Незамерзаючі рідини для систем опалення – вибір і використання

Опалювальні мережі заміських будинків не завжди заповнюються чистою водою. В особливих умовах експлуатації практикується закачування незамерзаючих теплоносіїв плюс додавання присадок з певним набором властивостей (інгібіторів та солей). Пропонуємо розглянути 2 питання: яка рідина для систем опалення краще і як правильно користуватися антифризами з різним хімічним складом.

Види і властивості незамерзаючих рідин

Теплоносій будь-якої водяної системи – це рідина, яка відбирає певну кількість енергії котла і переносить її трубами до опалювальних приладів – батарей чи контурів теплої підлоги. Висновок: ефективність роботи опалення залежить від фізичних властивостей рідкого посередника – теплоємності, щільності, плинності та інших.

В 95% приватних будинків використовується звичайна або підготовлена вода теплоємністю 4.18 кДж/кг•°С (в інших одиницях – 1.16 Вт/кг•°С, 1 ккал/кг•°С), що замерзає при температурі близько нуля градусів. Переваги традиційного теплоносія для опалення – доступність і низька ціна, головний недолік – збільшення об’єму при замерзанні.

Утворений на морозі лід буквально розколює труби, теплообмінники котлів і радіатори. Щоб запобігти руйнуванню дорогого устаткування від розморожування, в систему заливають 3 види антифризів, що виготовляються на основі багатоатомних спиртів:

1. Гліцериновий розчин – найстаріший різновид незамерзаючого теплоносія. Чистий гліцерин – це прозора рідина підвищеної в’язкості, щільність речовини – 1261 кг/м³.
2. Водний розчин етиленгліколю – двохатомного спирту щільністю 1113 кг/м³. Вихідна рідина безбарвна, за в’язкістю поступається гліцерину. Речовина токсична, смертельна доза розчиненого гліколю при прийомі всередину – близько 100 мл.
3. Те саме, на основі пропіленгліколю – прозорої рідини щільністю 1036 кг/м³. Цей антифриз не є токсичним.
4. Засоби на основі природного мінералу – бішофіту. Характеристики та особливості цього хімікату ми розберемо окремо.

Довідка. Будь-який незамерзаючий теплоносій для опалення містить барвник, що надає хімікату відмітний колір. Отруйний етиленгліколь зазвичай забарвлюється червоним або жовтим, пропіленгліколь – зеленим (рідше – синім). Гліцериновому антифризу надають рожевий відтінок чи залишають прозорим. Але така класифікація не є обов’язковою.

«Незамерзайки» продаються у двох видах: готові розчини, розраховані на певну мінусову температуру (зазвичай —30 °С), або концентрати, які користувач розбавляє водою власноруч. Перерахуємо властивості гліколевих антифризів, що впливають на експлуатацію опалювальних мереж:

1. Низька температура кристалізації. Залежно від концентрації багатоатомного спирту у водному розчині рідина починає замерзати при температурі мінус 10…40 градусів. Концентрат кристалізується при 65 °С нижче нуля.
2. Висока кінематична в’язкість. Приклад: у води цей параметр становить 0,01012 см²/с, пропіленгліколя – 0,054 см²/с, різниця – у 5 разів.
3. Підвищена плинність і проникаюча здатність.
4. Теплоємність незамерзаючих розчинів лежить в діапазоні 0.8…0.9 ккал/кг °С (залежить від концентрації). В середньому параметр теплоємності на 15% нижчий, ніж у води.
5. Агресивність до деяких металів, наприклад, цинку.
6. Від нагрівання речовина спінюється, при кипінні швидко розкладається.

Щоб антифризи відповідали експлуатаційним вимогам, виробники додають до гліколевих розчинів пакети присадок – інгібітори корозії та інші елементи. Вони підтримують стабільність «незамерзайки» і знижують піноутворення.

Плюси і мінуси гліколевих антифризів

Головна перевага штучних теплоносіїв на основі гліколів – збереження рідкого стану за низької температури довкілля. Перерахуємо інші позитивні моменти від використання антифризів в замкнутих системах водяного опалення:

• теплоносії не містять солей кальцію і магнію, що утворюють накип усередині теплообмінників;
• завдяки проникаючої здатності гликолів спостерігається ефект змащення рухомих деталей, кульові крани і термостатичні клапани не закисають, арматура служить довше;
• точка кипіння антифризу 103–106 °С відсуває момент пароутворення в разі перегріву твердопаливного котла;
• коли температура опускається нижче порога замерзання, гліколеві розчини перетворюються на гелеву масу.

Зауваження щодо накипу. Йдеться про розбавлення речовини знесоленою дистильованою водою. Якщо ж додати колодязну чи водопровідну воду, відкладення все одно з’являться.

Роз’яснімо 2 останні пункти. Звичайна вода, яка часто заливається до систем теплопостачання заміських будинків, починає закипати при 96–98 °С, активно виділяючи пар. Якщо циркуляційний насос стоїть на подачі ТТ-котла, ця пара проникає у камеру з крильчаткою. Перекачування води зупиняється, котел перегрівається остаточно. Більш висока точка кипіння антифризу дозволяє відсунути момент аварії.

На відміну від води, гліколь від морозу не розширюється та не руйнує стінки труб. У разі замерзання постраждає єдиний агрегат – насос примусової циркуляції. Кристалічний гель заклинить робоче колесо і мотор перегорить.

На жаль, мінусів у незамерзаючих речовин теж достатньо:

1. Етиленгліколь отруйний – потребує обережного користування та заходів з утилізації розчину. Гліцерин і поліпропіленгліколь нешкідливий.
2. Теплоємність «незамерзайки» менша на 15%. Щоб доставити до батарей потрібну кількість теплоти, витрату рідини доведеться збільшувати.
3. В’язкість антифризу створює додатковий гідравлічний опір. Знадобиться потужніший і дорожчий циркуляційний насос.
4. Гарна плинність – палиця з двома кінцями. Гліколі проникають крізь найменші нещільності, звідки не протікатиме звичайна вода.
5. Теплоносії і присадки розкладаються під час експлуатації, втрачають морозостійкі властивості та випадають осадом. Максимальний термін служби 1 заправки – 5 років, потім робиться промивка опалення та заміна незамерзаючої рідини.
6. При використанні антифризів виробники опалювальної техніки часто позбавляють газові котли гарантії.

Гліколеві рідини несумісні з електрокотлами. Інструкції щодо застосування різних антифризів категорично не рекомендують заливати їх у системи з електролізними нагрівачами. Тобто, для електродних котлів типу «Галан» потрібен спеціальний морозостійкий засіб, розроблений зазначеною фірмою.

За рідкісним збігом обставин антифриз може виділяти горючий газ, що проривається крізь автоматичний розповітрювач. Приклад таких обставин: електрокотел плюс алюмінієві радіатори китайського виробництва в певному режимі роботи. Нагрівання гліколю викликає складну хімічну реакцію і утворення газу. Факт демонструється на відео:

Нові мінеральні теплоносії

Ми відокремили опис цих рідин, оскільки вони виготовляються на основі природного мінералу – бішофіту. Це магнієва сіль соляної кислоти, повна назва – гексагідрат хлориду магнію. Виробник заявляє наступні характеристики готового антифризу, розрахованого на мінімальну температуру мінус 30 градусів:

• забарвлення водного розчину – світло-жовте, щільність становить 1117…1250 кг/м³;
• точка кипіння – 116 °С, замерзання – мінус 30 °С;
• питома теплоємність – 0.77 ккал/кг•°С (3.23 кДж/кг•°С);
• завдяки добавкам відсутнє піноутворення і агресивна дія на різноманітні ущільнювачі – силіконові, паронітові, з гуми EPDM і BMS;
• речовина не токсична;
• за в’язкістю і плинністю препарат дуже близький до гліколевих хімікатів.

Довідка. Продукт з’явився на ринку після 2010 року. Ціна рідини станом на 2018 рік – близько 1 у. о. за літр готового теплоносія (—30 °С).

Порівняно з традиційними гліколевими аналогами мінеральний антифриз виграє за рахунок високої температури кипіння, вартості та безпеки для здоров’я. Негативний момент — висока щільність і мала теплоємність, що на 23% гірше, ніж у води.

Практичне використання теплоносія виявило ряд недоліків, про що свідчать відгуки на будівельному форумі :

1. Плинність розчину надзвичайно висока. Відзначені випадки, коли антифриз проникав крізь паяний стик поліпропіленових труб.
2. При контакті з повітрям рідка фракція швидко випаровується, залишаючи помітний сольовий наріст. Аналогічні явища спостерігаються в теплообмінниках і трубопроводах, куди проникли повітряні бульбашки.
3. Речовина реагує з голим металом на зварних швах. Усередині системи утворюються сталактити з заліза і солі, що зменшують прохідний перетин і засмічують грязьовики.
4. У разі перегріву антифриз перетворюється на рідину незрозумілого кольору, що продемонстровано на фото.

З огляду на досвід користувачів, ми не ризикнемо рекомендувати мінеральні антифризи до застосування у системах опалення приватних будинків. Можливо, з часом виробники усунуть вищезазначені проблеми і розчин хлориду магнію зможе на рівних конкурувати з гліколями.

Вибираємо теплоносій для опалення

Порада номер один: купуйте і заливайте антифризи тільки у крайніх випадках. Наприклад, для періодичного обігріву віддалених дачних будиночків, гаражів чи споруд на стадії будівництва. Краще використовувати воду – звичайну і дистильовану, це найменш клопіткий варіант.

При виборі морозостійкого теплоносія дотримуйтеся таких рекомендацій:

1. Якщо ваш бюджет обмежений, беріть етиленгліколь будь-якого відомого бренду – Dixis, Bautherm та інших. Вартість концентрату —65 °С від фірми Dixis – приблизно 1.3 у. о. за 1 кг.
2. Якщо існує небезпека потрапляння антифризу в господарську воду (наприклад, через бойлер непрямого нагріву, двоконтурний котел), або ви сильно переживаєте за екологію і безпеку, купуйте нешкідливий пропіленгліколь. Але ціна хімікату вища, готовий розчин Dixis (мінус 30 градусів) обійдеться в 1. 45 у. о. за кілограм.
3. Гліцеринові розчини не купуйте зовсім. Причини: випадання осаду в системі, занадто висока в’язкість, схильність до утворення піни. На ринку присутня велика кількість неякісних виробів, приготованих з технічного гліцерину.

   

4. Для електродних котлів потрібна спеціальна рідина. Стосовно її придбання обов’язково консультуйтеся з представником заводу-виробника.
5. Не плутайте автомобільні антифризи з хімікатами, що застосовуються в теплових мережах. Так, обидва склади виготовляються на основі гліколю, але пакети присадок абсолютно різні. Охолоджуюча рідина для двигунів несумісна з системою опалення житла.
6. У відкритих і самопливних опалювальних системах треба застосовувати воду, в крайньому випадку – розбавлений на мінус 20 °С пропіленгліколь.
7. Якщо розводка опалення зроблена оцинкованими трубами, купувати гліколеві суміші безглуздо. Речовина швидко розбереться з цинком, втратить пакет присадок і деградує.

Уточнення. Застосовувати морозостійку рідину для відкритої системи опалення невигідно. Гарячий антифриз стане випаровуватися в атмосферу через розширювальний бак, тому його доведеться постійно доливати, витрачати гроші. Етиленгліколь закачувати неприпустимо – його пари токсичні.

На тему шкідливості етіленгліколевих розчинів ведеться чимало суперечок, в тому числі на сторінках будівельних форумів. Не заперечуючи згубного впливу хімікату на здоров’я людини, звернемо увагу на переконливий факт.

Домовласники, чиї закриті системи змонтовані якісно, роками користуються недорогим гліколем без найменших проблем. Послухаємо думку експерта на відео:

Інструкція з використання

Якщо раніше ваша система працювала на воді, перейти на антифриз буде непросто. Теоретично радіатори з котлом можна спорожнити і заповнити холодостійким теплоносієм, але на практиці вийде так:

• через меншу теплоємність знизиться тепловіддача батарей і ефективність обігріву кімнат;
• через в’язкість збільшиться навантаження на насос, витрата теплоносія зменшиться, до радіаторів прийде менше тепла;
• антифриз розширюється сильніше води, об’єму старого бачка не вистачить, у мережі підніметься тиск;
• для поліпшення ситуації доведеться додати температуру на котлі, що призведе до перевитрати палива і підвищення тиску.

Доповнення. Після заливки рідини гарантовано протікатимуть старі з’єднання, ущільнені льоном і фарбою.

Щоб опалення нормально працювало з хімічним теплоносієм, переробіть систему за новими вимогами:

1. Місткість розширювального бака підберіть з розрахунку 15% від загального об’єму рідини (на воді було 10%);
2. Продуктивність насоса збільште на 10%, робочий тиск – на 50%. Пояснимо на прикладі: якщо раніше стояв агрегат з напором 0.4 Бар (4 метри водяного стовпа), то під антифриз берете насос 0.6 Бар.
3. Щоб експлуатувати котел в оптимальному режимі і не піднімати температуру теплоносія, бажано додати 1–3 (залежно від потужності) секції до кожної батареї.
4. Всі стики пакуйте сухим льоном чи використовуйте якісні пасти – герметики типу LOCTITE, ABRO або «Гермес».
5. Купуючи запірну і регулюючу арматуру, проконсультуйтеся з продавцем на предмет стійкості гумових ущільнень до впливу гліколевих сумішей.
6. Заново опресуйте систему, наповнивши труби і опалювальне обладнання водою.
7. Запускаючи котел при мінусовій температурі, налаштуйте мінімальну потужність. Холодний антифриз треба нагрівати повільно.

Порада. Загальну кількість теплоносія розрахувати неважко – площа прохідного перетину труби множиться на її довжину, місткість котла і радіаторів вказана у паспортах виробів. Як правильно розмістити і підключити розширювальний бачок, дізнайтеся з нашої окремої публікації.

Концентрований теплоносій підлягає обов’язковому розведення водою, в ідеалі – дистилятом. Не замахуйтеся на великий запас морозостійкості – чим більше ви додасте води, тим краще працюватиме опалення. Рекомендації з підготовки теплоносія:

1. Під ТЕНові електричні та газові двоконтурні теплогенератори готуйте суміш на мінус 20 градусів. Більш концентрований розчин від контакту з нагрівачем може спінитися, на поверхні ТЕНа виникне нагар.
2. В інших випадках змішуйте компоненти під температуру замерзання відповідно до наведеної нижче таблиці. Пропорції вказані в розрахунку на 100 літрів теплоносія.
3. При відсутності дистиляту спочатку проведіть випробування – розбавте концентрат звичайною водою у банці. Якщо побачите осад з білих пластівців – продукт розкладання інгібіторів і присадок, цю воду застосовувати не можна.
4. Аналогічна перевірка робиться перед змішуванням антифризів двох різних виробників. Розбавляти етиленгліколь пропіленовим засобом неприпустимо.
5. Теплоносій готуйте безпосередньо перед заливкою.

Максимальний термін експлуатації будь-якої незамерзаючої речовини в трубах і радіаторах опалення – 5 років. Після закінчення зазначеного періоду рідина зливається, проводиться дворазова промивка системи і заповнення свіжим антифризом.

Наостанок про антифриз для електродних котлів

Електричні водонагрівачі даного типу працюють за принципом «солдатського кип’ятильника» з двох лез, підключених до мережі 220 вольт. Вода одночасно служить теплоносієм і електролітом, нагрів відбувається за рахунок її провідності, яка залежить від вмісту солей магнію і кальцію.

Ось чому електродні котли не працюють з дистилятом і значно втрачають потужність, коли вода знесолена. Згідно з паспортом обігрівача «Галан», опір робочого тіла має становити не більше 3200 Ом на 1 см.

Якщо залити в електролізний теплогенератор звичайний етиленгліколь, речовина вступить в хімічну реакцію, спіниться і втратить присадки від корозії та накипу. Проблема вирішується 2 способами:

1. Купується спеціальний антифриз, розроблений під агрегати електродного типу. У робочому середовищі розчинені спеціальні добавки, які протистоять піноутворенню.
2. Готується сольовий розчин потрібної концентрації, як показано нижче у відеоролику. Така вода почне кристалізуватися при більш низькій температурі, хоча з антифризом не зрівняється.

Підготовці водопровідної води варто приділити увагу – пропустити через фільтр і дати відстоятися протягом 1—3 діб. Непогане рішення – окремо купити інгібітор корозії і заздалегідь додати в теплоносій для системи опалення.