Vodoprovod.Ua: Чем заполнить вашу систему отопления?

Для любой системы отопления в качестве теплоносителя может использоваться вода или специальный теплоноситель (бытовой антифриз).

Что лучше заливать в систему отопления зависит от конкретных условий эксплуатации, котельного оборудования, теплообменников, насосного оборудования и т. д. В России проблема защиты систем отопления от размораживания возникает ежегодно с наступлением холодов. Для того, чтобы эти системы работали безотказно в любое время года, необходимо использование таких теплоносителей, которые обеспечивают не только обогрев помещения, но и обладают следующими свойствами: низкой температурой замерзания, высокой теплопроводностью и теплоемкостью, низкой коррозионной активностью по отношению к конструкционным материалам, способностью работать без образования накипи, инертностью по отношению к материалам уплотнит

елей и, наконец, стабильностью в процессе эксплуатации.

ВОДА занимает примерно 68% от всего объема используемых теплоносителей, но, несмотря на прекрасные теплофизические свойства, низкую стоимость, негорючесть, экологическую и токсикологическую безопасность воды, ее эксплуатация связана с рядом проблем, к числу которых относятся: высокая коррозионная активность по отношению к металлам (в первую очередь к черным сталям), склонность к соле и накипеобразованию.

При использовании воды в качестве теплоносителя технологические процессы становятся менее эффективными, оборудование (особенно его трущиеся части) быстрее изнашивается. Теплообмен ухудшается из-за выпадения солей жесткости на металлических поверхностях. После очистки и промывки эти поверхности вновь покрываются ржавчиной и солями, что делает оборудование малопригодным для последующего применения. Это особо значимо в тех случаях, когда вода лишь частично покрывает поверхность металла, например, при эксплуатации емкостного оборудования, частично заполненных водой ванн, полупогруженных опор, дренажных труб и т.д. Преимущественно это связано с высокой коррозионной агрессивностью паров воды и низкой эффективностью мер защиты против нее.

Один из способов борьбы с коррозией – добавление в воду присадок-ингибиторов (ингибиторов коррозии).

КОРРОЗИЯ – самопроизвольное разрушение металлов и сплавов вследствие их взаимодействия с окружающей средой.

ИНГИБИТОРЫ - (от лат. Inhibeo – задерживаю) в химии – вещества, тормозящие химические процессы, например коррозию, полимеризацию, окисление. Относительная масса ингибиторов, добавляемых в реакционную среду, может меняться от долей процента (ингибиторы полимеризации) до нескольких процентов (присадки к смазочным маслам).

ИНГИБИТОРЫ КОРРОЗИИ - химические соединения или их композиции, присутствие которых в небольших количествах в агрессивной среде замедляет коррозию металлов. Их защитное действие обусловлено изменением состояния поверхности металла вследствие адсорбции или образования с ионами металла труднорастворимых соединений. Последние образуют на поверхности пленку, которая существенно тоньше конверсионных защитных покрытий. Замедление коррозии происходит из-за уменьшения площади активной поверхности металла и изменения энергии активации электродных реакций, лимитирующих сложный коррозионный процесс. Ингибиторы коррозии могут тормозить анодное растворение и вызывать пассивацию металла (анодные ингибиторы коррозии), снижать скорость катодного процесса (катодные ингибиторы коррозии) или замедлять оба эти процесса (смешанные ингибиторы коррозии).

Широко применяющиеся ныне ингибиторы коррозии и накипеобразования для воды, например, содержащие хром, цинк, амины и др., часто являются токсичными и экологически опасными. В то же время некоторые нетоксичные ингибиторы коррозии, в частности фосфаты, силикаты, карбонаты, способствуют образованию отложений. Кроме того, большинство ингибиторов не эффективны при защите металлов, работающих в условиях неполного погружения (коррозия трубопроводов), в том числе при наличии на части поверхности остатков влаги, например, после промывочных операций, или при повышенной влажности атмосферы. Для систем отопления это актуально в случае кратковременного слива системы. Каждому читателю знаком цвет воды из-под крана, даже после ее кратковременного отключения. Также в состав теплоносителя вводят ингибиторы накипеобразования, набухания и растворения резиновых уплотнителей систем отопления, пенооборазования и мн. др.

Еще одним недостатком воды является ее замерзание, приводящее к разгерметизации (размораживанию) системы отопления. Для снижения температуры замерзания воды в нее вводят: этиленгликоль, пропиленгликоль, ацетат калия и некоторые другие.

Для понижения коррозионной активности и осадко(соле)образования, а также для повышения стабильности теплофизических свойств, в вышеупомянутые водные растворы вводятся целевые добавки. В результате получаются АНТИФРИЗЫ - жидкости для системы отопления. Они занимают оставшиеся примерно 30% объема теплоносителей. В свою очередь антифризы производятся на основе: этиленгликоля (около 25% от всего объема теплоносителей), пропиленгликоля (около 5%). Как правило, оставшиеся 2% антифризов приходится на специальные безводные охлаждающие жидкости. Качество антифризов зависит от сочетания и эффективности набора целевых добавок.

ЭТИЛЕНГЛИКОЛЬ (Гликоль; 1,2-этандиол) - бесцветная сиропообразная сладковатая жидкость без запаха. Температура кипения—197,9°C; температура плавления—12,6°C. Смешивается с водой и спиртом. Порог восприятия запаха 1320 мг/л, привкуса 450 мг/л.

Этиленгликоль - Яд!
Токсическое действие этиленгликоля зависит от ряда обстоятельств: индивидуальной чувствительности организма, количества, состояния нервной системы, от степени наполнения желудка, наличия или отсутствия рвоты. Дозы вызывающие смертельное отравление этиленгликолем варьируются в широких пределах - от 100 до 600 мл. По данным ряда авторов смертельной дозой для человека является 50-150 мл. Смертность при поражении этиленгликолем очень высока и составляет более 60% всех случаев отравления.

Механизм токсического действия этиленгликоля до настоящего времени изучен недостаточно. Этиленгликоль быстро всасывается (в том числе через поры кожи) и в течение нескольких часов циркулирует в крови в неизмененном виде, достигая максимальной концентрации через 2-5 часов. Затем его содержание в крови постепенно снижается, и он фиксируется в тканях.

Характерно двухфазное действие яда. Первоначально проявляется наркотический эффект, что связано с действием на центральную нервную систему всей молекулы спирта(ЭГ), проявляющийся в состоянии опьянения и нарушения психической деятельности. Эти явления наблюдаются в течение 24-48 часов с момента отравления. При этом отмечается угнетение дыхания. Будучи сосудистым и протоплазматическим ядом, этиленгликоль вызывает отек, набухание и некроз сосудов. Результатом этого действия является кислородное голодание тканей мозга. Понижается кислородопереносящая функция гемоглобина. Нарушается обмен веществ с накоплением недоокисленных продуктов.

В ранние сроки отравления больные погибают от острой сердечной недостаточности или от отека легких. Если отравленный вышел из стадии мозговых явлений, то дальнейшая симптоматика является результатом второй фазы токсического действия этиленгликоля, а именно результатом второй фазы токсического действия продуктов его окисления - щавелевой кислоты и её солей (щавелевого кальция). Последний накапливается в мозгу, в почках и других органах. Происходит обеднение кальцием крови и тканей, что ведет к нарушению нервно-мышечной функции, нарушению свертываемости крови. Этиленгликоль ведет к усиленному распаду белков и глубокому изменению углеводного обмена.

Водные растворы этиленгликоля обладают удовлетворительными теплофизическими свойствами и получили широкое распространение в качестве автомобильных антифризов, позднее и бытовых антифризов для систем отопления. Однако, при замене воды на этиленгликолевые антифризы необходимо помнить и об изменении коэффициента температуры расширения антифриза. Для Вашего удобства мы приводим зависимость расширительных баков от объема системы в таблице 1.

Зависимость объема расширительных баков от объема системы:

Объем системы, л	Объем расширительного бака, л
Объем системы, л	вода	этиленгликоль
120	25	35
345	50	80
580	80	100
810	100	150
1155	150	200
1730	200	300
2310	300	500
2890	300	500
3470	500	2*300

Зависимость температуры замерзания теплоносителей от концентрации в них этиленгликоля:

В домашних условиях можно определить температуру замерзания t_{замерзания} °С эксплуатируемого теплоносителя по плотности. Зависимость плотности от температуры замерзания для водных растворов этиленгликоля приведены в таблице 3.

Зависимость плотности от температуры начала замерзания этиленгликоля:

ПРОПИЛЕНГЛИКОЛЬ - бесцветная густая жидкость со слабым характерным запахом, смешивается с водой и спиртом, обладает гигроскопическими свойствами. Его температура кипения при атмосферном давлении 187,4 °C, температура замерзания –60 °C, плотность при 20°C - 1, 037 г/см³. ЛД50 – 34,6 мг/кг. Температура самовоспламенения 421°C. Водные растворы пропиленгликоля до 60°C не горючи. На основе пропиленгликоля производятся наиболее безопасные по экологическим и токсикологическим свойствам бытовые теплоносители.

ПРОПИЛЕНГЛИКОЛЬ разрешен к применению во всех странах для использования в качестве пищевой добавки (Е 1520). Благодаря низкой токсичности пропиленгликоля попадание небольшого (до 0,25%) количества теплоносителя на его основе в результате случайных протечек в пищевой продукт не вызывает порчи последнего.

Низкозамерзающие теплоносители на основе водного раствора пропиленгликоля широко используются в различных отраслях промышленности в качестве теплоносителей (антифризов), в том числе в системах отопления, вентиляции, кондиционирования жилых домов и общественных зданий, в системах охлаждения пищевых производств, а также в другом теплообменном оборудовании в интервале температур от минус 40°С до плюс 108°С. При аварийном разливе такого теплоносителя его достаточно собрать мокрой тряпкой. В то же время, при проливе этиленгликольсодержащих теплоносителей рекомендуется менять или плитку, или деревянный пол и утеплитель, впитавшие ядовитый этиленгликоль.

Коррозионная активность пропиленгликоля ниже, чем у большинства известных водных растворов солей и спиртов, что позволяет предъявлять невысокие требования к сортности стали для оборудования и снизить стоимость используемого оборудования.

Зависимость температуры замерзания теплоносителей от концентрации в них пропиленгликоля:

В домашних условиях можно определить температуру замерзания t_{замерзания} °С эксплуатируемого теплоносителя по плотности. Зависимость плотности от температуры замерзания для водных растворов пропиленгликоля приведены в таблице 5.

Зависимость плотности от температуры начала кристаллообразования пропиленгликоля: