Виды теплоносителей для газовых котельных

Николай Логанов

Должность: Специалист по электромонтажу

Опыт работы: 8 лет

Системы отопления и ряд производственных технологических процессов предполагают передачу тепловой энергии от источника к потребителям, которые нередко находятся на значительном удалении. Для решения этой задачи применяются теплоносители. Жидкость или пар нагревается в котлах, поступает через трубную систему к теплообменникам или отопительным приборам, где отдает тепло.     

1. Требования к теплоносителю для газовых котельных
2. Виды теплоносителей для газовых котельных

Требования к теплоносителю для газовых котельных 

К теплоносителям для систем отопления предъявляют следующие требования:

• Безвредность. Теплоноситель должен быть нетоксичен, не выделять вредных веществ при рабочих температурах.
• Достаточная теплоемкость. Величина характеризует способность среды поглощать и отдавать тепло. Среды с высокой теплоемкостью переносят больше тепловой энергии при небольшом объеме, обеспечивают ее равномерное распределение.
• Совместимость с материалами всех элементов системы отопления: котлами, трубами, отопительными приборами (теплообменниками). Теплоноситель не должен быть химически агрессивным к элементам котла и тепловой сети.

Кроме того, рабочая среда не должна быть склонна к кристаллизации, окислению, обладать достаточной текучестью.

Рассмотрим виды теплоносителей, достоинства и недостатки каждого. 

Виды теплоносителей для газовых котельных 

В системах на базе газовых котлов применяют подготовленную воду, пар, глицерин, этилен- или пропиленгликоль, растворы на их основе и другие среды.

Вода 

Самый распространенный теплоноситель — вода. Она обладает низкой вязкостью и высокой теплоемкостью, не токсична. Такой теплоноситель обходится дешевле остальных.

Плюсы

• Относительно низкая химическая активность. Вода — один из агентов коррозии, однако срок службы стальных теплообменников, труб и радиаторов в системах с таким теплоносителем составляет около 20 лет, медных и латунных элементов — от 30 лет.
• Высокая теплоемкость. Для нагрева 1 кг жидкости на 1°C требуется 4183 Дж. Относительно небольшой объем воды способен переносить значительное количество тепла.
• Низкая вязкость. Вода обладает высокой текучестью, для обеспечения циркуляции в небольших и средних системах не требуется высокое давление и мощные насосы.
• Высокий коэффициент теплоотдачи. При оптимальной скорости потока вода относительно быстро отдает тепло воздуху в отапливаемых помещениях.

Минусы

• Замерзание при 0°C. При кристаллизации вода расширяется и разрывает трубы, радиаторы и теплообменник котла. Если не планируется использовать систему отопление в холодный сезон, требуется слить теплоноситель из системы.
• Необходимость подготовки. Соли жесткости, которые содержатся в воде, выпадают в нерастворимый осадок. Отложения в трубной системе, теплообменнике котла и радиаторах уменьшают условный проход, ухудшают теплопередачу. При содержании солей кальция и магния 3–4 мг-экв/л требуется система водоподготовки.
• Ускоренная коррозия при значительном содержании растворенного воздуха. Вода растворяет кислород и другие газы, содержащиеся в воздухе. Первый вызывает появление ржавчины и разрушает стальные элементы котла и системы отопления. В крупных котельных обязательно устанавливают деаэраторы для удаления растворенного воздуха.

Благодаря своим достоинствам вода широко используется как в централизованных теплосетях с системой подпитки, так и в автономном отоплении с газовыми котлами.   

Пар 

Водяной пар применяется в промышленных системах теплоснабжения с барабанными газовыми котлами.  

Плюсы

• Перенос значительного количества тепла за счет высокой температуры и конденсации в теплообменниках и радиаторах.
• Низкая плотность, обеспечивающая простоту транспортировки.
• Быстрый нагрев радиаторов или теплообменников.

Минусы

• Сложности регулирования температуры.
• Шум при перемещении пара по трубам.
• Опасность при прорыве пароходов.
• Высокая температура радиаторов.

Для отопления многоквартирных жилых домов и общественных зданий пар не используется по соображениям безопасности. Область применения этого теплоносителя – промышленные котельные для технологических нужд.

Солевые растворы 

Растворы на основе солей щелочных и щелочноземельных металлов применяются в основном в технологические системах.  

Плюсы

• Высокая теплоемкость и низкая вязкость, сравнимая с водой.
• Низкая температура замерзания, жидкость не изменяет свойства до −30°C.
• Отсутствие образования пены.

Минусы

• Ускорение коррозии элементов котла и системы отопления.
• Склонность к кристаллизации.

Готовые теплоносители на основе соляных растворов содержат ингибиторы, замедляющие химические реакции, и вещества, образующие защитную пленку на внутренних стенках труб, теплообменников и отопительных приборов, а также вещества, препятствующие появлению нерастворимого осадка.       

Высокотемпературные органические теплоносители (ВОТ) 

Представляют собой синтетические и минеральные масла. Рабочая температура таких теплоносителей составляет 150–400°C.

Плюсы

• Низкая химическая активность. Органические теплоносители инертны к материалам котлов и систем нагрева.
• Сохранение жидкого состояния при значительных минусовых температурах. ВОТ могут применяться при −50…−60°C.
• Небольшой коэффициент температурного расширения. Такие теплоносители незначительно увеличивают объем при нагреве. Это позволяет применять жидкости в системах, рассчитанных на небольшое давление.

Минусы

• Склонность к окислению. Ряд масел разлагается при перегреве на газообразные и твердые соединения.
• Относительно высокая стоимость. ВОТ гораздо дороже воды и пара.
• Пожароопасность. Температура воспламенения некоторых составов составляет около 300°C, что сравнимо с рабочими значениями.
• Риск загрязнения. Класс экологической опасности ВОТ — III–IV, при утечках значительных объемов требуется проведение очистных мероприятий.

Высокотемпературные органические теплоносители применяют в производственных технологических процессах нефтеперерабатывающей, химической, лакокрасочной промышленности, котлах-утилизаторах.  

Глицериновые растворы 

Растворы на основе глицерина широко используют как в автономных отопительных, так и в промышленных системах отопления с газовыми котлами.

Плюсы

• Диапазон рабочих температур до −30 до +105°C.
• Безопасность для людей и окружающей среды.
• Высокая теплоемкость.
• Совместимость со всеми металлами, из которых производят теплообменники и другие элементы котлов и систем отопления.

Минусы

• Разложение при перегреве.
• Относительно высокая вязкость.
• Склонность к образованию пены.

Из-за относительно высокой стоимости глицериновые теплоносители обычно применяют в автономных котельных, работающих на локальные системы отопления или технологического обогрева.   

Водно-гликолевые смеси 

В качестве теплоносителей применяют растворы этилен- и пропиленгликоля. Жидкости универсальны, их применяют в промышленных и отопительных системах с газовыми, электрическими, твердотопливными котлами.  

Этиленгликоль

В зависимости от концентрации, рабочие температуры составов на основе этиленгликоля составляют −15… −65°C.

Плюсы

• Низкая температура замерзания.
• Относительно небольшое расширение при нагреве.
• Температура кипения выше 100°C.
• Химическая нейтральность.

Минусы

• Относительно высокая плотность.
• III класс опасности (умеренно опасные вещества).
• Склонность к образованию пены.
• Необходимость замены каждые 5–7 лет.

Кроме этиленгликоля и воды теплоносители содержат добавки, уменьшающие негативные свойства. Растворы используют в промышленных и автономных отопительных котельных.

Пропиленгликоль

Рабочие температуры растворов пропиленгликоля составляют −40…+100°C. Физические свойства таких теплоносителей аналогичны составам на основе этиленгликоля.   

Плюсы

• Совместимость со всеми видами материалов систем отопления (кроме оцинкованных металлов).
• Экологическая безопасность.
• Возможность применения в двухконтурных газовых котлах, где возможен контакт с питьевой водой.

Минусы

• Высокая цена относительно этиленгликоля и воды.
• Ограниченный срок службы.
• Повышенная вязкость.

Область применения пропиленгликолевых теплоносителей аналогична растворам этиленгликоля.

Если вас интересуют электромонтаж, слаботочные работы, автоматизация крупных газовых котельных, обращайтесь в компанию «Невал». Мы работаем в Москве и Московской области. Все подробности можно узнать по номеру: +7 (495) 133-65-32.