Что быстрее греется вода или антифриз
Есть ли смысл в заливке антифриза в отопление или лучше все же вода?
Среди собственников частного жилья, особенно на различных форумах и сайтах, часто возникает обсуждение вопроса о том, что же лучше заливать в систему отопления дома — воду или антифриз. Попробуем разобрать что же и в каких условиях лучше. Сразу стоит оговориться, что большинству людей незамерзающий теплоноситель не нужен. Не существует особых условий для того, чтобы раскрылись его главные свойства и преимущества. Помимо всего прочего, производители котельного оборудования и элементов отопления негативно относятся к использованию в их продукции иных теплоносителей, кроме воды. В большинстве случаев эксплуатация за пределами технических характеристики и условий снимает гарантию на оборудование (как на сам котел, так и на трубы, запорную арматуру, фильтры и так далее).
Недостатки антфриза
Главное преимущество слабозамерзающих веществ в том, что они не кристаллизируются при отрицательной температуре. Основой большинства современных охлаждающих жидкостей являются пропиленгликоли или этиленгликоли (двухатомные спирты).
Одно из коренных отличий физических свойств от воды, помимо температуры замерзания — это более высокая вязкость и, как следствие, более низкая текучесть при движении. Другими словами, чтобы прогнать по системе тот же объем антифриза требуется больше усилий. Поскольку главное усилие для движения теплоносителя дает насос путем создания давления, для гликолей требуются более мощные насосы.
Другой стороной повышенной вязкости растворов на основе двухатомных спиртов является их высокая, в сравнении с водой, проницаемость. Со временем незамерзайка начинает сочиться из мест соединений и швов, а также проникать через микротрещины в трубах.
Теплоотдача антифриза
Следующее важное физическое свойство любого теплоносителя — теплоотдача. Антифриз предназначен, в первую очередь, для охлаждения двигателей внутреннего сгорания во время работы в холодное время года, что вроде бы делает его достаточно надежным теплоносителем. Однако, вода за единицу времени отдает больше тепла, чем незамерзающие жидкости. Существует формула, по которой оценивается мощность радиатора отопления:
W=c*q*(t2-t1), где c — удельная теплоемкость теплоносителя, q — прокачка объема за единицу времени, разница (t2-t1) — разница температур при вводе в радиатор и выводе из него теплоносителя.
Удельная теплоемкость воды составляет 4,18 кДж, примерная теплоемкость незамерзающего вещества — 3,45 кДж, что ниже почти на 20% (в ряде случаев разница меньше, но не существенно). Таким образом, незамерзайка обладает меньшей теплопроводностью и, как следствие, отдает меньше тепла, чем тот же объем воды. Довести эффективность работы такой системы до аналогичных параметров у воды можно только либо подняв температуру, то есть сжигая больше топлива и ускоряя общий износ системы, либо повысить объем прокачиваемой за единицу времени незамерзайки, то есть повысить давление в трубах.
Чем чреват такой радикальный шаг подробно разъяснять не стоит. Отметим лишь, что при подобных условиях работы неизбежно возникнут проблемы с протечками или даже прорывами, что в отопительный сезон никому не нужно. Не говоря уже про необходимость приобретения более мощного насоса и замены труб на больший диаметр.
Немаловажным фактором, говорящим не в пользу отопительной системы на гликолях, является итоговая стоимость. Необходимо купить теплоноситель в достаточном для заполнения объеме, в то время как вода у большинства частных хозяйств добывается из скважины на участке. Необходим более мощный насос, более широкие трубы, больший по объему расширительный бак. Все это в общей сложности дает существенный рост цены. Стоит отметить, что обустройство отопления закладывается во время постройки дома и под нее рассчитывается соответствующий объем. Перевод работы системы отопления с воды на незамерзающие жидкости после постройки дома в лучшем случае не даст ожидаемого эффекта, в худшем — потребует переустройства всей системы.
Срок службы антифриза для отопления
В обсуждениях проблемы с теплоносителями для дома часто обходят такой пункт как его замена через определенные промежутки времени. Если говорить об антифризах, то эти промежутки составляют 3-5 лет, в некоторых случаях фирма-производитель заявляет сохранение свойств в течение 10 лет. Что касается замены, люди, непосредственно сталкивавшиеся с процессом слива теплоносителя (воды ли, или другого вещества — неважно), знают — в системе всегда остается определенное количество жидкости, всю ее слить просто невозможно. Особенно это актуально для тех, у кого имеются, например, полы с подогревом. Проще говоря, чем ниже точка прохождения труб отопления, тем сложнее слить их содержимое. В ряде случаев помогает промывка системы водой, но на 100% это не способствует выходу жидкости из труб, а только ее растворению в воде. В итоге, при вводе отопления в эксплуатацию перед отопительным сезоном, человек не знает — сколько именно воды и антифриза уже есть внутри, пропорцию высчитать невозможно.
Порча труб и оборудования
Следующий, для многих почему-то неочевидный факт — ухудшение состояния труб. Автолюбители наверняка сталкивались с тем, что незамерзающая жидкость, залитая в машину, и она же, слитая по прошествии длительного времени, существенно отличаются по внешнему виду и консистенции. Это обусловлено, составом и химическими свойствами таких веществ. Так, со временем вещества, входящие в его состав, начинают реагировать на материал внутреннего пространства труб и радиаторов (характерно, в первую очередь для металлических изделий). В результате этих реакций получаются агрессивные химические соединения, в первую очередь, кислоты. Еще одной стороной неоднородного химического состава незамерзаек становится выпадение в них осадков с течением времени с последующим повышением вязкости и ухудшением теплопроводящих свойств. Все это может привести к банальному засорению трубопроводов. Отсюда, кстати, и сроки годности, которые устанавливают производители незамерзаек.
В самом начале отмечалось, что производители котлов, в первую очередь, конденсаторных, снимают гарантию со своего оборудования при эксплуатации с альтернативами воде в качестве теплоносителя. Это обусловлено тем, что физико-химические свойства других теплоносителей серьезно отличаются от обычной воды и, в итоге, эксплуатация с нарушениями требований производителя, ведет к банальным поломкам там, где их быть не должно, либо через более короткий промежуток времени.
Еще одной неочевидной причиной, почему не стоит брать антифриз в качестве теплоносителя для дома является обилие контрафактной продукции. Даже в специализированных магазинах можно наткнуться на подделку, не говоря уже про сетевые торговые площадки или покупки в случайных местах.
Есть ли преимущества?
С минусами разобрались, теперь стоит обратить внимание на те обстоятельства, когда использование слабо мерзнущих растворов в системе отопления обосновано и оправдано. В первую очередь — это наличие протяженных трубопроводов, находящихся на открытом воздухе в холодное время года (например, на промышленных установках или городских и загородных теплосетях). В таких случая, впрочем, вода все равно присутствует в трубах у конечного получателя, а теплообмен между двумя трубами происходит через специальные теплообменники.
Из обыденных обстоятельств можно выделить наличие загородной дачи с котельной, куда зимой наведываются не чаще нескольких раз в месяц. Здесь использование антифриза не только оправдано, но и необходимо, чтобы не разморозить трубы. Еще одним частным случаем таких обстоятельств является наличие отдельно от дома стоящего строения, к которому идет трубопровод от основного дома (мастерская, тренировочный зал и тому подобное).
Резюмируя все выше сказанное, можно сделать вывод о том, что в большинстве случаев для нормального домашнего отопления достаточно обычной воды, поскольку это более экономно и эффективно. Использование иных теплоносителей должно быть практически оправдано, иначе влечет необоснованные затраты и усложнение обслуживания всей конструкции отопления.
Антифриз или вода в системе отопления
Не так давно, я писал статью – что можно залить в систему отопления частного дома, почитайте полезно! Как понятно из этой статьи в системах отопления может присутствовать обычная вода или незамерзающая жидкость (антифриз). Сегодня я хочу поговорить, что реально лучше? И что все-таки нужно заливать в систему отопления антифриз или обычную воду …
Перед тем как что-то заливать в систему отопления, нужно — правильно рассчитать количество радиаторов. А уже потом думать, что заливать в систему отопления.
Итак, антифриз или вода
Вода
Начнем, конечно же с простой воды.
Плюсов тут не мало. Во-первых, вода практически бесплатна (а если у вас пробурена своя скважина – бесплатна вообще). Во-вторых, ее практически всегда можно достать (она доступна 24 часа в сутки из под крана, не нужно ехать в магазины и покупать ее), так что вы всегда сможете добавить в свою систему отопления без проблем. В–третьих, вода не токсична, если прольете не нужно утилизировать, просто протерли тряпкой и все. В-четвертых, хорошо нагревается и хорошо переносит тепло, поэтому и применяется в системах отопления. В-пятых, обладает хорошей текучестью, не вязкая, а поэтому подходит даже для тонких труб отопления.
НО минусы также есть и они не менее существенные. Во-первых, вода очень хорошо окисляет металлы, появляется ржавчина, а затем и отложения которые забивают ваши радиаторы (КПД отопления значительно падает). Во-вторых, если нагреть воду более 80 градусов, то на стенках труб и батарей может откладываться накипь, что также забивает трубы и способствует снижению КПД отопления. В-третьих, вода замерзает уже при «0» градусов, а значит, систему нельзя оставлять не включенной зимой, вода попросту замерзнет и разрушит трубы и котел. В-четвертых, по исследованиям чтобы нагреть воду, нужно больше энергии (газ или электричество), примерно на 10 %, а это значит, что вы расходуете больше денег на отопление. Также вода быстрее остывает, чем антифриз, воду нужно чаще подогревать, а значит, расход газа или электричества увеличивается (платите больше денег). И последнее систему желательно каждый год промывать, иначе она попросту может забиться ржавчиной и отложениями.
Антифриз
Плюсы антифриза на лицо. Первое, он не замерзает, до температур в – 60, — 65 градусов, вы можете полностью отключить отопление, а когда нужно включить его, не боясь за размораживание системы. Второе, антифриз практически не окисляет металлы, никакой накипи и ржавчины не будет (как не будет падать и КПД отопления со временем). Третье, антифриз гораздо быстрее нагревается, чем вода (примерно на 10 %), также он дольше держит температуру (дольше остывает, на те же 10 %), таким образом, ваш котел реже включается, а значит экономит вам деньги на газу или электричестве.
Минусы антифриза, также очень существенные. Первое это его цена, 20 литров антифриза стоят около 1500 – 1800 рублей, вот фото.
А в систему дома – квартиры, нужно ой как много, даже если вы его будете разбавлять до – 35 градусов. Нужно будет несколько десятков тысяч рублей, для заполнения системы.
Второе, антифриз нужно ехать и покупать, для постоянного поддержания определенной температуры замерзания.
Третье, антифриз токсичен, нежелательно его разливать дома на ковры или полы, он затем начинает выделять вредные вещества.
ИТОГ
В заключение хочется сказать из личного опыта – был у меня один знакомый, который полностью заполнил систему отопления своего дома (200 квадратных метров) антифризом, получилось по деньгам достаточно много около 30 000 рублей (и то брал бочками, так дешевле). ДА нагревается быстрее, да остывает медленнее, трубы не ржавеют внутри, промывать не нужно – но цена 30 000 рублей. Теперь если заливать простую воду, то на 30 000 рублей, можно «заморочиться» и раз в два года промыть систему, или в 5 – 7 лет поменять какие-то текущие трубы (да и трубы то сейчас пластиковые, а радиаторы алюминиевые, практически не ржавеют). ТО есть однозначно проще и дешевле вода! Однако если у вас дом может не отапливаться зимой (отключенное отопление) и вы не живете в нем неделями, то тут однозначно антифриз, иначе вся система замерзнет и разрушиться!
Теплоноситель для системы отопления — вода или антифриз
Требования к идеальному теплоносителю
Теплоноситель обязан переносить максимальное количество тепла за единицу времени с минимальными теплопотерями. Вязкость теплоносителя оказывает серьёзное воздействие на его прокачку в пределах отопительной системы, поэтому чем он менее вязок — тем лучше.
Теплоноситель не должен оказывать коррозийного воздействия на разнообразный конструкционный материал трубопроводов и нагревательных приборов, иначе выбор этих материалов будет строго ограничен. Кроме того, смазывающие способности тех или иных теплоносителей вводят ограничения на конструкционный материал циркуляционных насосов и других механизмов, контактирующих с ними.
С позиции безопасности домочадцев теплоноситель должен иметь определённые (безопасные) характеристики по токсичности, температуре возгорания жидкости и вспышке её паров.
И последнее — жидкость, используемая в качестве теплоносителя, должна быть доступной по цене или же, в случае высокой стоимости, длительное время сохранять свои характеристики и объём во время работы в отопительной системе.
Теплоноситель — вода
Из всех жидкостей, что существуют на Земле в естественном состоянии, вода имеет наивысшую теплоёмкость — в среднем 1 ккал/(кг·град), т. е. если нагреть один килограмм воды до 90 °С и охладить в отопительном радиаторе до 70 °С, то в отапливаемое этим радиатором помещение поступит 20 ккал тепла.
Эта жидкость имеет высокую плотность (917 кг/м3), уменьшающуюся при нагреве или охлаждении. Кстати, вода — единственная природная жидкость, расширяющаяся и при нагреве и при охлаждении.
Экологические и токсикологические характеристики воды превосходят аналогичные параметры любых синтетических теплоносителей — случайная утечка из системы отопления не создаст проблем для здоровья домочадцев, если только не попадёт непосредственно на человеческое тело. И в случае такой утечки восстановить исходный объём воды очень просто — нужно лишь долить необходимое количество в открытый расширительный бачок отопительной системы естественной циркуляции.
В отношении стоимости вода тоже вне конкуренции, поскольку более дешёвого и доступного теплоносителя не существует.
Однако этот теплоноситель имеет ряд недостатков — обычная вода, т. е. в её природном состоянии, содержит кислород и соли, что вызывает внутреннюю коррозию элементов отопительной системы, а также зарастание их стенок накипью, снижающей теплоотдачу и внутренний объём отопительных приборов.
Простейший способ умягчения воды хорошо известен каждому — термический (кипячение), с использованием металлической ёмкости без крышки. В процессе термической обработки часть солей отложится на дне ёмкости, из объёма воды будет удалён углекислый газ. Кстати, чем больше площадь дна ёмкости для кипячения, тем больше солей можно будет удалить из воды — соли отложатся на дне в виде накипи. Недостаток термического метода в том, что таким способом устранить из воды можно лишь нестойкие гидрокарбонаты магния и кальция, а их стойкие соединения при этом сохранятся.
Химический или реагентный метод более эффективен, он позволяет перевести содержащиеся в воде соли в нерастворимое состояние. Для его осуществления используются гашёная известь, кальцинированная сода или ортофосфат натрия — ввод в объём воды первых двух реагентов вызовет образование карбонатного осадка, последнего — осадок ортофосфатов магния и кальция. По окончании химической реакции выпавший осадок устраняется фильтрацией воды. Последний реагент — ортофосфат натрия — обеспечивает наилучшее умягчение воды, однако его применение требует точной дозировки.
Для отопительных систем более всего подходит дистиллированная вода, поскольку в ней полностью отсутствуют какие-либо примеси. Единственный её недостаток — придётся потратиться на покупку, стоимость литра дистиллированной воды составит около 14 руб. Перед заливкой в систему отопления дистиллированной воды необходимо тщательно промыть отопительные приборы, трубы и котёл обычной водой, причём мыть как используемую ранее систему, так и только что смонтированную — загрязнения внутри неё будут в любом случае.
Можно использовать чистую талую или дождевую воду, т. к. она содержит значительно меньшее количество солей, чем водопроводная, колодезная или артезианская.
Единственный недостаток воды, используемой в качестве теплоносителя — при температуре ниже 0 °С она замёрзнет, расширится и нанесёт серьёзный ущерб отопительной системе. И поэтому домовладельцам, нерегулярно эксплуатирующим систему отопления в холодный сезон, а также проживающим в районах, где перебои с подачей энергоносителей особенно часты, более подойдёт другая группа жидких теплоносителей — антифризы.
Теплоноситель — антифриз
Незамерзайка, залитая в отопительный контур, позволяет полностью решить угрозу промерзания системы в холодный сезон — низкие температуры, на которые рассчитан данный антифриз, не изменяют его физического состояния. Антифризы способны обеспечить транспортировку тепловой энергии внутри отопительной системы, не вызывают коррозионных процессов и отложений накипи.
Основное качество антифризов выражается в том, что они не твердеют до определённых предельно-низких температур, в случае отверждения — не расширяются подобно воде и не разрушают элементы отопительной системы, а превращаются в гелеобразную массу, объём которой не меняется. Другими словами, если температура замёрзшего антифриза будет повышена, то он вернётся из гелеобразного в жидкое состояние без каких-либо последствий для отопительного контура.
В состав антифризов производители вводят дополнительные присадки с целью увеличения срока службы отопительной системы — ингибиторы коррозии и минеральных отложений, устраняющие коррозионные очаги и накипь в системах, эксплуатируемых долгие годы. При выборе антифриза следует учитывать, что его состав не универсален — содержащиеся в нём присадки рассчитаны на определённые конструкционные материалы и сплавы, неверный выбор вызовет электрохимическую коррозию или, к примеру, разрушение полимерных материалов, использованных при построении отопительной системы.
Химический состав антифризов рассчитан на 10 сезонов отопления или 5 лет эксплуатации, по прошествии которых весь объём незамерзайки нужно заменить.
По сравнению с водой, антифризы имеют не только достоинства, но и недостатки:
Для бытовых нужд, т. е. для систем отопления частных домов, производятся антифризы на основе полиолов двух видов — этиленгликоля (моноэтиленгликоля) и пропиленгликоля. Составы на основе первого вида полиолов более распространены и стоят дешевле, чем основанные на дорогом пропиленгликоле, однако они весьма ядовиты — при проникновении в организм 350 мг этиленгликоля достаточно, чтобы нанести серьёзный вред здоровью и даже стать причиной летального исхода. Работа с антифризами, содержащими этиленгликоль, требует обязательной защиты кожи, органов дыхания и зрения.
Во время эксплуатации антифризы на основе этиленгликоля особенно чувствительно относятся к перегреву — при любом, даже кратковременном подъёме температуры выше предела, установленного производителем для данной марки незамерзайки, происходит термическое разложение полиола и присадок в составе антифриза, образуются нерастворимый осадок и кислоты. Осадок, в случае его попадания на поверхности нагревательных элементов, образует нагар, ухудшающий теплообмен на местном уровне и вызывающий перегрев с повторным образованием осадка и т. д. Образованные в результате разложения этиленгликоля кислоты вступают в химическую реакцию с конструкционными металлами системы отопления, вызывая множественные очаги коррозии. В результате разложения присадок резко снижаются защитные свойства теплоносителя, ранее обеспечиваемые им для материала уплотнителей разъёмных соединений, а при высокой текучести это немедленно вызовет течь. Кроме того, перегрев повышает пенообразование антифриза, что, в свою очередь, вовлечёт в систему отопления воздух. По описанным причинам требуется тщательно контролировать температуру нагрева котлов и отопительной системы, однако не все модели котлов это допускают.
Необходимо отметить, что этиленгликоль вступает в химическую реакцию с цинком — использовать в отопительной системе, в которой теплоносителем выступают антифризы этой группы, конструкционные элементы и приборы с внутренней оцинковкой бессмысленно, т. к. всё её покрытие будет полностью уничтожено в течение практически одного отопительного сезона.
Основанные на пропиленгликоле антифризы значительно безопаснее для домочадцев — технический пропиленгликоль близок по характеристикам к пищевому пропиленгликолю (Е1520), широко применяемому в фармацевтической, парфюмерной и пищевой промышленности благодаря полной безопасности для человеческого организма и экологии. Незамерзайки с пропиленгликолем разрешено использовать в двухконтурных котлах, т. к. их случайное проникновение в питьевую воду, равно, как и протечки в местах разъёмных соединений, не принесут вреда людям.
Категорически запрещается использовать в системе отопления антифриз, если:
Если в отопительной системе используется незамерзайка, то необходимо соблюсти следующие условия:
Как выбрать оптимальный теплоноситель
Прежде всего — вопрос выбора теплоносителя должен быть определяющим ещё на стадии проектирования отопительной системы, поскольку если она создавалась для воды, то потребует серьезной реконструкции под антифриз.
Если температура в отопительном контуре в холодный сезон не будет снижаться ниже +5 °С, то оптимальный теплоноситель для такой системы — вода, из состава которой по максимуму выведены соединения солей. Если же существует вероятность падения температуры в отопительной системе до минусовых значений, то в этом случае необходим только антифриз. Разумеется, можно сливать воду из системы, что обезопасит её от повреждений при заморозках, однако в этом случае контур заполнит воздух, который резко ускорит коррозионные процессы в условиях высокой влажности.
Можно обезопасить водяную отопительную систему от промерзания, встроив в неё электротэны, управляемые температурными датчиками или дистанционно, по GSM-каналам, что позволит поддерживать температуру воды на уровне выше +5 °С, однако тут возникает зависимость от электроснабжения и сотовой связи — сбой одной из этих систем порознь или вместе приведёт к замерзанию теплоносителя и множественным повреждениям отопительного контура.
При выборе антифриза нужно подробно изучить его характеристики, в числе которых: допустимая предельно низкая температура; состав присадок и их назначение; как вляет на элементы отопительной системы (из чёрного и цветных металлов, чугуна, пластика, резины и т. д.); длительность срока использования в системе без замены; безопасность для человеческого здоровья и экологии (его ведь придётся куда-то сливать). Кстати, цветность незамерзайки не имеет никакого практического значения для отопительного контура, нужна лишь для того, чтобы подчеркнуть принадлежность к той или иной марке. Учитывая потенциальную опасность для здоровья домочадцев, лучшим выбором будет незамерзайка на основе пропиленгликоля.
Ввиду популярности у домовладельцев антифриза марки «Тосол», разработанного в середине прошлого века в СССР, стоит вкратце описать его характеристики. Итак, тосол изначально разрабатывался в качестве незамерзающей охлаждающей жидкости для автомоторов, его состав базируется на этиленгликоле, характеристики которого описаны выше. В системах отопления использовать тосол не рекомендуется, т. к. этот антифриз для них не предназначен — содержит специфические присадки для автомобильных двигателей, бесполезных и даже вредных в отопительных системах, поскольку тосол просто не рассчитан на работу при высоких температурах.
В завершении назовём наиболее оптимальный антифриз, приобрести или приготовить который очень и очень просто — 40° смесь этилового спирта с дистиллированной водой. Эксплуатационные характеристики этой смеси при использовании в качестве теплоносителя-антифриза таковы: