Водяные системы теплоснабжения. Их преимущества и недостатки по сравнению с паровыми системами.

Параметры теплоносителя для отопительных систем

На сегодняшний день идеальную жидкость для систем теплоснабжения не изобрели, а это означает, что каждый вид теплоносителя следует эксплуатировать только при определенных условиях (прочитайте: «Выбираем жидкость для отопительных систем дома»). Одним из важнейших показателей считается температура теплоносителя в системе отопления, поскольку при ее изменении вещество способно менять присущие ему свойства, в результате чего дом может остаться без обогрева.
Параметры теплоносителя системы отопления должны соответствовать ряду требований:

• способствовать переносу максимума тепла за короткий период времени по периметру объекта обогрева с минимальными потерями;
• обладать незначительной степенью вязкости, поскольку от этого зависит скорость теплоносителя в системе отопления и, соответственно, величина КПД;
• жидкость не должна стать причиной коррозийных процессов в составных элементах оборудования;
• обеспечивать безопасность жителям дома – по токсичности и по температуре возгорания;
• его стоимость должна быть доступной для многих потребителей. В случае, если жидкость дорогая, необходимо чтобы ее свойства позволяли эксплуатировать теплоноситель продолжительное время без замены.

Виды теплоносителей и их сравнительные характеристики

Перед тем, как купить теплоноситель для системы отопления нужно определиться с типом. Как правило, используют воду либо антифризовую жидкость. Для систем отопления подходит только полностью очищенная вода – дистиллят. Проточная вода содержит в своем составе множество сторонних компонентов, которые оказывают негативное влияние на функционирование системы теплоснабжения, снижая срок ее эксплуатации. Поэтому подготовка воды для системы отопления очень важный процесс.

Чтобы определить максимальную температуру циркулирующей жидкости в обогревательной системе, надо знать свойства теплоносителя, и какие существуют ограничения в использовании труб и батарей. Элементы системы теплоснабжения не должны пострадать при высоком термическом воздействии.

Вода дистиллированная обладает такими характеристиками:

• массовая плотность: 1000 кг/куб.м при температуре +4 градуса. При нагревании удельная плотность уменьшается;
• теплоемкость равняется 4,2 кДж/кг*С;
• температура кипения — +100 градусов. Но при увеличении давления она повышается. Например, при давлении в 2,75 атмосфер, температура кипения будет равна +130 градусов. Надо отметить, что оптимальная температура теплоносителя в системе отопления равняется +75 градусам. Но при изменении погодных условий, данный показатель поддается корректировке. Например, в паровых системах нормальной считается температура + 120 градусов.

В качестве теплоносителя нередко используют антифриз.

Данная жидкость обладает пониженной температурой замерзания – около -30-65 градусов. В состав входит этиленгликоль, который является опасным для здоровья. Но многие современные марки антифризов производят с использованием безвредного пропиленгликоля. Основным преимуществом незамерзающей жидкости перед водой является высокая стойкость к морозам. О выборе между водой и антифризом для теплоносителя можно прочитать здесь.

Чтобы определить, какой теплоноситель лучше для системы отопления, нужно сравнить характеристики двух жидкостей:

1. Вода не вредна для здоровья человека. А вот антифриз токсичен.
2. При перегреве вода не меняет своих свойств. Антифриз – вспенивается и выделяет осадок, который остается на стенках отопительной конструкции в виде нагара. Что плохо отражается на работе системы теплоснабжения.
3. Разница в цене: антифризовая система обойдется на 10-40% дороже, чем водяная.
4. Вода сочетается с трубами из любого материала. Антифриз – нет.
5. Вода пригодна всегда, а срок эксплуатации антифриза не больше 5 лет.

Для электродных котлов отопления используется специальный антифриз, который имеет особый состав, обеспечивает необходимую ионизацию, электропроводность и электрическое сопротивление. Выбирать теплоноситель для электродных котлов отопления надо, проведя мониторинг рынка и почитав отзывы пользователей. Ведь можно купить антифриз, который оптимально сочетается с котельным оборудованием, а можно приобрести неподходящий вариант либо подделку.

Вода в качестве теплоносителя

В основном в отопительных системах используется вода, которая является самым безопасным, недорогим и экологичным теплоносителем. Причина этому – наибольшая теплоемкость среди жидкостей и не менее высокая плотность. Так, один килограмм воды, нагретой до 90ºС, остывающий до температуры 70ºС, способен выделить 20 ккал тепла.

В случае, если произойдет утечка, объем теплоносителя в системе отопления можно легко пополнить, залив в нее недостающее количество. У воды нет конкурентов относительно цены – дешевле жидкости потребителям не найти. При этом следует знать, что обычную водопроводную воду использовать в отопительных системах специалисты не рекомендуют, поскольку в ее составе много солей и присутствует кислород, что непременно приведет к появлению накипи и коррозийных процессов.

• Первый вариант – термический, который основан на обычном кипячении
  . Воду помещают в металлическую емкость и нагревают. При кипячении соли откладываются на дне резервуара. Углекислый газ также удаляется, но соединения кальция и магния, отличающиеся стойкостью, по-прежнему присутствуют в воде.
• Второй вариант – химический, предполагает использование реагентов
  . Применение кальцинированной соды, ортофосфата натрия и гашеной извести делают соли, присутствующие в воде, нерастворимыми, после чего они выпадают в осадок. Остатки этих веществ устраняют при помощи фильтрации.

Идеальным считается заполнение системы отопления теплоносителем, которым является дистиллированная вода. Единственный минус заполнения системы отопления водой – необходимость ее приобретать, тогда как обычную воду берут из крана, правда, за нее тоже приходится платить, но гораздо меньше, чем за дистиллированную. Можно использовать дождевые осадки, которые выгодно отличаются от колодезной, артезианской или водопроводной воды.

Для такого теплоносителя большое значение имеет его температурный режим. Если температура в доме опускается за отметку 0 градусов, замерзшая жидкость будет представлять серьезную угрозу целостности отопительной конструкции.

Подробнее о системах закрытого типа

Что значит закрытая система горячего водоснабжения? Что это за решение и где оно используется? Давайте разбираться.

В закрытой системе вода находится в непрерывной циркуляции, нагревается от тепловой сети. Это поддерживает ее температуру на уровне 70 градусов. Жидкость подходит для прямого водоразбора и наполнения отопительного контура.

В отличие от открытых решений, закрытые сложнее в реализации. При этом они обеспечивают высокое качество конечного продукта и минимальные тепловые потери.

Закрытые системы применяются в большинстве новых зданий, устанавливаются в домах после капремонта.

Система обогрева, функционирующая на антифризе

С приходом зимних холодов актуальным становится незамерзающий теплоноситель для систем отопления (прочитайте: «Незамерзающая жидкость для систем отопления — делаем правильный выбор»). Трубопроводы, заполненные таким теплоносителем, не получат повреждения при низких температурах. Это актуально для владельцев зданий, в которых они живут не все время и отопительными системами пользуются периодически. К такому теплоносителю относится антифриз для системы отопления, свойства которого позволяют пользоваться им при температуре минус 30°С и даже при предельно низких температурных показателях.

В среднем антифриз способен прослужить на протяжении 5 лет. После этого производится замена теплоносителя в системе отопления (подробнее: «Как происходит замена теплоносителя в системе отопления разных отопительных систем»). Сами же производители антифриза рекомендуют делать это каждые три года.

У антифриза по сравнению с водой имеется ряд недостатков:

• такое качество, как повышенная вязкость, требует установки мощного циркуляционного насоса;
• теплоемкость данной жидкости на 15% ниже, а значит, меньше количество подаваемого в помещение тепла;
• разъемные соединения требуют более качественной герметизации;
• необходимо использовать радиаторы, имеющие объем на 50% больше, чем при применении воды;
• требуется установить расширительный бак закрытого типа, поскольку при нагреве наблюдается повышенное расширение жидкости;
• токсичность состава, например, этиленгликоля.

Таким образом, при применении антифриза трубы должны быть большого диаметра, а радиаторы более объемными. При уплотнении разъемных соединений желательно пользоваться тефлоновыми или паронитовыми прокладками. Чтобы разбавить антифриз, можно использовать только дистиллированную воду. Перед тем, как его менять, выполняют слив теплоносителя из системы отопления, и делают ее полную промывку, включая котел.

Выбор теплоносителя

При выборе учитываются технические требования, которым должна соответствовать температура жидкости и давление теплоносителя в системе отопления. Если в данной местности круглогодично отмечается относительно теплая погода (не ниже плюс 5°С), предпочтительнее использовать очищенную воду. Низкие зимние температуры требуют применения антифриза. Тип отопительной системы следует выбрать при ее проектировании.
Если в качестве теплоносителя предпочтение отдано антифризу, то следует предварительно изучить:

• его характеристики;
• состав присадок и их назначение;
• возможность взаимодействия с элементами системы, сделанными из пластика, резины, разных металлов и сплавов;
• срок применения;
• допустимая температура;
• безопасность для человека и природной среды.

Характеристики воды как проводника тепла

Многие системы отопления в качестве рабочей среды заполняются водой – наиболее доступным и универсальным теплоносителем. Она находится в свободном доступе, ее запасы в природе регулярно возобновляются. До 70% отопительных систем наполнены природной жидкостью.

Популярность воды обусловлена не только ее доступностью, но и экологической безопасностью. Также среди ее положительных особенностей – высокая плотность и удельная теплоемкость. Важная эксплуатационная характеристика – низкая химическая активность, хороший коэффициент передачи тепла, минимальная вязкость. Вода соответствует всем этим требованиям. При необходимости температуру ее нагрева можно регулировать.

Среди характеристик у природной жидкости существуют и недостатки. К ним относится:

• низкий верхний предел нагрева (температурный максимум в отопительной системе до 150 °C);
• замерзает при 0 °C, переходя в кристаллическую форму со значительным увеличением объёма, что приводит к разрушению оборудования и трубопроводов систем отопления;
• возможность возникновения коррозионных процессов с образованием оксидов металлов (ржавчины) и разрушением поверхностей оборудования;
• образование накипи на поверхностях трубопроводов при нагревании до 80 °C.

Если вода замерзнет в трубах зимой, вся отопительная система может прийти в негодность. Часто на металлических трубах и фитингах появляется ржавчина, отложения. Чтобы минимизировать риск их появления, используется дистиллированная вода или в техническую воду добавляют специальные присадки и щёлочи.

Отопительные приборы, где функцию теплоносителей выполняет вода, нуждаются в регулярном обслуживании – промывке теплообменных аппаратов и трубопроводов, проведении периодического ремонта котла, корректировке удельного сопротивления в отопительный сезон.