Warmtedrager voor het verwarmingssysteem – water of antivries

In termen van hun prevalentie verslaan verwarmingssystemen met circulatie van een vloeibare warmtedrager alle records – hun aanhoudende populariteit is grotendeels te danken aan het barre winterklimaat in Rusland. Vloeistofverwarmingssystemen omvatten een hele reeks apparatuur, waaronder boilers, warmtewisselaars, pompstations en vaak vele kilometers pijpleidingen. De juiste werking van het verwarmingscomplex hangt rechtstreeks af van de kenmerken van het koelmiddel, dus wat voor soort vloeistof kan het beste in deze hoedanigheid worden gebruikt en waarom?

Vereisten voor een ideale koelvloeistof

Het moet meteen worden opgemerkt – zo’n koelvloeistof is er niet. Elk van de bestaande voert regelmatig zijn functies alleen uit in een bepaald temperatuurbereik, wat verder leidt tot dramatische veranderingen in de kwaliteitskenmerken.

De warmtedrager is verplicht om de maximale hoeveelheid warmte per tijdseenheid af te geven met een minimum aan warmteverlies. De viscositeit van het koelmiddel heeft een ernstig effect op het pompen ervan in het verwarmingssysteem, dus hoe minder stroperig het is, hoe beter.

Het koelmiddel mag geen corrosief effect hebben op verschillende constructiematerialen van pijpleidingen en verwarmingsapparaten, anders is de keuze van deze materialen strikt beperkt. Bovendien legt het smerende vermogen van bepaalde koelmiddelen beperkingen op aan het constructiemateriaal van circulatiepompen en andere mechanismen die ermee in contact komen..

Vanuit het oogpunt van huishoudelijke veiligheid moet het koelmiddel bepaalde (veilige) eigenschappen hebben in termen van toxiciteit, ontbrandingstemperatuur van de vloeistof en het uitbreken van zijn dampen.

En de laatste – de vloeistof die als warmtedrager wordt gebruikt, moet betaalbaar zijn of, in het geval van hoge kosten, zijn kenmerken en volume gedurende lange tijd behouden tijdens bedrijf in het verwarmingssysteem.

Warmtedrager – water

Van alle vloeistoffen die in natuurlijke staat op aarde bestaan, heeft water de hoogste warmtecapaciteit – gemiddeld 1 kcal / (kg deg), dat wil zeggen, als een kilogram water wordt verwarmd tot 90 ° C en in een verwarmingsradiator wordt gekoeld tot 70 ° C , dan komt er 20 kcal warmte de kamer binnen die door deze radiator wordt verwarmd.

Deze vloeistof heeft een hoge dichtheid (917 kg / m³), afnemend met verwarmen of koelen. Water is trouwens de enige natuurlijke vloeistof die uitzet zowel bij verhitting als bij afkoeling..

De ecologische en toxicologische eigenschappen van water overtreffen die van alle synthetische warmteoverdrachtsvloeistoffen – een accidenteel lek uit het verwarmingssysteem zal geen problemen opleveren voor de gezondheid van huishoudens, tenzij het rechtstreeks op het menselijk lichaam terechtkomt. En in het geval van een dergelijk lek, is het heel eenvoudig om het oorspronkelijke watervolume te herstellen – u hoeft alleen de vereiste hoeveelheid toe te voegen aan het open expansievat van het verwarmingssysteem met natuurlijke circulatie.

In termen van kosten is water ook buiten de concurrentie, aangezien er geen goedkopere en meer betaalbare warmtedrager is..

Dit koelmiddel heeft echter een aantal nadelen: gewoon water, dat wil zeggen, in zijn natuurlijke staat, bevat zuurstof en zouten, wat interne corrosie van de elementen van het verwarmingssysteem veroorzaakt, evenals overgroei van hun wanden met kalkaanslag, wat de warmteoverdracht en het interne volume van verwarmingsapparaten vermindert.

De eenvoudigste methode om water te verzachten is bij iedereen goed bekend: thermisch (koken), met behulp van een metalen bak zonder deksel. Tijdens de warmtebehandeling wordt een deel van de zouten op de bodem van de tank afgezet en wordt koolstofdioxide uit het watervolume verwijderd. Trouwens, hoe groter het bodemoppervlak van de kooktank, hoe meer zouten uit het water kunnen worden verwijderd – de zouten zullen in de vorm van kalkaanslag op de bodem worden afgezet. Het nadeel van de thermische methode is dat alleen onstabiele magnesium- en calciumbicarbonaten op deze manier uit het water kunnen worden verwijderd en hun stabiele verbindingen blijven bestaan..

De chemische of reagensmethode is effectiever, hiermee kunt u de zouten in water in een onoplosbare toestand overbrengen. Voor de uitvoering ervan worden gebluste kalk, natriumcarbonaat of natriumorthofosfaat gebruikt – de introductie van de eerste twee reagentia in het watervolume zal de vorming van een carbonaatneerslag veroorzaken, de laatste – een neerslag van magnesium- en calciumorthofosfaten. Aan het einde van de chemische reactie wordt het gevormde neerslag verwijderd door waterfiltratie. Het laatste reagens – natriumorthofosfaat – zorgt voor de beste ontharding van water, maar het gebruik ervan vereist een nauwkeurige dosering.

Gedestilleerd water is het meest geschikt voor verwarmingssystemen, omdat het volledig vrij is van onzuiverheden. Het enige nadeel is dat u geld moet uitgeven aan de aankoop, de kosten van een liter gedestilleerd water zullen ongeveer 14 roebel zijn. Voordat u gedestilleerd water in het verwarmingssysteem giet, is het noodzakelijk om de verwarmingsapparaten, leidingen en de ketel grondig met gewoon water te spoelen en zowel het eerder gebruikte systeem als het nieuw geïnstalleerde systeem te wassen – er zal in elk geval vervuiling in zitten.

U kunt puur smelt- of regenwater gebruiken, aangezien dit veel minder zout bevat dan kraanwater, putten of gebraden water.

Het enige nadeel van water dat als warmtedrager wordt gebruikt, is dat het bij temperaturen onder 0 ° C bevriest, uitzet en ernstige schade aan het verwarmingssysteem veroorzaakt. En daarom is een andere groep warmteoverdrachtsvloeistoffen geschikter voor huiseigenaren die tijdens het koude seizoen onregelmatig een verwarmingssysteem gebruiken en in gebieden wonen waar stroomuitval bijzonder vaak voorkomt – antivries..

Warmtedrager – antivries

Niet-bevriezing, gegoten in het verwarmingscircuit, stelt u in staat om de dreiging van bevriezing van het systeem in het koude seizoen volledig op te lossen – de lage temperaturen waarvoor deze antivries is ontworpen, veranderen de fysieke toestand niet. Antivriesmiddelen kunnen het transport van thermische energie binnen het verwarmingssysteem garanderen, veroorzaken geen corrosieve processen en kalkaanslag.

De belangrijkste kwaliteit van antivriesmiddelen komt tot uiting in het feit dat ze niet uitharden tot bepaalde extreem lage temperaturen, in het geval van uitharding zetten ze niet uit als water en vernietigen ze geen elementen van het verwarmingssysteem, maar veranderen ze in een gelachtige massa waarvan het volume niet verandert. Met andere woorden, als de temperatuur van het bevroren antivriesmiddel wordt verhoogd, zal het terugkeren van een gelachtige naar een vloeibare toestand zonder enige gevolgen voor het verwarmingscircuit..

Fabrikanten introduceren extra additieven in de samenstelling van antivries om de levensduur van het verwarmingssysteem te verlengen – corrosie- en mineraalafzettingremmers, die corrosiehaarden en kalkaanslag elimineren in systemen die al vele jaren in bedrijf zijn. Houd er bij het kiezen van antivries rekening mee dat de samenstelling ervan niet universeel is – de additieven die het bevat, zijn ontworpen voor bepaalde structurele materialen en legeringen, de verkeerde keuze zal elektrochemische corrosie veroorzaken of, bijvoorbeeld, de vernietiging van polymeermaterialen die worden gebruikt bij de constructie van het verwarmingssysteem.

In de regel worden antivriesmiddelen geproduceerd, ontworpen voor twee extreem lage temperaturen – tot -65 en tot -30 ° C. Indien nodig kunt u de concentratie van de verzadigde samenstelling wijzigen in de gewenste, van de verhouding van een deel gedestilleerd water tot twee delen antivries (bijvoorbeeld als een liter antivries van het eerste type, ontworpen voor een lagere temperatuur, wordt verdund met 0,5 liter water, dan zal een dergelijke samenstelling werken tot – 30 ° C).

De chemische samenstelling van antivries is ontworpen voor 10 verwarmingsseizoenen of 5 jaar werking, waarna het volledige volume antivries moet worden vervangen.

In vergelijking met water hebben antivriesmiddelen niet alleen voordelen, maar ook nadelen:

• de warmtecapaciteit van niet-vriesapparaten is 15% lager, d.w.z. ze geven minder warmte af;
• hun viscositeit is minstens twee keer zo hoog, wat de introductie van krachtige circulatiepompen in het verwarmingssysteem vereist;
• een hogere volumetrische uitzetting tijdens verwarming, een expansomaat (gesloten expansievat) en verwarmingsradiatoren zijn vereist, waarvan de capaciteit 50-60% groter is dan die van hun tegenhangers die worden gebruikt in systemen met een waterwarmtedrager;
• de vloeibaarheid is 50% hoger dan die van water, dat wil zeggen dat verwijderbare verbindingen in een systeem met antivriesmiddel met grote zorg moeten worden afgedicht;
• Antivriesmiddelen op basis van ethyleenglycol zijn giftig voor mensen, daarom kan dergelijk antivriesmiddel alleen worden gebruikt in ketels met één circuit.

Voor huishoudelijke behoeften, d.w.z. voor verwarmingssystemen van privéwoningen, worden antivriesmiddelen geproduceerd op basis van twee soorten polyolen: ethyleenglycol (mono-ethyleenglycol) en propyleenglycol. Samenstellingen op basis van het eerste type polyolen komen vaker voor en zijn goedkoper dan die op basis van dure propyleenglycol, maar ze zijn zeer giftig – bij inname is 350 mg ethyleenglycol voldoende om de gezondheid ernstig te schaden en zelfs de dood te veroorzaken. Werken met antivriesmiddelen die ethyleenglycol bevatten, vereist verplichte bescherming van de huid, het ademhalingssysteem en de ogen.

Tijdens bedrijf zijn antivriesmiddelen op basis van ethyleenglycol bijzonder gevoelig voor oververhitting – bij elke, zelfs een korte temperatuurstijging boven de limiet die door de fabrikant voor een bepaald merk antivriesmiddel is vastgesteld, treedt thermische ontleding van het polyol en additieven in het antivriesmiddel op, worden onoplosbaar bezinksel en zuren gevormd. Als sediment op de oppervlakken van verwarmingselementen terechtkomt, vormt het koolstofafzettingen, waardoor de warmte-uitwisseling op lokaal niveau wordt belemmerd en oververhitting met herhaalde slibvorming wordt veroorzaakt, enz. Zuren die worden gevormd als gevolg van de afbraak van ethyleenglycol reageren chemisch met de structurele metalen van het verwarmingssysteem, waardoor meerdere brandpunten ontstaan corrosie. Als gevolg van de ontleding van de additieven worden de beschermende eigenschappen van het koelmiddel, dat het voorheen voorzag voor het materiaal van de afdichtingen van de losneembare verbindingen, sterk verminderd, en bij een hoge vloeibaarheid zal dit onmiddellijk een lek veroorzaken. Bovendien verhoogt oververhitting de schuimvorming van het antivriesmiddel, dat op zijn beurt lucht in het verwarmingssysteem voert. Om de beschreven redenen is het noodzakelijk om de verwarmingstemperatuur van ketels en het verwarmingssysteem zorgvuldig te bewaken, maar niet alle ketelmodellen laten dit toe..

Opgemerkt moet worden dat ethyleenglycol een chemische reactie aangaat met zink – om het te gebruiken in een verwarmingssysteem waarin antivriesmiddelen van deze groep als koelmiddel fungeren, zijn structurele elementen en apparaten met interne verzinking zinloos, omdat de hele coating volledig zal worden vernietigd tijdens bijna één verwarmingsseizoen.

Antivriesmiddelen op basis van propyleenglycol zijn veel veiliger voor huishoudens – technisch propyleenglycol heeft dezelfde eigenschappen als voedselpropyleenglycol (E1520), dat veel wordt gebruikt in de farmaceutische, parfumerie- en voedingsindustrie vanwege zijn volledige veiligheid voor het menselijk lichaam en het milieu. Niet-diepvriezers met propyleenglycol mogen worden gebruikt in boilers met dubbele kring, omdat hun onbedoelde penetratie in drinkwater, evenals lekken op de plaatsen van verwijderbare verbindingen, mensen niet zullen schaden.

Propyleenglycol-warmteoverdrachtsvloeistoffen hebben, naast de algemene positieve eigenschappen die identiek zijn aan die van ethyleenglycol-antivriesmiddelen, een smerende werking in het verwarmingssysteem, verlagen de hydrodynamische weerstand en vergemakkelijken de werking van de secundaire circuitpompen. De warmteoverdracht van propyleenglycol-antivries is hoger dan die van ethyleenglycol. Er is maar één minpuntje – hogere kosten, ongeveer 1000 roebel. per 10 kg (ter vergelijking: de kosten van ethyleenglycol-antivries bij -30 ° C bedragen ongeveer 550 roebel per 10 kg).

Het is ten strengste verboden antivries in het verwarmingssysteem te gebruiken als:

• Het systeem maakt gebruik van elektrolyse (ionische) ketels, waarbij het verwarmingsmiddel wordt verwarmd door een elektrische stroom door het volume in de keteltank te leiden. Zorg er in het algemeen voor dat voordat u een verwarmingsketel koopt, de fabrikant deze in het verwarmingssysteem met deze antivries laat werken, anders is de fabrieksgarantie voor de ketel niet geldig;
• open verwarmingssysteem. Deze regel is vooral van toepassing op antivries op basis van giftige ethyleenglycol;
• door besparingen verwacht u de vorstbestendigheid te verlagen tot meer dan -20 ° C, omdat dit de eigenschappen van de additieven die in het antivriesmiddel worden geïntroduceerd, aanzienlijk zal verminderen, wat zal leiden tot de vorming van corrosie- en kalkaanslag;
• het afdichten van verwijderbare verbindingen wordt uitgevoerd met linnenwikkeling en olieverf – antivries zal de verf onvermijdelijk aantasten en het heeft geen zin om op te winden;
• bij de aanleg van het verwarmingscircuit zijn verzinkte buizen en hulpstukken gebruikt;
• de verwarmingsketel verwarmt het koelmiddel tot temperaturen hoger dan + 70 ° C (dit is de beperkende verwarmingstemperatuur van elk antivriesmiddel, het kan niet hierboven worden verwarmd vanwege de hoge temperatuuruitzetting die inherent is aan koelmiddelen van deze groep).

Als antivries wordt gebruikt in het verwarmingssysteem, moet aan de volgende voorwaarden worden voldaan:

• rust het systeem uit met een krachtigere circulatiepomp dan nodig zou zijn voor warmwaterverwarming. Bij een lang verwarmingscircuit is een externe circulatiepomp nodig;
• installeer een ruime expansomat (expansievat), waarvan het volume minstens tweemaal het volume is dat nodig is voor de waterkoelvloeistof;
• gebruik buizen met duidelijk grotere diameter en volumetrische radiatoren in het verwarmingssysteem;
• installeer geen automatische ventilatieopeningen – alleen handmatige (bijvoorbeeld de kranen van Mayevsky);
• Dicht afneembare verbindingen alleen af ​​met pakkingen van chemisch bestendig rubber, paroniet of teflon. U kunt een linnenrol gebruiken in combinatie met ethyleenglycol-bestendige kit (bij gebruik van ethyleenglycol-antivries). Wanneer u gietijzeren radiatoren koopt, is het noodzakelijk om ze in secties te demonteren en de bestaande rubberen pakkingen te vervangen door paroniet of teflon;
• u kunt het antivriesmiddel alleen verdunnen met gedestilleerd water, dat wil zeggen dat regen noch smeltwater hier zal werken;
• vóór elke volledige hoeveelheid antivries in het systeem, is het absoluut noodzakelijk om het met water te spoelen (ook de ketel) – fabrikanten van antivriesapparaten raden aan ze om de 2-3 jaar volledig in het verwarmingssysteem te vervangen;
• u moet een koude ketel niet meteen op een hoge verwarmingstemperatuur zetten – u moet de temperatuur geleidelijk verhogen, zodat de koelvloeistof tijd krijgt om op te warmen (niet-vriessystemen hebben een lagere warmtecapaciteit dan water);
• in de winter, als u een ketel met dubbele kring in een systeem met antivries gedurende lange tijd uitschakelt, vergeet dan niet om het water uit het warmwatercircuit af te voeren, omdat dit kan bevriezen en de circuitleidingen kan beschadigen.

Hoe u de optimale koelvloeistof kiest

Allereerst moet de kwestie van het kiezen van een koelvloeistof doorslaggevend zijn, zelfs in de ontwerpfase van een verwarmingssysteem, want als het voor water is gemaakt, is er een serieuze reconstructie voor antivries nodig.

Als de temperatuur in het verwarmingscircuit tijdens het koude seizoen niet onder +5 ° C zakt, dan is het optimale koelmiddel voor een dergelijk systeem water, waaruit zoutverbindingen maximaal worden verwijderd. Als de mogelijkheid bestaat dat de temperatuur in het verwarmingssysteem daalt tot minus waarden, dan is in dit geval alleen antivries nodig. Natuurlijk kunt u het water uit het systeem laten lopen, waardoor het wordt beschermd tegen schade tijdens vorst, maar in dit geval vult het circuit zich met lucht, wat corrosieprocessen drastisch zal versnellen in omstandigheden met een hoge luchtvochtigheid..

Het is mogelijk om het waterverwarmingssysteem tegen bevriezing te beschermen door er elektrische verwarmers in te integreren, bestuurd door temperatuursensoren of op afstand, via GSM-kanalen, waardoor de watertemperatuur op een niveau boven +5 ° C kan worden gehouden, maar hier is er een afhankelijkheid van stroomtoevoer en mobiele communicatie – een van de deze systemen afzonderlijk of samen zullen leiden tot bevriezing van de koelvloeistof en meervoudige schade aan het verwarmingscircuit.

Wanneer u antivries kiest, moet u de kenmerken ervan in detail bestuderen, waaronder: de toelaatbare extreem lage temperatuur; de samenstelling van de additieven en hun doel; hoe het de elementen van het verwarmingssysteem beïnvloedt (gemaakt van ferro- en non-ferrometalen, gietijzer, plastic, rubber, enz.); duur van gebruik in het systeem zonder vervanging; veiligheid voor menselijke gezondheid en ecologie (het zal immers ergens moeten worden samengevoegd). Overigens heeft de kleur van het antivriesmiddel geen praktische waarde voor het verwarmingscircuit, het is alleen nodig om te benadrukken dat het bij een bepaald merk hoort. Gezien de mogelijke gezondheidsrisico’s voor huishoudens, is propyleenglycol-antivries de beste keuze..

Gezien de populariteit onder huiseigenaren van het antivriesmiddel van het merk Tosol, ontwikkeld in het midden van de vorige eeuw in de USSR, is het de moeite waard om de kenmerken ervan kort te beschrijven. Antivries is dus oorspronkelijk ontwikkeld als antivries-koelmiddel voor motorvoertuigen, de samenstelling is gebaseerd op ethyleenglycol, waarvan de kenmerken hierboven zijn beschreven. Het wordt niet aanbevolen om antivries in verwarmingssystemen te gebruiken, aangezien deze antivries niet voor hen bedoeld is – het bevat specifieke additieven voor automotoren, nutteloos en zelfs schadelijk in verwarmingssystemen, omdat antivries simpelweg niet is ontworpen om te werken bij hoge temperaturen.

Tot slot zullen we de meest optimale antivries noemen, die heel, heel eenvoudig te kopen of te bereiden is: een mengsel van 40 ° ethylalcohol en gedestilleerd water. De prestatiekenmerken van dit mengsel bij gebruik als antivries-koelvloeistof zijn als volgt:

• iets hoger dan dat van water, maar significant lager dan dat van ethyleenglycol en propyleenglycol antivries, viscositeit;
• minder vloeibaarheid dan die van de genoemde antivriesmiddelen, wat het mogelijk maakt om de vereisten voor de dichtheid van verwijderbare verbindingen te verminderen, waardoor het gebruik van conventionele afdichtingen erin mogelijk is (alcohol is niet chemisch reactief met rubber);
• alcohol is een uitstekende corrosieremmer, dat wil zeggen dat het de ontwikkeling ervan blokkeert;
• bij gebruik van water dat verzadigd is met zouten (hard), zal de alcohol in een dergelijk mengsel kalkaanslag op de binnenoppervlakken van het verwarmingscircuit voorkomen. Zouten zullen neerslaan tot een onoplosbaar neerslag; het kan gemakkelijk worden verwijderd wanneer het systeem wordt doorgespoeld;
• als gevolg van de hitte van mengen en samentrekken (compressie van het waterige volume van de alcoholoplossing), verdampt alcohol niet afzonderlijk van water (op voorwaarde dat het gehalte in de waterige oplossing niet minder is dan 30%);
• het kookpunt van een waterige oplossing van alcohol komt praktisch overeen met het kookpunt van water, dat wil zeggen, wanneer de temperatuur in het verwarmingssysteem stijgt tot +85 ° C, wat gebruikelijk is voor systemen met water als warmtedrager, zal koken met het verschijnen van pluggen in de vorm van stoom niet optreden;
• het alcoholgehalte in een waterige oplossing vermindert sterk de uitzetting van water tijdens het bevriezen, d.w.z. zelfs bij volledige bevriezing van een verwarmingssysteem met een dergelijk koelmiddel, zal er geen schade aan de structurele elementen zijn.

Om bepaalde drempelwaarden voor de bestendigheid van een waterige oplossing van ethylalcohol tegen lage temperaturen te bereiken, is het noodzakelijk om het volgende gehalte in een oplossing met water te bereiken: 20,3% – bevriezing bij -10,6 ° C; 33,8% – bevriezing bij -23,6 ° C; 39% – bevriezing bij -28,7 ° C; 46,3% – bevriezing bij -33,9 ° C. Het zal vooral handig zijn om in gesloten verwarmingssystemen een koelvloeistof, een waterige oplossing van ethylalcohol, te gebruiken.

Bij het bereiden van een water-alcohol-koelmiddel, worden de verhoudingen van het alcoholgehalte in water als volgt berekend: een liter 96% alcohol bevat respectievelijk 960 ml watervrije alcohol om een ​​33% -oplossing te krijgen, je moet 96 delen door 33 en het benodigde volume water krijgen gelijk aan 2,9 liter. Dat wil zeggen, als u precies 2,9 liter water toevoegt aan een liter alcohol van 96%, dan is het alcoholgehalte in de resulterende oplossing precies 33% – een koelvloeistof die niet bevriest tot ongeveer -22,5 ° C is klaar.

Vergelijkbare inzendingen:

1. Open en gesloten tank voor het verwarmingssysteem: volumeberekening, doe-het-zelfreparatie Geen enkel vloeistoftype verwarmingssysteem werkt zonder een expansievat. Het correct berekenen van het volume en het bepalen van het type is een van de belangrijkste taken bij het ontwerpen van verwarming...
2. Schema’s voor het aansluiten van radiatoren op het verwarmingssysteem Een belangrijk punt bij het installeren van verwarming in een huis is de keuze voor een radiatoraansluitschema. Als u de juiste beslissing heeft genomen, optimaliseert u de verwarmingskosten, zowel tijdens de...
3. Water – this is life ofwel het creatieve project Water Villa van Framework Architects, Nederland Meer lezen  Expansievat voor verwarmingssysteem in huis...
4. Welke vloeistof moet in het verwarmingssysteem van het huis worden gegoten In hydraulische verwarmingssystemen is het niet nodig om water als verwarmingsmedium te gebruiken. Afhankelijk van de gebruiksmodus en het type systeem kunnen vloeistoffen met speciale eigenschappen, bijvoorbeeld laag vriespunt of chemische...

Meer lezen  Set voor elektriciens: apparaten en gereedschappen voor elektrische installatie