Как заполнить систему отопления закрытого типа антифризом

Обогрев индивидуального дома — одно из основных условий для долговременного проживания в нем жильцов, от его нормального функционирования и конструктивного устройства зависит уровень комфорта нахождения людей в помещениях, удобство обслуживания и финансовые расходы на топливо. Для предотвращения негативных последствий при аварийных ситуациях в морозы, связанных с отключением электроэнергии и замерзанием воды в системе, в роли теплоподающей среды выступают незамерзайки, при этом потребителю следует знать, как заполнить систему отопления закрытого типа антифризом.

Незамерзайки относят к препаратам, имеющим ограниченный срок службы, при работе трубы, теплообменные приборы и арматура постепенно накапливают загрязнения. Поэтому в период эксплуатации приходится многократно сливать и наполнять контур незамерзающим составом после промывки или временного вывода из эксплуатации трубопроводов и ветвей теплых полов, котла, батарей.

Рис. 1 Узлы закрытой системы

Виды индивидуальных систем отопления

В частных жилых зданиях монтируют два типа систем для отопления, от их конструктивного исполнения зависит, как залить теплоноситель.

Открытая самотечная

В домах высотой не более двух этажей при установке для обогрева помещений только теплообменных радиаторов, обычно устраивают самотечную отопительную систему с баком большой емкости вверху. Круговая циркуляция теплоносителя по контуру происходит самотечным путем за счет выталкивания холодными водными массами нагретой в котле менее плотной горячей воды. Трубопровод прокладывают с некоторым уклоном в сторону котла с таким расчетом, чтобы жидкость из обратной линии поступала в нагреватель самотеком.

Отопительная магистраль имеет только одну открытую для внешнего доступа точку в виде расширительного бачка, через него обычно и производят залив антифриза в систему отопления дома. После испарения или утечек долить воду можно также через бак. Не исключен вариант и нижней заливки теплового носителя в гравитационную систему через вмонтированный в самую нижнюю точку трубопровода сливной патрубок с запорным шаровым краном. Однако при таком способе придется подавать жидкость с напором, для чего понадобится специальное водонапорное оборудование – электронасос или его аналог ручного типа, опрессовочный аппарат.

Рис. 2 Конструкции гравитационной и закрытой систем

Закрытая

В зданиях большой этажности при наличии протяженных обогревательных контуров теплых полов, самотечная система не справится с большими объемами прокачки теплового носителя и высокими гидравлическими сопротивлениями линии. В этих случаях для обеспечения движения потока жидкости по длинному трубопроводу в магистраль добавляют циркуляционный электронасос (для теплых полов ставят еще один дополнительный агрегат), контур закрывают и вместо открытого накопительного бачка монтируют герметичный гидроаккумулятор.

Залив воды в систему отопления закрытого типа производят через спускной патрубок внизу трубопровода, для создания требуемого водного напора в линии тепловой носитель подают электронасосом или опрессовщиком.

Рис. 3 Сравнительная таблица параметров воды и гликолей

Статья по теме:
Схема закрытой системы отопления с принудительной циркуляцией. В отдельной статье подробно рассказывается про закрытую систему отопления, ее элементы, дается схема для самостоятельного проектирования и монтажа!.

Сравнение воды и незамерзаек

Заполнение системы отопления водой — наиболее популярный способ по следующим причинам:

Вода — общедоступный и бюджетный вид теплового носителя, она является природным источником, поэтому ее применение экологично и безопасно.
Наивысшая теплоемкость воды в 4200 Дж/кг∙К приводит к тому, что она долго подогревается и отдает тепловую энергию. Данное свойство позволяет транспортировать ее на большие расстояния с низкими потерями тепловой энергии.
В сравнении с иными теплоносящими жидкостями, вязкость воды в 1,006 м2/с∙10-6 при 20 °С является самой низкой и падает с увеличением температуры нагрева. Указанный фактор приводит к снижению гидравлического сопротивления при ее перемещении по трубопроводу и соответственно к увеличению КПД отопления.
Температурный коэффициент линейного расширения воды довольно низок, относительно температуры 0 °С при +80 °С она повышается в объеме всего лишь на 2,8%.
Вода нейтральна по химсоставу и не оказывает разрушающего действия на широко применяемые в бытовых коммуникациях трубопроводы из термопластов — обычного, сшитого, термостойкого полиэтилена, полипропилена или их разновидностей с алюминиевой оболочкой – металлопластов.
К недостаткам воды относят коррозионное влияние на металлы и присутствие в составе солей, которые при нагревании образует накипь, снижающую КПД оборудования и приводящую к засорам, выходу из строя теплопередающих элементов (ТЭНов). Чтобы избежать негативного воздействия накипи, вместо обычной контур заполняют дистиллированной водой.
Главный недостаток воды, при котором вместо нее производят залив антифриза в систему отопления дома — ее высокая температура кристаллизации в 0 °С. При сильном охлаждении водной среды образуется лед с малой плотностью, вырастающий в объеме приблизительно на 10%. Это приводит к разрыву замерзших со льдом труб, теплообменных батарей, узлов котельного оборудования.

Рис. 4 Температуры кристаллизации водных растворов незамерзающих жидкостей

Чтобы избежать замерзания воды при аварийных ситуациях, в нее добавляют антифризы, имеющие следующие отличительные особенности:

Незамерзайки обладают на 10% более низкой тепловой емкостью, поэтому их применение приводит к снижению КПД обогрева.
Вязкость антифризов 5 — 7 раз больше водной, это означает, что для их проталкивания по трубам понадобится большая мощность электронасоса, а гидравлическое сопротивление возрастет.
Незамерзайки обладают более высокой текучестью, чем вода, поэтому при их эксплуатации может понадобиться замена прокладок или уплотнений на стыках трубопроводов и подключенной арматуры другими более плотными материалами.
Тепловое расширение гликолей в 1,5 раза выше воды, поэтому может понадобиться гидроаккумулятор с большей рабочей емкостью камеры.
Заводские незамерзайки обычно рассчитаны на 5 лет (сезонов отопления), после чего их состав подвержен разложению с выпадением осадка. Если вовремя не произошла замена теплоносителя в системе отопления (время утилизации определяют по изменению цветовой окраски гликоля), в контуре вместе с трубами, котлом и батареями может появиться труднорастворимый осадок.
Большинство гликолей функционируют до +115 °С, однако рабочую температуру не рекомендуется повышать более +70 °С. От перегревания их состав распадается с образованием труднорастворимого осадка.
Существенное преимущество гликолей относительно воды — отсутствие расширения материала при кристаллизации, препарат превращается в подвижную шугу прежнего объема, которая при нагревании снова переходит в жидкое состояние.
В состав многих антифризов входят присадки, понижающие вспенивание и их коррозионную активность — это существенно уменьшает количество ржавчины при нахождении их в магистралях с металлическими трубами и арматурой.
После слива отработанных незамерзаек одна из проблем — их утилизация.
Один из главных недостатков антифризов — отказ в обслуживании по гарантии многими фирмами-производителями котлов при заливке в их оборудование любого вида незамерзаек.

Как определяется периодичность замены теплоносителя?

Замена теплоносителя должна осуществляться в следующих ситуациях:

Плановое мероприятие – истек срок службы антифриза, который составляет не более 5-6-ти лет, независимо от его типа, производителя и прочих факторов;
Имело место нарушение правил эксплуатации – в систему доливали воду, попала грязь при обслуживании, ее сильно перегрели или не использовали долгое время;
Старая сеть с естественной циркуляцией модернизируется – производится установка нового оборудования, труб.

Также необходимо следить в процессе работы системы за рабочими показателями. Первыми признаками накопления отложений внутри теплообменников и труб является произвольное повышение давления, снижение эффективности, теплоотдачи при повышении расхода энергоносителя, неравномерный прогрев радиаторов. Важно вовремя определить даже незначительные отклонения в работе, поэтому периодически нужно контролировать показания манометра, термометров, расходомеров. Это позволит избежать аварийных замен оборудования.

В нашей компании решением проблемы занимаются опытные профессионалы, поэтому замена теплоносителя с комплексной чисткой проводится в течение одного рабочего дня даже в разгар отопительного сезона.

Антифризы для отопления и их особенности

В настоящее время наибольшей известностью у рядового потребителя пользуется несколько видов незамерзаек, обычно их реализуют в пластиковых канистрах емкостью 10, 20 или 50 литров. На упаковке указана предельная отрицательная температура раствора, он может быть использован в готовом виде или перед применением в него добавляют воду, руководствуясь специальными таблицами (зависимость температуры кристаллизации от объема антифриза в жидкости имеет нелинейный характер).

В состав любых незамерзаек входит активное вещество с различным процентным содержанием (обычно около 60 — 65%), дистиллированная или деионизированная вода (30 — 35%), присадки, ингибиторы коррозии (3 — 4%).

Рис. 6 Стоимость 10 л упаковки этиленгликолей

Этиленгликоль

В торговой сети реализуют этиленгликоль красного цвета в канистрах по 10 и 20 литров с точкой замерзания -30 или -65 °С. Препарат имеет сладкий вкус, является ядовитым при проникновении в человеческий организм, длительное вдыхание паров этиленового гликоля также может вызвать кратковременное расстройство здоровья.

Ядовитый этиленгликоль допускается эксплуатировать в закрытых контурах, где он при испарении не сможет оказать вредное влияние на человеческое здоровье. Эксплуатационный срок этиленового гликоля 5 лет, перед применением препарат разводят водой до концентрации, предполагающей получение нужной точки замерзания.

Пропиленгликоль

Незамерзайка из полипропилена зеленого цвета с дополняющим коммерческим наименованием ЭКО в отличии от своего этиленгликолевого аналога не только не ядовита, но и служит добавкой в пищевые продукты. Пропиленгликоль выпускают в одинаковой с этиленгликолем таре с температурой замерзания -20, -30 или -40 °С, его цена почти в 2 раза выше этиленгликолевого аналога.

По своим физическим параметрам (текучести, тепловому расширению, точке кристаллизации) пропиленгликоль близок к этиленгликолям за исключением вязкости, которая больше в 2 раза. Пропиленгликоль можно без опасений использовать как в открытых, так и закрытых отопительных контурах.

Рис. 7 Пропиленгликоли в упаковке по 10 кг и их цена

Глицерин

В продаже можно встретить незамерзайки на основе глицерина с температурой кристаллизации по цене, чуть выше или равной стоимости этиленгликоля, основные свойства препарата:

Глицерин безвреден, его используют в закрытых и открытых системах.
При превышении температурного предела в 115 °С глицерин разлагается с выделением ядовитого газа.
Если содержание водной составляющей в растворе уменьшается, глицерин начинает пригорать и разлагаться.
Обладает высокой вязкостью.
Оказывает меньшее коррозионное воздействие на металлические детали, чем вода, благодаря введению в состав ингибиторов ржавчины.
Подвержен вспениванию, которое убирается введением состав специальных присадок.
Раствор глицерина имеет повышенную текучесть, требует применения плотных паронитовых или тефлоновых уплотнителей.
Его температурная неустойчивость затрудняет настройку котла.
Разлагается со временем с образованием труднорастворимого осадка и химически активных компонентов, отрицательно воздействующих на металлы.
Препарат запрещен к использованию в странах Евросоюза.

С учетом вышеизложенных особенностей глицерина, его не рекомендуется использовать в контурах отопления — это не принесет существенной экономии финансовых средств, а устранение возникших с его применением проблем может вылиться в значительно более крупную сумму.

Рис. 8 Глицериновые незамерзайки

Расчет объема антифриза

При покупке дорогих незамерзаек чтобы не переплачивать деньги перед тем, как заполнять систему отопления, следует знать требуемый объем теплоносителя. Самый простой способ его точного определения — накачать в магистраль воду с напором в 1 — 1,5 бара, а затем ее слить и измерить полученное количество. К массе жидкости можно добавить 10% на завоздушивание, испарение теплового носителя.

Если экспериментальная заливка для определения требуемого объема теплового носителя по каким-либо причинам неосуществима, можно воспользоваться простой формулой сложения объемов основных узлов системы: радиаторных теплообменников, котла, емкости расширительного бачка и трубопровода:

V (системы) = V (котла) + V (бачка) + V (батарей) + V (труб)

Рабочий объем котла и расширительного бака узнают из паспортных данных на оборудование, представленных производителем. Аналогичным образом из инструкции по эксплуатации определяют емкость радиаторов, умножая показатели одной секции на их количество. При отсутствии, утере паспортов на котел, гидроаккумулятор или радиаторные теплообменники, необходимую информацию получают из интернет-источников.

Объем рабочего тела в трубопроводе определяют умножением площади его сечения на длину по общеизвестной формуле:

V (объем) = S (площадь) х L (длина), где

S (площадь) = 3,14 (число пи) х R2 (радиус в квадрате).

Рис. 9 Пример расчетных данных для нахождения объема

Как заполнить систему отопления закрытого типа антифризом

Перед заливкой незамерзайки в трубы проводят ряд подготовительных операций. К ним относят сливание отработанного теплового носителя, промывание труб и оборудования, приобретение антифриза и вспомогательных водоподающих агрегатов.

Выбор незамерзайки

Перед тем, как заполнить систему отопления в частном доме антифризом, приобретают нужный реагент с учетом его физических характеристик, показателей качества, стоимости и отзывов о производителе.

Так как все популярные незамерзайки на основе этилен- и пропиленгликоля выпускают из импортного сырья, стоимость их будет относительно высока. Чтобы не нести лишние расходы, в закрытый контур лучше заливать этиленовый гликоль, в открытом достойной альтернативы пропиленгликолю нет.

Следует отказаться от выбора более дешевых аналогов в виде автомобильных незамерзаек, к примеру общеизвестный Тосол производится по абсолютно иной морально устаревшей технологии советских времен, чем его современные гликолевые аналоги, поэтому абсолютно неприемлем в контуре отопления. Тосол имеет совершенно иные присадки, рассчитанные на работу в радиаторах автомобилей и бесполезные в отопительном контуре, его эксплуатационный срок существенно ниже гликолей и препарат придется менять с более высокой периодичностью.

Представленные в торговой сети незамерзающие жидкости отечественного производства изготавливают из импортируемых реагентов, поэтому их стоимость примерно равна, также все они имеют срок использования в 5 лет и типовые температуры кристаллизации состава в -30 или -65 °С, реже встречается товар с температурой замерзания -20 °С, -40 °С.

Собственникам, использующим незамерзайки, хорошо известны такие бренды, как Thermagent, Sintec, Sintoil производства компании Обнинскоргсиинтез, торговые марки Dixis, Теплый дом от фирмы Форвард групп, Hot Blood от ВинтХим. Все перечисленные продукты имеют приблизительно одинаковую стоимость и идентичные параметры.

Глицериновые

Отзывы о теплоносителях данной группы наиболее противоречивые, от самых восторженных и до резко негативных.

Положительные характеристики глицериновых антифризов:

Полная безопасность для человеческого организма и природной среды. Это самый безопасный теплоноситель для системы отопления из всех антифризов.
Значительная широта диапазона рабочих температур. Нижняя граница кристаллизации – 30 градусов, температура закипания – как и у воды (иногда — выше). Замерзание глицерина не сопровождается его расширением. Повышение температуры не только разжижает, но и полностью восстанавливает все характеристики вещества.
Стойкость к цинку. В этом плане он единственный в своем роде среди остальных антифризов.
Не наблюдается агрессивных воздействий на уплотняющие прокладки системы.
Абсолютная пожарная безопасность.
Перед заливкой глицериновых антифризов отопительную систему можно особо не промывать, даже если перед этим в нее было залито другое вещество.
Долговечность. Если соблюдать правила эксплуатации, теплоносители этого типа способны прослужить до 10 лет.
Уровень теплотехнических характеристик здесь сопоставим с пропиленгликолем. При этом глицериновые теплоносители дешевле на 20-25%.

Недостатки глицерина:

Устаревшая версия. Глицериновые антифризы являются наиболее «древними»: именно в целях улучшения их эксплуатационных характеристик и были разработаны все вышеперечисленные вещества.
Высокая плотность и вязкость. Насосы испытывают значительные затруднения, перекачивая глицериновый теплоноситель по отопительному контуру. Как результат, износ оборудования происходит на порядок быстрее.
Низкая теплоемкость. В этом плане глицерин уступает не только воде, но и пропиленгликолю.

Особого рассмотрения достойны термостойкость и экологическая безопасность вещества:

По достижению температуры +90 градусов наблюдается значительное вспенивание глицерина. Для уменьшения такого эффекта обычно применяют специальные присадки.
Тот же температурный уровень запускает процесс химического распада жидкости. В результате выпадения твердое вещество постепенно наслаивается внутри труб, а выделяемый газ акролеин имеет весьма неприятный запах, являясь слабым канцерогенным веществом.
При перегревании из глицерина испаряется вода, что делает жидкость очень вязкой. В результате этого она теряет свои характеристики, превращаясь в желеобразное вещество уже при температуре +15 градусов. Понятное дело, что нормальная работы отопительной системы в таких условиях невозможна.

Как показали исследования, основным компонентном поддельных теплоносителей антифризов для системы отопления чаще всего выступает именно глицерин. Это объясняется его дешевизной, что дало идею недобросовестным производителям использовать материал вместо пропиленгликоля, выдавая свою продукцию за экологичные пропилен-гликолевые антифризы высокого качества

Поэтому, приобретая незамерзающие теплоносители, необходимо проявлять некоторую осторожность, требуя сертификаты качества. Следует заметить, что в Европе теплоносители на основе этиленгликоля давно сняты с производства, однако к глицерину тамошние компании возвращаться не спешат.