Теплоноситель на основе пропиленгликоля: как используется

Особенности использования для отопления

Теплоноситель пропиленгликоль заливается в систему, в соответствии техническими показателями. Перед применением антифриза следует провести ряд подготовительных действий:

• слить жидкость с системы, промыть все контуры с помощью каустической соды, убрать все отложения и ржавчину;
• выполнить уплотнение всех соединений, включая врезки и сгоны;
• удалить и заменить все содержащие цинк детали.

После этого можно заполнять систему раствором пропиленгликоля. При этом спусковой кран в самой нижней точке рекомендуется держать открытым. Такое действие позволит сразу увидеть, когда тепловые контуры полностью заполнятся. После наполнения система проверяется на отсутствие протечек и осуществляется пробный запуск отопительного оборудования.

Критерии выбора

Материалы радиаторов должны совмещаться с химическим составом теплоносителя При определении вида учитывается рабочая температура, при которой энергоноситель существует определенное время без разложения. Свойства жидкостей описаны и позволяют сделать выбор присадки по характеристикам отопительной системы.

Учитываются показатели:

• теплоемкость показывает объем энергоносителя, который обеспечит нужное тепло за единицу времени;
• коррозионная активность говорит о необходимости выбора труб и батарей и о невозможности применения с некоторыми материалами;
• вязкость определяет скорость передвижения жидкости, влияет на протечки, коэффициент передачи тепла, показатель меняется при нагревании или охлаждении;
• показатель смазывания ограничивает использование некоторых материалов и конструкций разных механизмов, контактирующих с продуктом.

Описание пропиленгликоля

Для редко посещаемого дачного дома лучше использовать незамерзающую жидкость Вещество активно используется в отопительных контурах по причине нетоксичности и безопасности. Представляет собой вязкую жидкость без цвета со свойственным запахом, которая применяется во многих отраслях хозяйствования.

Свойства жидкости:

• раствор выдерживает без изменения состояния температуры от -40 до +100°С, для чистой субстанции рабочие параметры в диапазоне -60 — +185°С;
• вещество содержит до 5% карбоксилатов, защищающих внутренность трубы от разрушения;
• в состав гликоля для отопления вводят антикоррозионные, противонакипные и стабилизирующие добавки.

Плотность пропиленгликоля меньше, чем у глицерина и этиленгликоля, но больше аналогичного показателя этанола. Вязкость субстанции больше, чем у спиртов и этиленгликоля, особенно в условиях холода. Производится вещество из окиси пропилена методом гидратации при +160 — +200°С под давлением в 1,6 Мпа.

Реакция протекает в вакууме, в процессе выделяется:

• пропиленгликоль – 85%;
• дипропиленгликоль – 13%;
• трипропиленгликоль – 2%.

Вред и токсичность для организма

По международной классификации пропиленгликоль является добавкой E1520. Это значит, что он протестирован на протяжении долгого времени и его вред для организма не выявлен. Но это касается только при употреблении внутрь.

Пропиленгликоль используется при изготовлении обычных и электронных сигарет. А их курение и парение приводит к раку легких и развитию сердечно-сосудистых заболеваний. Ученые не выяснили, какой именно компонент вызывает эти болезни.

Вполне возможно, что виноват никотин или другие вещества, смолы. Но может быть так, что вдыхание паров пропиленгликоля является негативным фактором. Поэтому при работе с ним и его растворами рекомендуется соблюдать технику безопасности.

Пропиленгликоль

Самым надёжным, безопасным и современным теплоносителем является продукт на основе пропиленгликоля. Применяться в мире начал с 60-х годов прошлого века. В ведущих странах Европы уже 20 лет используют данный антифриз как основной теплоноситель. В нашей стране на долю пропиленгликоля приходиться всего 5%. По своим физическим свойствам он очень близок к этиленгликолю. Замерзание наступает при температуре 60 0 С. Коэффициент теплового расширения всего на 5% превышает аналогичный показатель воды.

При использовании пропиленгликоля, надо принимать в расчёт следующие факторы:

Вязкость

Принимая во внимание повышенную вязкость по сравнению с водой,при проектировании системы отопления необходимо подбирать циркуляционный насос повышенной производительности. Это обеспечит нормальную скорость передачи тепла от отопительного котла к радиаторам отопления.

Химические свойства

По своим химическим свойствам этот антифриз близок к этиленгликолю. Перед началом его использования, необходимо удостовериться в том, что на выбранном оборудовании, возможно применять данный теплоноситель. В противном случае, можно повредить котёл и систему отопления в целом. Применение резиновых уплотнителей, а также пакли, тоже не представляется возможным.

Заполнение системы. Для того,чтобы заполнить контур отопления пропиленгликолем, необходимо применить подпиточный насос. В самой низшей точке системы отопления, необходимо предусмотреть место для присоединения подпиточного насоса. Заполнять систему необходимо медленно. При этом, все воздушные клапаны должны быть открыты. Такой способ заполнения поможет избежать закупорки системы воздухом.

Положительные факторы:

1. Предохраняет систему от порывов при замерзании. При замерзании объем увеличивается всего на 0,1% (теплоноситель на этиленгликоле – примерно 1,5%). Сливать из системы в зимнее время теплоноситель не требуется.
2. При использовании абсолютно не токсичен и безопасен для человека.
3. По своим показателям имеет максимальный, после воды, уровень безопасности. Не опасен даже при вдыхании паров длительное время.
4. Благодаря смазывающим свойствам предотвращает коррозию металлических частей системы отопления, снижает гидродинамическое сопротивление и способствует улучшению работы вторичного контура насоса.
5. Хорошие теплофизические свойства.
6. При использовании не образуется накипи.
7. Обладает бактерицидными и стерилизующими свойствами.
8. Пропиленгликоль не горюч и взрывобезопасен.

Отрицательные факторы – значительно высокая цена, в сравнении с другими видами теплоносителей.

Теплоноситель для системы отопления

Современный теплоноситель имеет сложный набор составных химических элементов. Известные незамерзающие жидкости используемые в отопительных системах, основываются на трех фундаментальных составляющих. Соответственно каждая жидкость наделена разными свойствами и характеристиками. Основное различие технических характеристик представленных марок, определяют наполнители, на основе которых замешан теплоноситель:

— этиленгликоль; — пропиленгликоль; — глицерин.

Выпускается теплоноситель в виде концентрата или часто предлагается немного дороже, готовый к применению, без дополнительного обогащения водой. Производители предлагают качественный антифриз. Благодаря умеренной концентрации и грамотным пропорциям много-атомного спирта, хороший теплоноситель не “разъедает” резиновые прокладки насосного оборудования. Отмечается полное отсутствие негативного воздействия на полипропиленовые или металлопластиковые трубы.

Российский рынок предлагает незамерзающие жидкостис огромным разнообразием марок от различных, как отечественных, так и зарубежных производителей. В простонародье “незамерзайка” встречается под наименованиями: «Теплый Дом», «Диксис», «Thermagent Eco», «Thermos Eco», «ТеплоДом» «Antifrogen N» и множество других. Как правило, антифризы имеют разный цвет, повторяя практически всю гамму радужной палитры: зеленый, синий, желтый, красный и даже розовый.

Эксплуатационные моменты

Готовый раствор пропиленгликоля для устройств обогрева обладает более низкой теплопроводностью и теплоемкостью чем вода. Поэтому при использовании вещества часто возникает необходимость добавления количества батарей в помещении. Также может требоваться замена отопительного оборудования.

Чтобы продуктивно использовать антифриз на основе полипропилена для отопительной системы следует учитывать некоторые эксплуатационные рекомендации:

• в связи с высокой вязкостью данного теплоносителя нужно устанавливать трубопровод с диаметром не менее 25 миллиметров, а также подбирать достаточно мощный циркулирующий насос;
• для металлических труб следует применять антифриз с присадками, препятствующими образованию коррозии;
• ежегодно использовать аэрометр для проверки концентрации основного реактива;
• использовать расширительный бачок не менее чем на 10 литров;
• обеспечить свободный доступ ко всем соединениям отопительного оборудования на случай устранения протечек;
• делать замену теплоносителя пропиленгликоль через каждые пять эксплуатационных сезонов;
• использовать и регулярно контролировать грязеуловители для систем отопления.
• при замене антифриза осуществлять полную промывку теплового оборудования.

Замену теплоносителя на основе пропиленгликоля нужно делать через каждые 5 сезонов

При необходимости смешивания данного теплоносителя нужно учитывать, что раствор хорошо совмещается с жидкостью на основе глицерина, пропиленгликоля или этиленгликоля. При этом берется во внимания вид входящей в состав присадки, так как некорректное соединение разных добавок может стать причиной снижения технических характеристик антифриза.

Благодаря многочисленным достоинствам пропиленгликоль считается одним из лучших теплоносителей для отопительного оборудования. Но чтобы обеспечить эффективный рабочий процесс системы обогрева на несколько лет подряд следует при его использовании соблюдать все технические и эксплуатационные требования.

Одним из самых распространенных теплоносителей на сегодняшний день является пропиленгликоль для систем отопления, который осуществляет процесс теплообмена и считается наиболее безопасным и нетоксичным веществом.

Специальный раствор изготавливается из равных частей пропиленгликоля и воды, то есть в пропорции приблизительной один к одному. В его составе присутствует небольшое количество карбоксилатных присадок — в пределах 5% от общего объема.

Благодаря подобному составу жидкость способна выдерживать температуры от +100 до -40 градусов, что делает ее самым надежным теплоносителем в условиях столь переменчивого климата.

Динамическая вязкость водного раствора глицерина

Вязкость водного раствора глицерина приводится в таблице в диапазоне температур смеси от нуля до ста градусов Цельсия и концентрации глицерина от 10% до 70%. Примечательно, что добавление всего лишь 10% (по массе) глицерина в воду позволяет повысить динамическую вязкость раствора на ~30%.

Вязкость водного раствора глицерина (содержание в процентах по массе)
Температура	10%	20%	30%	40%	50%	60%	70%
оС	μ, Па • с	μ, Па • с	μ, Па • с	μ, Па • с	μ, Па • с	μ, Па • с	μ, Па • с
2,44•10-3	3,44•10-3	5,14•10-3	8,25•10-3	14,6•10-3	29,9•10-3	76,0•10-3
20	1,31•10-3	1,76•10-3	2,5•10-3	3,72•10-3	6,0•10-3	10,8•10-3	22,5•10-3
40	0,826•10-3	1,07•10-3	1,46•10-3	2,07•10-3	3,10•10-3	5,08•10-3	9,4•10-3
60	0,575•10-3	0,731•10-3	0,956•10-3	1,30•10-3	1,86•10-3	2,85•10-3	4,86•10-3
80	–	–	0,69•10-3	0,918•10-3	1,25•10-3	1,84•10-3	2,9•10-3
100	–	–	–	0,668•10-3	0,91•10-3	1,28•10-3	1,93•10-3

Сфера применения

Пропиленгликоль достаточно востребован в современной промышленности. Изготовленные на его основе теплоносители широко используются не только для отопительных систем, а также в качестве антифриза для вентиляционного и кондиционирующего оборудования.

Безопасность вещества позволяет применять его для жилых и общественных зданий. При этом заливать антифриз можно в конструкции из различных материалов, включая резину, алюминий, сталь, медь или чугун. Исключением является оцинкованное покрытие.

Область применения в промышленности пропиленгликоля достаточно обширна:

• фармацевтика;
• табачное производство;
• изготовление пищевой продукции;
• автомобильная и авиационная отрасль;
• нефтегазовая промышленность;
• косметология, парфюмерия;
• медицина.

Использование пропиленгликоля включает животноводство и сельское хозяйство. Его практикуют для повышения качества корма, а также для продления срока хранения овощных культур. В химическом производстве вязкое вещество применяют в процессе изготовления полиуретанов, растворителей для красок, пластмасс или полимеров.

Пропиленгликоль. Производство теплоносителей и хладагентов.

Охладитель пива, молока, вина

Пропиленгликоль применяется для охлаждения пива, вина, молока и других жидкостей. Охлаждение осуществляется методом принудительной циркуляции, как правило, 30% водного раствора пропиленгликоля по змеевикам. Преимуществом пропиленгликоля перед водой, этиленгликолем и раствором солей в воде заключается в том, что из-за не токсичности пропиленгликоля продукт можно применять даже после небольших утечек пропиленгликоля через неплотности системы. Присутствие 0,25% пропиленгликоля не влияет на вкус. Концентрация пропиленгликоля 30% позволяет довести температуру охладителя до -12,8oС; вода же позволяет понизить температуру лишь до 1,1oС.

Пропиленгликоль автоматически смазывает элементы охлаждающей системы.

Охладитель в производстве

Охлаждение пропиленгликолем обеспечивает повышенную вторичную безопасность при нарушении циркуляции теплоносителя, техногенных катастрофах, промышленных авариях и ошибках персонала. Перевод охладителей на раствор пропиленгликоля не требует доработок самой системы циркуляции. При переходе от воды или рассола к пропиленгликолю необходимо только очистить систему от кальциевых осадков и хлоридов. Правильная чистка системы и контроль гликольного раствора обеспечивает безопасную работу.

Было также зарегистрировано уменьшение расхода энергии для подачи охладителя.

Антифриз для автомобилей

Использование водного раствора пропиленгликоля в автомобилях в качестве теплопередатчика от двигателя к радиатору обеспечивает не только устойчивость к замерзанию до –59oС и защиту окружающей среды при постоянных утечках в результате неисправностей или регламента, но и защиту пассажиров, ремонтного персонала и водителей от отравлений этиленгликолем (более распространенным в тосолах ядовитым веществом), не говоря о снижении износа подвижных узлов за счет высоких смазывающих свойств пропиленгликоля и увеличения срока службы неподвижных деталей за счет низкой коррозионной агрессивности пропиленгликоля.

Теплоноситель для строений с автономной системой отопления и тепловых станций

Использование пропиленгликоля в качестве теплоносителя позволяет обезопасить жилище, людей и животных по вторичным признакам техногенных катастроф и факторов (пожар, землетрясение, авария и нарушение правил эксплуатации теплоснабжения), продлевает срок службы системы индивидуального теплоснабжения из-за низкой коррозионной агрессивности пропиленгликоля и не замерзания при низкой температуре. Стойкость к пониженным температурам особенно важна в условиях крайнего севера и при зимних внеплановых перерывах в работе теплоснабжения, а затраты на качественный теплоноситель предпочтительнее, чем расходы на ремонт дорогостоящего оборудования.
Создание комплексов с замкнутой системой термообеспечения, использующиеся, например в гостиничных загородных комплексах, пансионатах и базах отдыха требуют применения высоконадежных, экологически чистых теплоносителей, выдерживающих большие энергетические перегрузки, обладающих, как высокими показателями теплоемкости и теплопроводности, так и высокими показателями антикоррозионности, долговечности, термостойкости к кристаллизации и хорошими смазочными свойствами. Именно такими свойствами обладают теплоносители на водной основе пропиленгликоля.

Применение в системах кондиционирования и вентиляции

Применение пропиленгликоля в данной сфере дает неоспоримые преимущества, т.к. температура застывания чистого продукта: от -60 до -77oС . При испарении воды из теплоносителя/хладоносителя система в безопасности в то время как этиленгликоль замерзает при 13oС. Водные растворы с концентрацией пропиленгликоля 60% замерзают при температуре около -70oС.

При аварийном разливе теплоносителя на основе пропиленгликоля его достаточно собрать мокрой тряпкой, в то же время, при проливе этиленгликоль содержащих теплоносителей рекомендуется менять или плитку, или деревянный пол и утеплитель, впитавший ядовитый этиленгликоль.

Особенности использования пропиленгликоля

Пропиленгликоль имеет температуру замерзания −60 °C, а закипает при 187,4 градусах. Температурный диапазон жидкой фазы составляет 247 °C (у воды всего 100 градусов). Такой разброс температур нужен не всегда, поэтому применяют растворы.

Пропиленгликоль полностью растворяется в воде. Водяные растворы имеют рабочий температурный диапазон в зависимости от концентрации (см. таблицу ниже). Чем больший процент пропиленгликоля, тем ниже температура замерзания и дороже теплоноситель.

На основе вещества изготавливают многокомпонентные теплоносители. В их состав могут также входить:

• Смягчители воды;
• Ингибиторы;
• Средства против пенообразования;
• Присадки для восстановления поверхностей;
• Антикоррозийные добавки;
• Абсорбенты.

Пропиленгликоль не отличается обильным парообразованием. Поэтому в случае утечки нет необходимости полностью заменять теплоноситель в системе. Его можно дозаправлять.

Срок хранения пропиленгликоля и его растворов составляет 5 и более лет при условии хранения в герметичной таре, при температуре на более +55 градусов. срок хранения теплоносителей на его основе зависит от состава компонентов. Он указывается на упаковке или в спецификации.

Попиленгликоль в бочках по 200 литров.

Преимущества и недостатки пропиленгликоля как теплоносителя

Наглядно выявить преимущества и недостатки пропиленгликоля можно, если сравнить его с водой (которая тоже является жидкостью-теплоносителем в некоторых отопительных системах):

• плотность двухатомного спирта 1037 кг/м³, а это больше чем у воды (1000 кг/м³): разница на 3,7%;
• вещество начинает кипеть при +187 °С, а вода при +100 °С, разница — 87%;
• спирт замерзает при -60 °С, вода уже при 0 °С;
• удельная теплоёмкость равна 2483 Дж/(кг·К), почти в 2 раза ниже, чем у воды (4,187 Дж/(кг·К));
• теплопроводность – 0,218 Вт/(м·К), что в три раза ниже, чем у воды 0,6 Вт/(м·К);
• динамическая вязкость спирта – 56 мПа·с, в восемьсот раз больше, чем у воды (0,894 мПа·с).

Из этого перечня можно сделать несколько выводов.

• Плотность пропиленгликоля выше, чем у воды, поэтому статическая нагрузка и давление в отопительной системе также возрастут.
• Высокий показатель температуры кипения в +187 °C – не такое уж и преимущество. Удельная теплоёмкость пропиленгликоля в два раза ниже, чем у воды. Значит, довести до кипения эти две жидкости можно одинаковым количеством тепла. Их температура достигнет своей крайней точки практически одновременно, только вода будет бурлить при +100 °C, а спирт – при +187 °C.
• Температура замерзания пропиленгликоля заметно ниже. Помимо этого он практически не расширяется при охлаждении, и этим не выводит из строя систему отопления.
• Низкий показатель удельной теплоёмкости — явное преимущество, отсюда быстрый прогрев системы отопления, однако, пропиленгликоль способен накопить мало тепла – а это уже недостаток.
• Высокая динамическая вязкость добавит нагрузку на циркуляционный насос, который перемещает теплоноситель по трубам и радиаторам.

Впрочем, в некоторых ситуациях пропиленгликоль лучше справится со своими задачами, чем вода:

• если не пользоваться водной системой отопления зимой и не сливать воду, система может выйти из строя (при этом даже после полного слива вода все равно останется в трубах, вызывая коррозию) — а пропиленгликоль можно использовать круглый год и не сливать в зимний период;
• антифриз, который изготовлен на основе из пропиленгликоля, не вызывает коррозию и не образует накипь.

Недостатки у таких антифризов тоже есть:

• стоимость выше, чем у воды;
• необходима полная замена жидкости раз в пять лет;
• в системе отопления не должно быть деталей, которые содержат цинк — пропиленгликоль быстро их растворяет;
• пропиленгликоль крайне текучий, он может проникнуть через мелкие соединения в системе отопления.

Как заполнить систему

Проще всего заполнить теплоносителем открытую систему отопления. В расширительный бак заливается теплоноситель и под действием собственного веса распределяется по системе.

Важно! Перед началом заполнения необходимо открыть все краны Маевского для выхода воздуха из контура. Закрытую систему заполняют либо самотёком, либо с помощью погружного насоса

Закрытую систему заполняют либо самотёком, либо с помощью погружного насоса.

Самотеком

Чтобы закачать жидкость в отопительную систему самотёком, проделайте следующие шаги:

1. Найдите самую высокую точку. Скорее всего, это будет какой-либо газоотводчик, который потребуется снять.

2. Подключите к точке входа шланг, идущий от водопровода, или налейте воду в бочку, поднимите её выше уровня входа и заливайте в систему.

   Этим же способом заливают и антифриз. Если работаете с этиленовой «незамерзайкой», обязательно наденьте респиратор и защитные перчатки. Если вещество попало на ткань или на другие материалы, их утилизируют. Когда из сливного крана потечёт вода, это будет означать, что система заполнена.

После этого создайте в системе нужное давление:

1. Ко входу присоедините шланг длиной около 150 см (вход выбирайте так, чтобы была возможность видеть манометр). Установите в этой точке обратный клапан и шаровой кран.
2. Заполните шланг теплоносителем, направляя его вверх. С помощью переходника подсоедините к шлангу автомобильный насос, откройте кран и закачайте теплоноситель внутрь системы. Когда почти все содержимое шланга закачается в систему, перекройте кран и повторите все заново.
3. Предыдущий пункт повторяйте до достижения требуемой отметки давления.

Заполнение с помощью погружного насоса

Намного быстрее закачивается теплоноситель с помощью погружного насоса малой мощности. Подключите прибор к самой низкой точке (она не должна совпадать с точкой слива).

Подключите насос с установкой шарового крана и обратного клапана, еще один шаровой кран установите в точке слива.

Налейте теплоноситель в резервуар, опустите туда насос и включите его (при этом все воздухоотводчики должны быть открыты). Чтобы не допустить закачки воздуха, следите за уровнем жидкости и при необходимости доливайте её в ёмкость.

Следите за манометром — движение его стрелки будет означать, что система уже заполнилась. Закройте вентиль и воздухоотводчики. Пусть насос работает до того момента, пока давление не поднимется до нужного уровня.

После этого выключите насос, закройте кран и откройте воздухоотводчики, в том числе и на батареях. Воздух выйдет, а давление немного опустится. Снова включите насос и доведите давление до нужной отметки, затем опять спустите воздух. Повторяйте до тех пор, пока воздух не перестанет выходить из отводчиков.

Включите циркуляционный насос и снова стравите воздух. Если давление не изменится, значит, система готова к работе.

Достоинства и недостатки

Чтобы не образовывалась накипь, пропиленгликоль смешивают с дистиллированной водой В воде при температуре свыше +75°С разлагаются карбонаты, откладывается накипь. Пропиленгликоль ингибирует процесс коррозии, идеально, если вещество добавляется в дистиллированную жидкость.

Преимущества применения энергоносителя с присадками:

• предохраняет отопительный контур и приборы от разрыва при морозе, замерзание происходит медленно с постепенным кристаллообразованием;
• замерзшее вещество в трубах получает рабочую консистенцию при запуске отопительного агрегата;
• второй по экологической безопасности теплоноситель после воды, длительное вдыхание паров, проглатывание, попадание на кожу не опасно;
• при контакте с отделкой пола и стен не повреждает материалы;
• способствует быстрому нагреву и медленному охлаждению системы;
• снижает гидравлическое сопротивление и улучшает функционирование помпы в обратной ветке;
• снижает потребление электричества при прокачке энергоносителя, благодаря невысокой плотности.