводится до заполнения системы, с учетом рекомендаций производителя. Но лучше всего приобрести оптом раствор этилен- или пропиленгликоля в компании «ТЕХНОФОРМ». Разнообразие вариантов, качественные антикоррозионные присадки бельгийского производства – все это гарантирует длительную и производительную эксплуатацию системы.