Nośnik ciepła dla systemów grzewczych: przeznaczenie,

Nośnik ciepła dla systemu grzewczego jest środkiem przenoszenia energii z miejsca jego wytwarzania do grzejnika. Mówimy o systemach ogrzewania wody, więc rozważymy tylko płyny. W artykule przeczytasz o cechach zastosowania różnych rodzajów chłodziwa do ogrzewania.

Nośnik ciepła w systemach ogrzewania budynków

Cel

Czynnik chłodzący do ogrzewania jest niezbędnym elementem, bez którego działanie systemu jest zasadniczo niemożliwe.

Wcześniej osoba stosowała bezpośrednią metodę podgrzewania z powodu otwartego ognia: w mieszkaniu znajdowało się palenisko, w którym paliło się drewno opałowe. Z biegiem czasu cywilizacja zniosła taką metodę jako niebezpieczną i niewygodną, ​​a palenisko przeniosło się do pieca kotłowego, a sam kocioł znajdował się w oddzielnym pomieszczeniu w domu lub na zewnątrz.

Jednak takie przegrupowanie wymagało wynalezienia sposobu przekazywania ciepła na odległość, a tutaj widzimy pojawienie się czegoś takiego jak chłodziwo: substancja zdolna do magazynowania energii cieplnej do transportu z kotłowni do końcowego użytkownika. Pierwszym chłodziwem stosowanym przez człowieka było powietrze.

Z biegiem czasu systemy ogrzewania pomieszczeń uległy poprawie, a ostatecznie pojawiły się kontury wody z wymiany ciepła. Od tego czasu woda jest głównym rodzajem środka do transportu energii cieplnej do ogrzewania budynków mieszkalnych i publicznych.

Obecnie zakres używanych środków rozszerzył się, ale w przypadku systemów domowych najczęściej spotykana woda pozostaje. W lokalnych i autonomicznych sieciach często stosuje się mieszaniny składające się z wody, płynu niezamarzającego i kompleksu dodatków, które zmniejszają korozyjność środowiska.

Zwróć uwagę! Nośnik ciepła jest najważniejszym elementem ogrzewania, którego właściwości zależą od wielu parametrów decydujących. Dlatego wybór nośnika ciepła powinien być traktowany poważnie i odpowiedzialnie, jak to tylko możliwe.

Podstawowe parametry i wymagania

Aby lepiej zrozumieć wymagania, które musi spełnić przewoźnik ciepła, należy wziąć pod uwagę jego pełny cykl pracy:

• Nośnik ciepła do ogrzewania wlewa się do systemu, składający się z wymiennika ciepła kotła, rury zasilającej, grzejników, zbiornika wyrównawczego i rury powrotnej;
• Spalanie paliwa lub elementu grzejnego podgrzewa wodę w wymienniku ciepła, i rozpoczyna naturalny lub wymuszony obieg wokół konturu;
• Ponieważ układ jest zamknięty, nowa część substancji natychmiast wchodzi w miejsce cieczy, która opuściła wymiennik ciepła., który również nagrzewa się i wchodzi do rurociągu;
• Woda doprowadzana do grzejników, gdy czynnik grzewczy oddaje swoją energię do środowiska z powodu przenoszenia ciepła, promieniowania i konwekcji;
• Poprzez przewód powrotny ochłodzona ciecz powraca do wymiennika ciepła i proces się powtarza.;
• Aby zrekompensować rozszerzalność cieplną, w systemach grzewczych stosuje się zbiornik wyrównawczy. typ otwarty lub zamknięty.

Oczywiście, aby scharakteryzować przenośnik energii, ważny jest taki wskaźnik, jak zdolność do akumulacji ciepła. Jeśli wyciągniemy analogię z transportem samochodowym, będzie to nośność maszyny, w naszym przypadku parametr ten nazywamy pojemnością cieplną.

Nie będziemy analizować różnych cieczy, ale zauważmy, że woda wyróżnia się najwyższą pojemnością cieplną wszystkich cieczy (nie licząc stopów).

Jednak parametry nośnika ciepła układu grzewczego nie są ograniczone przez pojemność cieplną, chociaż jest to bardzo ważny wskaźnik. Takie cechy, jak temperatura przejść fazowych od jednego stanu skupienia do drugiego, to znaczy temperatura wrzenia i temperatura krzepnięcia, również mają silny wpływ na ogrzewanie.

Zwróć uwagę! Woda jest praktycznie idealna do ogrzewania budynków mieszkalnych i użyteczności publicznej, pod warunkiem, że w okresie zimowym panuje ciągłe ogrzewanie. Jednak w przypadku autonomicznych systemów działających w trybie krótkoterminowym, zamarzanie wody jest obarczone pęknięciem rur i awarią systemu.

Ponadto należy pamiętać, że ciecze wykazują takie zachowanie w warunkach spadku temperatury:

• wraz ze wzrostem temperatury rozszerzają się;
• a gdy upadną, zwężają się;
• ale kiedy spada poniżej punktu przejścia do fazy krystalicznej, objętość zaczyna ponownie rosnąć, a woda wykazuje tutaj nienormalnie wysoką ekspansję - do 9%.

To sprawia, że ​​używanie rur w wodzie w warunkach możliwego zamrożenia jest niebezpieczne i niebezpieczne, jedynym ratunkiem jest odprowadzenie chłodziwa, które jest obarczone zwiększoną korozją ścian.

Maksymalna temperatura jest ograniczona normami ognia i bezpieczeństwa traumatycznego, więc nie ma sensu ogrzewać chłodziwa powyżej 95 - 110 stopni. Pod tym względem woda nam pasuje, ale aby uniknąć wrzenia, wskaźnik ten jest czasem zwiększany przez dodanie różnych zanieczyszczeń.

Kolejnym ważnym parametrem jest lepkość i napięcie powierzchniowe płynu. Ponieważ nasz system jest zamkniętą pętlą z połączonymi zbiornikami ciśnieniowymi, musimy wziąć pod uwagę prawa i procesy hydrauliczne. Aby zapewnić normalną cyrkulację czynnika przy danej prędkości, konieczne jest pokonanie oporu hydraulicznego rurociągu, który jest wprost proporcjonalny do lepkości.

Zwróć uwagę! Im niższa lepkość, tym łatwiej pompa porusza chłodziwo wokół konturu. Wpływa to bezpośrednio na wydajność systemu i koszty energii pompy.

Z reguły lepkość jest ograniczona przez taki parametr, jak prędkość chłodziwa w systemie grzewczym. Nie powinna być niższa niż 0,2 - 0,3 m / s.

Zdecydowana większość rur wykonana jest ze stali walcowanej, dlatego ważne jest uwzględnienie takiego wskaźnika cieczy, jak korozyjność i sztywność.

Woda sama w sobie nie jest niebezpiecznym środkiem, jednak w obecności tlenu i różnych zanieczyszczeń może powodować znaczne uszkodzenia materiału ścianek naczynia. Problem ten rozwiązuje się za pomocą zestawu środków, który nazywa się uzdatnianiem wody.

Ilość chłodziwa w systemie grzewczym określa się za pomocą obliczeń. Uproszczone obliczenia chłodziwa w systemie grzewczym wyglądają następująco: objętość kotła + objętość urządzeń grzewczych + objętość wody w rurach + ilość cieczy w zbiorniku wyrównawczym.

Pierwsze dwa parametry są określone przez paszport produktów, ilość substancji w zbiorniku nie zależy od nas, a objętość rurociągu jest obliczana według wzoru:

V =? * R? * L * 1000, gdzie:

• ? = 3,14;
• R jest promieniem rury w metrach;
• L to długość rurociągu.

Wreszcie, nie możemy ignorować faktu, że system ogrzewania jest położony w budynkach mieszkalnych i publicznych, gdzie ludzie są stale. Oznacza to, że nośnik ciepła musi być akceptowalny z punktu widzenia bezpieczeństwa pożarowego, toksykologicznego i chemicznego.

Podsumowując wszystko, co zostało powiedziane.

Płyn chłodzący musi spełniać następujące wymagania:

1. Mają wysoką pojemność cieplną i przewodność cieplną;
2. Mieć dopuszczalny zakres temperatur fazy ciekłej;
3. Mają niską lepkość i wystarczające napięcie powierzchniowe;
4. Posiada niską korozyjność i obojętność chemiczną;
5. Ciecz powinna być tak bezpieczna dla ludzi jak niepalna i nietoksyczna.

Zwróć uwagę! Rygorystyczne wymagania dotyczące składu i właściwości chłodziwa ograniczają listę substancji stosowanych dość mocno: z reguły jest to woda destylowana / woda z kranu lub woda z dodatkiem środka przeciw zamarzaniu i dodatków.

Gatunek

Woda

Woda jest jednym z najczęściej używanych rodzajów płynów do przenoszenia ciepła w systemach grzewczych. Wynika to z jego niezwykle rozpowszechnionego, niedrogiego i taniego.

Ale to nie wszystkie zalety:

• Woda ma najwyższą pojemność cieplną i wystarczająco wysoką przewodność cieplną;
• Płynność wody można przypisać substancjom o niskiej lepkości;
• Substancja jest całkowicie bezpieczna dla ludzi i środowiska;
• Faza ciekła ma dopuszczalny zakres temperatur;
• Działanie korozyjne oczyszczonej wody jest dość niskie;
• Nie płonie, nie eksploduje, nie wchodzi w niebezpieczne reakcje.

Zwróć uwagę! Woda destylowana i demineralizowana może być nazywana idealnym chłodziwem, ale istnieje wiele wad, które zmuszają nas do poszukiwania sposobów optymalizacji właściwości tej substancji.

Głównym brakiem wody jest jego zdolność do zamarzania w ujemnych temperaturach z gwałtownym rozszerzeniem, w wyniku czego naczynia systemu pękają. Oznacza to, że ogrzewanie powinno działać sprawnie w zimie, co nie zawsze jest dopuszczalne.

Inną właściwością wody jest zdolność rozpuszczania większości związków chemicznych, zwłaszcza soli i minerałów. W rezultacie, gdy temperatura zmienia się, związki te wytrącają się i osadzają się w postaci płytki na ściankach rury, zmniejszając ich luz i zmniejszając przewodność cieplną ścian kilkakrotnie.

Zwróć uwagę! Aby zwalczyć niedogodności, wodę miesza się z różnymi substancjami - środkiem przeciw zamarzaniu, dodatkami, dodatkami. Możesz zrobić to sam, lub możesz kupić gotowy produkt.

Antifreeze

Antifreeze to płyn chłodzący przeciw zamarzaniu z pakietem dodatków antykorozyjnych i zmiękczających. Najbardziej powszechny i ​​dostępny kompleks na bazie glikolu etylenowego.

Dodatek glikoli znacząco obniża temperaturę krystalizacji mieszaniny, a zakres fazy ciekłej rozszerza się do wartości od - 30 do + 130 stopni. Jednocześnie, nawet przy zamrażaniu, wzrost objętości nie przekracza 1,5%, co jest bezpieczne dla materiałów konstrukcyjnych.

Zastosowanie środka przeciw zamarzaniu zmniejsza szybkość korozji metali o dwa rzędy wielkości lub więcej, ale istnieje pewna toksyczność glikolu etylenowego. Bardziej nowoczesny i mniej toksyczny jest glikol propylenowy, którego właściwości fizyczne są podobne do glikolu etylenowego, ale cena tej substancji jest dwa razy wyższa.

Innym bezpiecznym składnikiem środka przeciw zamarzaniu jest gliceryna. Stosowanie gliceryny spożywczej jest całkowicie bezpieczne dla ludzi i materiałów systemu grzewczego.

Wady środka przeciw zamarzaniu obejmują ich wyższą lepkość i niższe napięcie powierzchniowe. Wymaga to specjalnych wymagań dla pomp obiegowych, zaworów, uszczelek i innych elementów systemu.

Produkty o najwyższej jakości produkowane są przez takie firmy, jak Clariant, Arteco, BASF, DOW Chemical.

Zwróć uwagę! Aby zrozumieć, w jaki sposób wybrać chłodziwo, konieczne jest określenie trybu pracy ogrzewania w zimie: woda nadaje się do stałej pracy, a do pomieszczeń z okazjonalnym wykorzystaniem (domki letniskowe, domki letniskowe, pensjonaty itp.) Lepiej nadaje się środek przeciw zamarzaniu.

Wniosek

Wiele parametrów systemu grzewczego zależy od wyboru nośnika ciepła, dlatego należy go wybrać na etapie projektowania. Najczęściej stosowany kran lub woda destylowana, a także środek przeciw zamarzaniu z pakietem dodatków. Film wideo pomoże Ci nie pomylić się z wyborem płynu chłodzącego.