Portador de calor para el sistema de calefacción: agua o anticongelante.

El contenido del artículo

• Requisitos para un refrigerante ideal
• Portador de calor – agua
• Portador de calor – anticongelante
• Cómo elegir el refrigerante óptimo

En términos de su prevalencia, los sistemas de calefacción con circulación de un refrigerante líquido batieron todos los récords: su popularidad continua se debe en gran parte al duro clima invernal de Rusia. Los sistemas de calentamiento de líquidos incluyen una amplia gama de equipos, que incluyen calderas, intercambiadores de calor, estaciones de bombeo y, a menudo, muchos kilómetros de tuberías. El funcionamiento correcto del complejo de calefacción depende directamente de las características del refrigerante, por lo tanto, qué tipo de líquido se usa mejor en esta capacidad y por qué?

Requisitos para un refrigerante ideal

Debe tenerse en cuenta de inmediato: no existe tal refrigerante. Cualquiera de los existentes realiza regularmente sus funciones solo en un cierto rango de temperatura, ir más allá del cual conduce a cambios dramáticos en sus características de calidad..

El portador de calor está obligado a transferir la máxima cantidad de calor por unidad de tiempo con una mínima pérdida de calor. La viscosidad del refrigerante tiene un efecto grave en su bombeo dentro del sistema de calefacción, por lo tanto, cuanto menos viscoso es, mejor.

El refrigerante no debe tener un efecto corrosivo en una variedad de materiales estructurales de tuberías y dispositivos de calefacción; de lo contrario, la elección de estos materiales estará estrictamente limitada. Además, la capacidad lubricante de ciertos refrigerantes impone restricciones sobre el material estructural de las bombas de circulación y otros mecanismos en contacto con ellos..

Desde el punto de vista de la seguridad doméstica, el refrigerante debe tener ciertas características (seguras) en cuanto a toxicidad, temperatura de ignición del líquido y erupción de sus vapores..

Y el último: el líquido utilizado como portador de calor debe ser asequible o, en el caso de un costo alto, mantener sus características y volumen durante mucho tiempo durante el funcionamiento en el sistema de calefacción..

Portador de calor – agua

De todos los líquidos que existen en la Tierra en estado natural, el agua tiene la mayor capacidad calorífica: en promedio 1 kcal / (kg deg), es decir, si un kilogramo de agua se calienta a 90 ° C y se enfría en un radiador de calefacción a 70 ° C , entonces entrarán 20 kcal de calor en la habitación calentada por este radiador.

Este líquido tiene una alta densidad (917 kg / m³), disminuyendo con el calentamiento o el enfriamiento. Por cierto, el agua es el único líquido natural que se expande tanto cuando se calienta como cuando se enfría..

Las características ecológicas y toxicológicas del agua superan a las de cualquier fluido de transferencia de calor sintético: una fuga accidental del sistema de calefacción no creará problemas para la salud de los hogares, a menos que llegue directamente al cuerpo humano. Y en caso de una fuga de este tipo, es muy fácil restaurar el volumen original de agua: solo necesita agregar la cantidad requerida al tanque de expansión abierto del sistema de calefacción de circulación natural.

En términos de costo, el agua también está fuera de competencia, ya que no existe un portador de calor más barato y asequible..

Sin embargo, este refrigerante tiene una serie de desventajas: el agua ordinaria, es decir, en su estado natural, contiene oxígeno y sales, lo que provoca la corrosión interna de los elementos del sistema de calefacción, así como el crecimiento excesivo de sus paredes con incrustaciones, lo que reduce la transferencia de calor y el volumen interno de los dispositivos de calefacción..

La forma más sencilla de ablandar el agua es bien conocida por todos: térmica (hirviendo), usando un recipiente de metal sin tapa. En el curso del tratamiento térmico, parte de las sales se depositarán en el fondo del tanque y el dióxido de carbono se eliminará del volumen de agua. Por cierto, cuanto mayor sea el área del fondo del tanque de ebullición, más sales se pueden eliminar del agua; las sales se depositarán en el fondo en forma de incrustaciones. La desventaja del método térmico es que solo los bicarbonatos de calcio y magnesio inestables pueden eliminarse del agua de esta manera, y sus compuestos estables permanecerán..

El método químico o reactivo es más efectivo, le permite transferir las sales contenidas en el agua a un estado insoluble. Para su implementación, se utilizan cal apagada, carbonato de sodio u ortofosfato de sodio; la introducción de los dos primeros reactivos en el volumen de agua provocará la formación de un precipitado de carbonato, el último, un precipitado de ortofosfatos de magnesio y calcio. Al final de la reacción química, el precipitado formado se elimina mediante filtración de agua. El último reactivo, el ortofosfato de sodio, proporciona el mejor ablandamiento del agua, pero su uso requiere una dosificación precisa..

El agua destilada es la más adecuada para los sistemas de calefacción, ya que está completamente libre de impurezas. Su único inconveniente es que hay que gastar dinero en la compra, el costo de un litro de agua destilada será de unos 14 rublos. Antes de verter agua destilada en el sistema de calefacción, es necesario enjuagar bien los dispositivos de calefacción, las tuberías y la caldera con agua corriente, y lavar tanto el sistema utilizado anteriormente como el recién instalado; en cualquier caso, habrá contaminación dentro de él..

Puede utilizar agua pura o de lluvia, ya que contiene mucha menos sal que el grifo, el pozo o el artesiano..

El único inconveniente del agua utilizada como portador de calor es que a temperaturas inferiores a 0 ° C se congelará, expandirá y provocará graves daños en el sistema de calefacción. Y, por lo tanto, los propietarios que operan de manera irregular un sistema de calefacción durante la estación fría, además de vivir en áreas donde los cortes de energía son especialmente frecuentes, otro grupo de fluidos de transferencia de calor es más adecuado: los anticongelantes..

Portador de calor – anticongelante

La no congelación, vertida en el circuito de calefacción, le permite resolver por completo la amenaza de congelación del sistema en la estación fría: las bajas temperaturas para las que está diseñado este anticongelante no cambian su estado físico. Los anticongelantes pueden garantizar el transporte de energía térmica dentro del sistema de calefacción, no provocan procesos corrosivos ni depósitos de sarro..

La principal cualidad de los anticongelantes es que no se endurecen hasta ciertas temperaturas extremadamente bajas, en el caso del curado, no se expanden como el agua y no destruyen los elementos del sistema de calefacción, sino que se convierten en una masa gelatinosa, cuyo volumen no cambia. En otras palabras, si se aumenta la temperatura del anticongelante congelado, volverá de un estado similar a un gel a un estado líquido sin ninguna consecuencia para el circuito de calefacción..

Los fabricantes introducen aditivos adicionales en la composición del anticongelante para aumentar la vida útil del sistema de calefacción: inhibidores de corrosión y depósitos minerales, que eliminan los focos de corrosión y las incrustaciones en los sistemas que han estado en funcionamiento durante muchos años. Al elegir anticongelante, debe tenerse en cuenta que su composición no es universal: los aditivos que contiene están diseñados para ciertos materiales estructurales y aleaciones, la elección incorrecta causará corrosión electroquímica o, por ejemplo, la destrucción de los materiales poliméricos utilizados en la construcción del sistema de calefacción..

Como regla general, se producen anticongelantes, diseñados para dos temperaturas extremadamente bajas: hasta -65 y hasta -30 ° C. Si es necesario, puede cambiar la concentración de la composición saturada a la deseada, de la proporción de una parte de agua destilada a dos partes de anticongelante (por ejemplo, si un litro de anticongelante del primer tipo, diseñado para una temperatura más baja, se diluye con 0.5 litros de agua, entonces dicha composición funcionará hasta – 30 ° C).

La composición química del anticongelante está diseñada para 10 temporadas de calefacción o 5 años de funcionamiento, después de lo cual se debe reemplazar todo el volumen de anticongelante..

En comparación con el agua, los anticongelantes no solo tienen ventajas, sino también desventajas:

• la capacidad calorífica de los dispositivos anti-congelación es un 15% menor, es decir, emiten peor calor;
• su viscosidad es al menos dos veces más alta, lo que requiere la introducción de potentes bombas de circulación en el sistema de calefacción;
• una mayor expansión volumétrica durante el calentamiento, se requieren un expansomat (tanque de expansión de tipo cerrado) y radiadores de calefacción, cuya capacidad es 50-60% mayor que sus contrapartes utilizadas en sistemas con un portador de calor de agua;
• la fluidez es un 50% superior a la del agua, es decir, las conexiones desmontables en un sistema con anticongelante deben sellarse con mucho cuidado;
• Los anticongelantes a base de etilenglicol son tóxicos para los seres humanos, por lo que dicho anticongelante solo se puede utilizar en calderas de circuito único..

Para las necesidades domésticas, es decir, para los sistemas de calefacción de casas privadas, los anticongelantes se producen a base de dos tipos de polioles: etilenglicol (monoetilenglicol) y propilenglicol. Las composiciones basadas en el primer tipo de polioles son más comunes y más baratas que las basadas en propilenglicol caro, pero son muy tóxicas: cuando se ingieren, 350 mg de etilenglicol son suficientes para causar daños graves a la salud e incluso causar la muerte. Trabajar con anticongelantes que contienen etilenglicol requiere una protección obligatoria de la piel, el sistema respiratorio y los ojos..

Durante el funcionamiento, los anticongelantes a base de etilenglicol son especialmente sensibles al sobrecalentamiento, con cualquier aumento de temperatura, incluso a corto plazo, por encima del límite establecido por el fabricante para una marca determinada de anticongelante, se produce la descomposición térmica del poliol y los aditivos en el anticongelante, se forman sedimentos insolubles y ácidos. Los sedimentos, si llegan a la superficie de los elementos calefactores, forman depósitos de carbón, lo que perjudica el intercambio de calor a nivel local y provoca un sobrecalentamiento con la formación repetida de lodos, etc. Los ácidos formados como resultado de la descomposición del etilenglicol reaccionan químicamente con los metales estructurales del sistema de calefacción, provocando múltiples focos corrosión. Como resultado de la descomposición de los aditivos, las propiedades protectoras del refrigerante, previamente proporcionado por él para el material de las juntas de las juntas desmontables, se reducen drásticamente y, con una alta fluidez, esto provocará inmediatamente una fuga. Además, el sobrecalentamiento aumenta la formación de espuma del anticongelante que, a su vez, arrastra aire al sistema de calefacción. Por las razones descritas, es necesario controlar cuidadosamente la temperatura de calentamiento de las calderas y el sistema de calefacción, sin embargo, no todos los modelos de calderas lo permiten..

Cabe señalar que el etilenglicol entra en una reacción química con el zinc: para usarlo en un sistema de calefacción en el que los anticongelantes de este grupo actúan como refrigerante, los elementos estructurales y dispositivos con galvanizado interno no tiene sentido, ya que todo su revestimiento se destruirá por completo durante casi una temporada de calefacción..

Los anticongelantes a base de propilenglicol son mucho más seguros para los hogares: el propilenglicol técnico tiene características similares al propilenglicol alimentario (E1520), que se usa ampliamente en las industrias farmacéutica, de perfumería y alimentaria debido a su total seguridad para el cuerpo humano y el medio ambiente. Se permite el uso de no congeladores con propilenglicol en calderas de doble circuito, ya que su penetración accidental en el agua potable, así como las fugas en los lugares de las juntas desmontables, no dañarán a las personas..

Los fluidos caloportadores de propilenglicol, además de las características positivas generales idénticas a las relacionadas con los anticongelantes de etilenglicol, tienen un efecto lubricante dentro del sistema de calefacción, disminuyen la resistencia hidrodinámica y facilitan el funcionamiento de las bombas del circuito secundario. La transferencia de calor del anticongelante de propilenglicol es mayor que la del etilenglicol. Solo hay una desventaja: un costo más alto, alrededor de 1000 rublos. por 10 kg (en comparación, el costo del anticongelante de etilenglicol a -30 ° C es de aproximadamente 550 rublos por 10 kg).

Está estrictamente prohibido utilizar anticongelante en el sistema de calefacción si:

• El sistema utiliza calderas de electrólisis (iónicas), en las que el agente de calentamiento se calienta pasando una corriente eléctrica a través de su volumen en el tanque de la caldera. En general, antes de comprar una caldera de calefacción, asegúrese de que el fabricante permita que funcione en el sistema de calefacción con este anticongelante, de lo contrario, la garantía de fábrica de la caldera no será válida;
• Sistema de calefacción de tipo abierto. Esta regla se aplica principalmente a anticongelantes a base de etilenglicol venenoso;
• de los ahorros, espera reducir su resistencia a las heladas a más de -20 ° C, ya que esto reducirá seriamente las características de los aditivos introducidos en el anticongelante, lo que conducirá a la formación de focos de corrosión e incrustaciones;
• el sellado de las juntas desmontables se realiza con bobinado de lino y pintura al óleo: el anticongelante corroerá inevitablemente la pintura y no tendrá sentido el bobinado;
• al construir el circuito de calefacción, se utilizaron tuberías y accesorios galvanizados;
• la caldera de calefacción calienta el refrigerante a temperaturas superiores a + 70 ° C (esta es la temperatura de calentamiento límite de cualquier anticongelante, no se puede calentar por encima debido a la expansión de alta temperatura inherente a los refrigerantes de este grupo).

Si se usa anticongelante en el sistema de calefacción, se deben cumplir las siguientes condiciones:

• equipe el sistema con una bomba de circulación más potente que la necesaria para calentar el agua caliente. Con un circuito de calefacción largo, se necesitará una bomba de circulación externa;
• instale un expansomat (tanque de expansión) espacioso, cuyo volumen sea al menos el doble del volumen requerido para el refrigerante de agua;
• utilizar tuberías de radiadores volumétricos y de diámetro obviamente mayor en el sistema de calefacción;
• no instale salidas de aire automáticas, solo las manuales (por ejemplo, los grifos de Mayevsky);
• Selle las juntas desmontables con empaquetaduras de caucho, paronita o teflón químicamente resistentes únicamente. Puede usar un rollo de lino junto con un sellador resistente al etilenglicol (si usa un anticongelante a base de etilenglicol). Al comprar radiadores de hierro fundido, es necesario desmontarlos en secciones y reemplazar las juntas de goma existentes con paronita o teflón;
• puede diluir el anticongelante solo con agua destilada, es decir, ni la lluvia ni el agua derretida funcionarán aquí;
• antes de cada vertido completo de anticongelante en el sistema, es imperativo enjuagarlo con agua (la caldera también); los fabricantes de dispositivos anticongelantes recomiendan reemplazarlos por completo en el sistema de calefacción cada 2-3 años;
• no debe configurar una caldera fría a una temperatura de calentamiento alta a la vez; debe aumentar la temperatura gradualmente, dando tiempo al refrigerante para que se caliente (los sistemas que no congelan tienen una capacidad de calor menor que el agua);
• en invierno, cuando apaga una caldera de doble circuito en un sistema con anticongelante durante mucho tiempo, no olvide drenar el agua del circuito de suministro de agua caliente, ya que puede congelar y dañar las tuberías del circuito.

Cómo elegir el refrigerante óptimo

En primer lugar, la cuestión de elegir un refrigerante debe ser decisiva incluso en la etapa de diseño de un sistema de calefacción, ya que si fue creado para agua, requerirá una reconstrucción seria para el anticongelante..

Si la temperatura en el circuito de calefacción durante la estación fría no cae por debajo de +5 ° C, entonces el refrigerante óptimo para dicho sistema es el agua, de la cual los compuestos de sal se eliminan al máximo. Si existe la posibilidad de que la temperatura en el sistema de calefacción descienda a valores negativos, en este caso solo se necesita anticongelante. Por supuesto, puede drenar el agua del sistema, lo que lo protegerá de daños durante las heladas, sin embargo, en este caso, el circuito se llenará de aire, lo que acelerará drásticamente los procesos de corrosión en condiciones de alta humedad..

Es posible proteger el sistema de calentamiento de agua de la congelación integrando calentadores eléctricos en él, controlados por sensores de temperatura o de forma remota, a través de canales GSM, lo que permitirá mantener la temperatura del agua en un nivel superior a +5 ° C, pero aquí hay una dependencia del suministro de energía y la comunicación celular, uno de los estos sistemas por separado o juntos provocarán la congelación del refrigerante y daños múltiples en el circuito de calefacción.

Al elegir anticongelante, debe estudiar en detalle sus características, que incluyen: la temperatura extremadamente baja permitida; la composición de los aditivos y su finalidad; cómo afecta a los elementos del sistema de calefacción (hechos de metales ferrosos y no ferrosos, hierro fundido, plástico, caucho, etc.); duración del uso en el sistema sin reemplazo; seguridad para la salud humana y la ecología (después de todo, tendrá que fusionarse en alguna parte). Por cierto, el color del anticongelante no tiene valor práctico para el circuito de calefacción, solo es necesario enfatizar la pertenencia a una marca en particular. Dados los posibles riesgos para la salud de los hogares, el anticongelante de propilenglicol es la mejor opción..

En vista de la popularidad entre los propietarios del anticongelante de la marca Tosol, desarrollado a mediados del siglo pasado en la URSS, vale la pena describir brevemente sus características. Por lo tanto, el anticongelante se desarrolló originalmente como un refrigerante anticongelante para vehículos de motor, su composición se basa en etilenglicol, cuyas características se describen anteriormente. No se recomienda usar anticongelante en los sistemas de calefacción, ya que este anticongelante no está destinado a ellos; contiene aditivos específicos para motores de automóviles, inútiles e incluso dañinos en los sistemas de calefacción, ya que el anticongelante simplemente no está diseñado para funcionar a altas temperaturas..

En conclusión, nombraremos el anticongelante más óptimo, que es muy, muy simple de comprar o preparar: una mezcla de 40 ° de alcohol etílico con agua destilada. Las características de rendimiento de esta mezcla cuando se utiliza como refrigerante anticongelante son las siguientes:

• viscosidad ligeramente superior a la del agua, pero significativamente inferior a la del anticongelante de etilenglicol y propilenglicol;
• menor fluidez que la de los anticongelantes mencionados, lo que permite reducir los requisitos de estanqueidad de las juntas desmontables, permitiendo el uso de juntas convencionales en ellas (el alcohol no es químicamente reactivo al caucho);
• el alcohol es un excelente inhibidor de la corrosión, es decir, bloquea su desarrollo;
• al utilizar agua saturada de sal (dura), el alcohol de esta mezcla evitará la formación de incrustaciones en las superficies internas del circuito de calefacción. Las sales se precipitarán en un precipitado insoluble; se puede eliminar fácilmente cuando se lava el sistema;
• como resultado del calor de mezcla y contracción (compresión del volumen acuoso de la solución de alcohol), el alcohol no se evapora por separado del agua (siempre que su contenido en la solución acuosa no sea inferior al 30%);
• el punto de ebullición de una solución acuosa de alcohol corresponde prácticamente al punto de ebullición del agua, es decir, cuando la temperatura en el sistema de calefacción aumenta a +85 ° C, lo que es habitual en sistemas con agua como portador de calor, no se producirá ebullición con la aparición de tapones en forma de vapor;
• el contenido de alcohol en la solución acuosa reduce drásticamente la expansión del agua durante la congelación, es decir, incluso con la congelación completa de un sistema de calefacción con dicho refrigerante, no habrá daños en sus elementos estructurales.

Para lograr ciertos valores umbral de resistencia de una solución acuosa de alcohol etílico a bajas temperaturas, es necesario lograr el siguiente contenido en una solución con agua: 20,3% – congelación a -10,6 ° C; 33,8% – congelación a -23,6 ° C; 39% – congelación a -28,7 ° C; 46,3% – congelación a -33,9 ° C. Será especialmente conveniente utilizar un refrigerante, que es una solución acuosa de alcohol etílico, en sistemas de calefacción cerrados..

Al preparar un refrigerante de agua y alcohol, las proporciones de contenido de alcohol en el agua se calculan de la siguiente manera: un litro de alcohol al 96% contiene 960 ml de alcohol anhidro, respectivamente, para obtener una solución al 33%, debe dividir 96 entre 33 y obtener el volumen requerido de agua igual a 2,9 litros. Es decir, si introduce exactamente 2,9 litros de agua en un litro de alcohol al 96%, entonces el contenido de alcohol en la solución resultante será exactamente del 33%: un refrigerante que no se congela a unos -22,5 ° C está listo.