Jaki powinien być czynnik grzewczy dla systemów ogrzewania: parametry płynu dla grzejników

Pomimo promowania alternatywnych metod ogrzewania pomieszczeń, w przeważającej liczbie przypadków głównym źródłem ciepła jest obieg cieczy grzewczej. Ze względu na oszczędność i efektywność jest on optymalny w warunkach długich zim charakterystycznych dla naszych szerokości geograficznych.

Minusem jest to, że woda może zamarznąć. Dlatego oprócz niej stosuje się również niezamarzający nośnik ciepła do systemów grzewczych, który zastępuje wodę. W tym artykule przyjrzymy się bliżej jego głównym odmianom, omówimy ich istotne zalety i podstawowe wady.

A także przedstawimy algorytm obliczania wymaganej objętości nośnika ciepła dla konkretnego systemu oraz zalecenia dotyczące wyboru rodzaju płynu dla obiegów grzewczych.

Lista wymagań dla nośnika ciepła

Głównym zadaniem płynu w rurach jest przenoszenie energii cieplnej z kotła do grzejników.

Aby system grzewczy był bezpieczny i energooszczędny, nośnik ciepła musi spełniać szereg ważnych wymagań, w tym:

• ochrona rur przed korozją;
• obojętność chemiczna względem zamontowanych w rurociągach uszczelek;
• odpowiedni dla parametrów eksploatacyjnych rur zakres temperatur pracy (od zamarzania do wrzenia);
• wysoka pojemność cieplna, aby gromadzić jak najwięcej ciepła;
• minimalna zdolność do tworzenia kamienia kotłowego;
• pełne bezpieczeństwo: brak emisji toksycznych oparów oraz maksymalna odporność na wybuch i ogień;
• stabilny skład chemiczny – płyn nie powinien ulegać rozkładowi i zmieniać swoich właściwości fizycznych pod wpływem wysokich temperatur.

A teraz najważniejsze pytanie: jaki płyn niezamarzający do nowoczesnych systemów grzewczych spełnia wszystkie wymagania?

Odpowiedź może rozczarować, ale obecnie w przyrodzie nie istnieje taki płyn. Tak idealny skład chemiczny nie został jeszcze stworzony. Dlatego kwestia wyboru optymalnej opcji jest bardzo aktualnym zadaniem na dziś.

Kiedy należy stosować płyn niezamarzający?

Zanim przystąpi się do rozpatrywania alternatywnych płynów, nie należy z góry odrzucać wody. Jeśli ogrzewanie jest instalowane w domu, w którym mieszkańcy przebywają stale, to woda będzie jednym z najbezpieczniejszych i najbardziej niezawodnych rozwiązań.

Jako czynnik grzewczy posiada ona optymalne parametry do cyrkulacji po obwodach systemów grzewczych.

Jednak w szczycie zimowych mrozów, najmniejsza krystalizacja wody może być przyczyną poważnej awarii z uszkodzeniem rurociągów i elementów urządzeń grzewczych.

Jeśli chodzi o dom podmiejski, do którego przyjeżdża się okresowo, lub gdy w weekendy rodzina często opuszcza swoje domostwo, pozostawiając ogrzewanie bez nadzoru, to wtedy stosowany czynnik grzewczy musi być odporny na charakterystyczny dla danego regionu zakres niskich temperatur.

Do stosowania związków chemicznych jako nośnika energii cieplnej należy przygotować obwody grzewcze. System musi być całkowicie szczelny, ponieważ ciecz jest w różnym stopniu toksyczna i łatwopalna.

W obwodach grzewczych nie wolno używać antyfryzów “w czystej postaci”. Ponieważ nierozcieńczone preparaty niezamarzające są agresywne i skłonne do stymulowania rozwoju korozji, rozcieńcza się je wodą.

Właściciel musi pamiętać, że płyn niezamarzający należy okresowo wymieniać, co wiąże się z dodatkowymi kosztami.

Niektóre modele urządzeń kotłowych mają konkretne zalecenia dotyczące stosowania czynnika grzewczego określonej marki. Zastosowanie cieczy o innym składzie może spowodować utratę gwarancji na kocioł.

Przegląd popularnych nośników ciepła

Aby się zabezpieczyć, szczegółowo przyjrzymy się każdemu rodzajowi czynnika grzewczego.

Wariant #1 – woda z dodatkami

W 70% nowoczesnych systemów stosuje się wodę, w tym jej modyfikowane składy z użyciem dodatków.

Czym tłumaczy się taka popularność:

• pełna nieszkodliwość – wyciek może spowodować jedynie trudności domowe;
• najwyższa pojemność cieplna – około 1 cal/g*°C (każdy litr wody może przekazać więcej ciepła niż jakakolwiek inna ciecz);
• niska cena i dostępność – woda ma minimalny koszt w porównaniu z płynami niezamarzającymi. W każdym momencie można uzupełnić system wodny bez znacznych nakładów czasu, pracy i pieniędzy.

Prawda, wymiana wody w obiegu grzewczym jest niepożądana bez ważnego powodu. Podczas ogrzewania uwalnia się od soli i tlenu.

Woda, która kilkakrotnie zagotowała się w kotle, nie ma już tego składu i ilości soli, jakie były przy jej zalewaniu do systemu. W przeciwieństwie do nowej porcji jest praktycznie pozbawiona wolnego tlenu.

Nie należy często wymieniać wody w obiegach grzewczych, aby na ściankach rur i wewnętrznej powierzchni armatury nie osadzał się kamień kotłowy.

Druga strona medalu polega na następującym:

• Stosunkowo wysoka temperatura zamarzania, dlatego nie można pozostawiać bez nadzoru wodnego systemu grzewczego (w przeciwnym razie, przy zamarzaniu i rozszerzaniu się woda może rozerwać rury i grzejniki);
• Zawarte w składzie sole mogą prowokować osady na rurach i elementach grzejnych, co zmniejsza wydzielanie ciepła i ogólną sprawność systemu;
• Woda jest utleniaczem, a rozpuszczony w niej tlen może być przyczyną korozji metalowych elementów grzewczych, w tym grzejników.

Z temperaturą zamarzania nic się nie zrobi, ale pozostałe negatywne właściwości można znacznie zmniejszyć. Na początek można zmniejszyć stężenie soli, stosując zmiękczanie. Można zmniejszyć ilość soli wodorowęglanowych poprzez gotowanie.

Fosforan sodu, który można kupić w sklepie, pozwala zmiękczyć wodę. Przy tym należy pamiętać o prawidłowym dawkowaniu, ponieważ nadmiar reagentów może negatywnie wpłynąć na właściwości cieplne wody.

Aby nie gubić się z dawkami, można użyć wody destylowanej, ale będzie ona o rząd droższa. Teraz można nie martwić się, że grzejniki zatkają się kamieniem. Aby oszukać i zaoszczędzić, można użyć wody roztopionej lub deszczowej.

Ona już jest destylowana w sposób naturalny. Jednak jej czystość może być tylko częściowa. Mogła się nasycić zanieczyszczeniami atmosferycznymi, ale w każdym razie będzie znacznie bardziej miękka niż woda ze studni, ujęć głębinowych lub kranu.

W celu zachowania stanu technicznego rur, armatury i urządzeń lepiej wlewać do obiegu grzewczego destylat. Wodę destylowaną warto wlać również po awaryjnym spuszczeniu i naprawie systemu.

Producenci oferują wodę destylowaną wzbogaconą dodatkami inhibitorowymi. Znacznie zmniejszają one ryzyko korozji.

Do takiego destylatu wprowadza się również surfaktanty (środki powierzchniowo czynne). Ich zawartość w wodzie minimalizuje tworzenie się osadów na wewnętrznych powierzchniach grzejników.

Surfaktanty powodują złuszczanie się istniejących osadów (z ich późniejszym usunięciem z systemu za pomocą filtra), a także obniżają aktywność chemiczną wody. W rezultacie wszystkie uszczelki i dławnice będą służyć dłużej.

Wariant #2 – niezamarzający płyn antyfryzowy

Nawet woda destylowana z optymalnym zestawem dodatków nie jest pozbawiona głównej wady – zamarzania w temperaturze 0 stopni Celsjusza. Specjalny płyn do metalowych grzejników jest pozbawiony tej wady, mając dodatkowo niższą temperaturę krystalizacji.

Niska temperatura działa na płyn przeciwzamrożeniowy inaczej niż na wodę. Nawet po przekroczeniu minimalnych wartości roboczych płyn nie krystalizuje się ani nie rozszerza, a zamienia się w substancję żelową. Dzięki temu rury i grzejniki są chronione przed odkształceniami i uszkodzeniami.

Wraz ze wzrostem temperatury konsystencja zgęstniałego płynu przeciwzamrożeniowego staje się bardziej płynna, zwiększają się parametry płynności, chociaż w normalnym stanie są one o 15% niższe niż u tradycyjnego rywala – wody.

Nośnik ciepła jest dostarczany w dwóch wariantach: 1 – z temperaturą zamarzania w stanie nierozcieńczonym -65°C i drugi wariant -30°C

Skoncentrowany niezamarzający płyn można rozcieńczać zgodnie z instrukcją producenta, uwzględniając lokalne warunki klimatyczne. Aby uzyskać płyn o temperaturze zamarzania -30°C, rozcieńcza się go w połowie wodą; dla -20°C część płynu miesza się z dwiema częściami wody.

Większość płynów wytrzymuje do -65 stopni. Na większości terytoriów północy i strefy środkowej temperatura rzadko spada poniżej -35, dlatego płyn przeciwzamrożeniowy często rozcieńcza się wodą destylowaną, obniżając próg do -40.

Producenci wysokiej jakości roztworów sprawiają, że skład jest maksymalnie stabilny, dzięki czemu może on służyć do 5 lat. Po tym czasie konieczna będzie jego całkowita wymiana.

Aby osiągnąć te właściwości, trzeba było poświęcić niektóre zalety, którymi dysponuje woda:

• wydajność cieplna płynu niezamarzającego jest o 15% niższa, czasami może to pociągnąć za sobą konieczność instalacji dodatkowych grzejników lub sekcji;
• może zawierać substancje toksyczne, dlatego nie należy stosować płynu niezamarzającego w układach dwuobiegowych, gdzie skład może przedostać się do obiegu ciepłej wody;
• większa w porównaniu z wodą płynność, przez co konieczne jest stosowanie specyficznych uszczelnień, które mogą zapobiegać wyciekom;
• zwiększona lepkość, która będzie wymagać zastosowania mocniejszej pompy – zalecenia dotyczące doboru pompy i przegląd dziesięciu najlepszych modeli omówiliśmy tutaj;
• wyższy współczynnik rozszerzalności będzie wymagać montażu naczynia wzbiorczego o zwiększonej pojemności.

Przy stosowaniu wszystkich rodzajów płynów niezamarzających nie wolno wykonywać rozprowadzenia ogrzewania rurami ocynkowanymi, ponieważ w kontakcie z nimi płyn niezamarzający traci część początkowych korzystnych właściwości.

Należy pamiętać, że do napełniania obiegu grzewczego należy stosować skład produkowany celowo do systemów grzewczych. Płynu do silników samochodowych nie wolno używać w tym celu.

Zastosowanie płynów niezamarzających jako nośników ciepła wymusza wprowadzenie zmian w schemacie systemu grzewczego. Ze względu na lepkość płynu niezamarzającego, wolniej przekazuje on ciepło do urządzeń grzewczych, dlatego lepiej zwiększyć liczbę sekcji grzejników lub zakupić urządzenia o większej pojemności cieplnej.

Należy również zmniejszyć tarcie w rurociągach poprzez zastąpienie złączek analogami o jeden rozmiar większymi niż stosowane w obiegach wodnych.

Nowoczesne płyny niezamarzające, w zależności od składu, można podzielić na trzy główne rodzaje:

• glicerynowe;
• na bazie glikolu propylenowego;
• na bazie glikolu etylenowego.

Rozważmy każdy z nich osobno, aby dobrać najbardziej odpowiednią opcję do istniejącego sprzętu i warunków.

Wariant #3 – płyn niezamarzający na bazie glikolu etylenowego

Jeden z najpopularniejszych płynów niezamarzających zajmuje zaszczytne miejsce na półkach sklepowych dzięki najkorzystniejszej cenie wynikającej z prostego procesu produkcji.

Płyn zawiera około 4% dodatków, które zapobiegają pienieniu się glikolu etylenowego w wysokich temperaturach. Zawiera również inhibitory, które zapobiegają korozji na metalowych powierzchniach.

Ze względu na agresywność glikolu etylenowego, środek stosuje się tylko w rozcieńczonej postaci, aby chronić wnętrze rur i grzejników.

Glikol etylenowy jest agresywny w stosunku do rur, urządzeń i połączeń, toksyczny, ale ma dobre parametry cieplne.

Główną wadą glikolu etylenowego jest jego toksyczność. Minimalna ilość tej substancji w organizmie człowieka może spowodować poważne problemy zdrowotne. Dlatego cały system grzewczy musi mieć najwyższy stopień uszczelnienia.

Kolejną luką w stosowaniu glikolu etylenowego jest stała kontrola temperatury. Jeśli kocioł będzie podgrzewał płyn do temperatury bliskiej punktu wrzenia, skład zacznie się rozkładać z wytrąceniem stałego osadu i wydzielaniem kwasów, co działa destrukcyjnie na całe wyposażenie grzewcze.

Wskazany płyn niezamarzający nadaje się tylko do tych systemów, w których można dokładnie utrzymać reżim temperaturowy, ale nie wszystkie urządzenia kotłowe są wyposażone w taką możliwość.

Wariant #4 – płyn na bazie glikolu propylenowego

To bardziej nowoczesny płyn niezamarzający, który pozbył się niektórych wad glikolu etylenowego.

Zalety:

• nietoksyczny – w składzie znajdują się dodatki stosowane w przemyśle spożywczym;
• może być stosowany w systemach dwuobwodowych, ponieważ nawet przypadkowe domieszanie do obiegu pitnego nie zaszkodzi zdrowiu człowieka;
• wyższe właściwości cieplne;
• eksploatowany przez 10 lat;
• działają w obiegu grzewczym na zasadzie smarowania, co zmniejsza opór hydrauliczny w rurociągu i zwiększa sprawność systemu.

Jednak jednej wady nie udało się wyeliminować – jest to niekompatybilność z cynkiem. Specjalne dodatki tracą swoje właściwości podczas przepływu przez ocynkowane rury. Kolejną względną wadą jest dwukrotnie wyższa cena.

Wariant #5 – glicerynowy płyn niezamarzający

Glicerynowy antyfreez porównywany jest do wody, jako bliski idealnemu zestawowi właściwości, ale jednocześnie spotyka się z krytyką. Zdania są podzielone, dlatego warto omówić wszystkie aspekty.

Zwolennicy mieszaniny glicerynowej wskazują następujące zalety:

• rozwiązanie ekologiczne i bezpieczne;
• szeroki zakres temperatur roboczych – -30+100;
• przy zamarzaniu rozszerza się w minimalnym stopniu;
• nie jest agresywny wobec ocynkowanych rur i grzejników;
• jest tańszy od glikolu propylenowego;
• okres użytkowania 7-10 lat.

Wariant na bazie gliceryny nie jest wybuchowy i nie pali się. Istotną zaletą jest to, że praktycznie nie niszczy uszczelek.

Do składu antyfreezu na bazie gliceryny dodano syntetyczne dodatki, dzięki którym znacznie zmniejszono aktywność korozyjną cieczy.

Wśród przeciwników tego czynnika grzewczego krążą następujące argumenty:

• duża masa, co powoduje dodatkowe obciążenie rur;
• brak norm jakości dla mieszanin glicerynowych;
• przy przegrzaniu i odparowaniu wody traci swoje właściwości, zamieniając się w galaretowatą masę ze stwardnieniami;
• zwiększone pienienie;
• przy temperaturze powyżej 90 stopni może zacząć się rozkładać;
• niższa pojemność cieplna w porównaniu z glikolem propylenowym;
• z powodu zwiększonej lepkości przyczynia się do szybszego zużycia sprzętu.

Warto zauważyć, że w niektórych krajach, gdzie glikol etylenowy jest zakazany, w ogóle nie produkuje się glicerynowych czynników grzewczych. Ze względu na kontrowersje w stosowaniu cieczy glicerynowej, odpowiedzialność za jej użycie spoczywa w całości na właścicielu.

Antyfreez na bazie gliceryny – wariant z wieloma zaletami, ale cena i wysoka lepkość skłaniają do zastanowienia przed zakupem

Wariant #6 – nośnik ciepła do kotła elektrodowego

Ten typ urządzenia należy odnotować osobno, ponieważ kotły elektrodowe wymagają szczególnego rodzaju czynnika grzewczego. Ciecz jest podgrzewana w wyniku jonizacji pod wpływem prądu przemiennego.

Antyfreez musi mieć określony skład chemiczny, który byłby w stanie zapewnić trzy warunki: odpowiednie wartości oporu elektrycznego, przewodności elektrycznej i jonizacji.

Producenci kotłów elektrodowych udzielają własnych, ścisłych zaleceń dotyczących stosowania konkretnych marek czynnika grzewczego. Dlatego też należy bardzo starannie dobierać płyn niezamarzający, aby nie utracić gwarancji.

Każdy model kotła elektrodowego jest ograniczony do określonych marek czynnika grzewczego. W przypadku użycia innego składu producent zastrzega sobie prawo do niewypełniania zobowiązań gwarancyjnych.

Zalecenia dotyczące wyboru środka

Należy uwzględniać nie tylko charakterystyki czynników grzewczych dla systemu grzewczego, ale także konfigurację urządzeń, aby ogrzewanie było bezpieczne i efektywne.

Jeśli zdecydowali się Państwo na zastosowanie płynu niezamarzającego, przyjrzyjmy się warunkom, w których jego użycie jest wykluczone:

• brak w kotle regulatora temperatury grzania;
• przy stosowaniu uszczelek z lnianego pakułu z obróbką olejową;
• w obiegu grzewczym zastosowano rury, grzejniki, armaturę zaporową z powierzchnią ocynkowaną;
  -system grzewczy typu otwartego

Odparowanie wody z płynu niezamarzającego może zmienić jego właściwości, a opary glikolu etylenowego są toksyczne.

Przestrzeganie poniższych zasad pozwoli Państwu uniknąć szeregu problemów przy nieprawidłowym stosowaniu płynów niezamarzających:

• w miejscach uszczelek lniany pakuł należy posmarować pastą uszczelniającą;
• grzejniki sekcyjne należy rozebrać, aby wymienić uszczelki na uszczelki z teflonu lub paronitu;
• nie używać automatycznych odpowietrzników (do odpowietrzania nadmiaru powietrza lepiej zamontować zawory Mayewskiego do ręcznej regulacji);
• grzejniki i rury powinny mieć zwiększoną objętość i średnicę;
• obecność pompy cyrkulacyjnej o zwiększonej mocy;
• zamontować membranowe naczynie wzbiorcze o zwiększonej objętości.

Płyn niezamarzający wlewa się do systemu grzewczego dopiero po dokładnym przepłukaniu obiegu grzewczego, do którego lepiej stosować specjalne preparaty. Ze względów bezpieczeństwa wszystkich mieszkańców eksperci zalecają stosowanie glikolu propylenowego.

Kotła nie należy od razu po napełnieniu systemu czynnikiem grzewczym uruchamiać na pełną moc. Temperaturę należy podnosić stopniowo. Jest to konieczne, aby płyn niezamarzający uzyskał optymalne parametry robocze i rozszerzył się w granicach normy.

Aby wybrać odpowiedni czynnik grzewczy, należy uwzględnić właściwości rur, urządzeń kotłowych i inne czynniki.

Przy rozcieńczaniu płynu wodą nie można dopuścić do stężenia wyższego niż -20 stopni. Nadmiar wody spowoduje osadzanie się kamienia i zmianę właściwości roboczych glikolu. Rozcieńcza się tylko wodą destylowaną.

Jak określić objętość nośnika ciepła?

Najprostszym sposobem jest użycie wodomierza lub licznika przepływu wody. Taki znajduje się praktycznie w każdym domu lub mieszkaniu z centralnym zaopatrzeniem w wodę.

Przed rozpoczęciem pomiarów obieg grzewczy należy całkowicie opróżnić. Następnie odczytuje się wskazania licznika i rozpoczyna napełnianie systemu niewielkim ciśnieniem wody. Jest to konieczne, aby uniknąć pęcherzy powietrza, które zniekształcają odczyty.

Gdy rurociąg grzewczy zostanie napełniony wodą, należy ponownie odczytać wskazania wodomierza. Należy pamiętać, że 1 metr sześcienny to 1000 litrów, i zakupić odpowiednią ilość płynu.

Drugi sposób jest mniej wygodny, ale skuteczny, gdy nie ma licznika. Napełniony system opróżnia się przez pojemnik pomiarowy (zbiornik lub wiadro o określonej objętości). Ważne, aby nie pomylić się z liczbą wiader.

Inną metodą jest matematyczna. Jako dane wyjściowe przyjmuje się wartości objętości grzejników i naczynia wzbiorczego, średnic rur, objętość wymiennika ciepła kotła. Korzystając z prostych wzorów geometrycznych i arytmetycznych można obliczyć końcową objętość.

Szczegółowe przykłady obliczeń każdego z elementów systemu grzewczego omówiliśmy w poniższych artykułach:

• Obliczanie objętości rury: zasady obliczeń i reguły przeprowadzania obliczeń w litrach i metrach sześciennych
• Naczynie wzbiorcze do ogrzewania typu otwartego: budowa, przeznaczenie, główne rodzaje + porady dotyczące obliczania zbiornika

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Film zapozna z opinią specjalisty na temat tego, czy warto zmienić wodę na płyn niezamarzający:

Szczegółowa analiza cech napełniania systemu grzewczego czynnikiem grzewczym i zalecenia dotyczące prawidłowego uruchomienia systemu w następnym filmie:

Przedstawione fakty ukazują pełny obraz informacyjny dla każdego właściciela, który decyduje się na wybór czynnika grzewczego. Będzie wiedział, jaki płyn jest mu potrzebny, jakie warunki są niezbędne do jego użytkowania i jak je stworzyć.

Jaki płyn krąży w Państwa systemie grzewczym? Dlaczego wybrali Państwo właśnie ten czynnik grzewczy i czy są Państwo zadowoleni z jego eksploatacji? Prosimy podzielić się opinią w sekcji komentarzy.

Czy dopiero określają się Państwo z rodzajem czynnika grzewczego i nie znaleźli odpowiedzi na swoje pytania w tym artykule? Prosimy zadawać pytania w komentarzach – postaramy się pomóc.