Tepelný nosič pro topné systémy: účel, vlastnosti, odrůdy

Nosič tepla pro topný systém je prostředkem přenosu energie z místa jeho generace do topného tělesa. Mluvíme o systémech ohřevu vody, a proto budeme zvažovat pouze tekutiny. V článku se dozvíte o vlastnostech použití různých typů chladicích zařízení pro vytápění.

Tepelný nosič v topných systémech budov

Účel

Chladicí kapalina pro vytápění je základním prvkem, bez kterého je principiálně nemožné provoz systému.

Dříve člověk použil přímou metodu vytápění kvůli otevřenému plameni: v bytě byla ohniště, v níž bylo spáleno palivové dříví. V průběhu doby civilizace zrušila takovou metodu jako nebezpečné a nepohodlné a ohnisko se přesunulo do kotlové pece a samotný kotel byl umístěn v samostatné místnosti doma i venku.

Takové přesuny však vyžadovaly vynález způsobu přenosu tepla na vzdálenost a zde vidíme vznik takového věcí jako chladicího média: látka schopná uchovávat tepelnou energii pro přepravu z kotlového domu ke koncovému uživateli. První chladicí kapalina, kterou člověk používá, byl vzduch.

Postupně se vylepšily systémy vytápění prostoru a nakonec se objevily obrysy vody přenosu tepla. Od té doby je voda hlavním typem agentů pro přepravu tepelné energie pro vytápění bytových a veřejných zařízení.

Dnes se rozšířil rozsah používaných prostředků, ale u domácích systémů zůstává nejčastější voda. V místních a autonomních sítích často používají směsi obsahující vodu, nemrznoucí směs a komplex aditiv, které snižují korozní účinek média.

Dávejte pozor! Tepelný nosič je nejdůležitějším prvkem vytápění, jehož vlastnosti závisí na mnoha určujících parametrech. Volba nosiče tepla by proto měla být brána vážně a co nejodpovědněji.

Základní parametry a požadavky

Abyste lépe porozuměli požadavkům, které musí nosič tepla splňovat, zvažte jeho plný pracovní cyklus:

• Tepelný nosič pro vytápění se vloží do systému, skládající se z výměníku tepla kotle, přívodního potrubí, radiátorů, expanzní nádrže a vratného potrubí;
• Spalovací palivový nebo topný prvek ohřívá vodu ve výměníku tepla, a začíná přirozený nebo nucený oběh kolem obrysu;
• Protože je systém uzavřen, nová část látky okamžitě vstoupí na místo kapaliny, která opouštěla ​​výměník tepla., který rovněž ohřívá a vstupuje do potrubí;
• Voda byla nasávána do radiátorů, kde tepelné činidlo dodává svou energii do životního prostředí kvůli přenosu tepla, záření a konvekci;
• Prostřednictvím zpětného vedení se chladící kapalina vrací do výměníku tepla a proces se opakuje.;
• Pro kompenzaci tepelných roztažností se u topných systémů používá expanzní nádrž. otevřený nebo uzavřený typ.

Je zřejmé, že pro charakterizaci přepravce energie je důležitý takový ukazatel jako schopnost hromadit teplo. Pokud srovnáme s přepravou motorů, bude to nosnost stroje a v našem případě se tento parametr nazývá tepelná kapacita.

Nebudeme jít do analýzy různých kapalin, ale poznamenat, že voda se vyznačuje nejvyšší tepelnou kapacitou všech tekutin (bez počítání toků).

Parametry nosiče tepla topného systému však nejsou omezeny tepelnou kapacitou, i když je to velmi důležitý ukazatel. Také vlastnosti jako teplota fázových přechodů z jednoho agregačního stavu do druhého, tj. Bod varu a bod mrazu, mají také silný vliv na ohřev.

Dávejte pozor! Voda je prakticky ideální pro vytápění obytných a veřejných budov za předpokladu, že během chladné sezóny dochází k neustálému vytápění. Nicméně u autonomních systémů pracujících v krátkodobém režimu je zmrazení vody plné prasknutí potrubí a selhání systému.

Kromě toho je třeba si uvědomit, že kapaliny vykazují toto chování v podmínkách poklesu teploty:

• se zvyšující se teplotou se rozšiřují;
• a když padnou, zužují se;
• ale když klesne pod bod přechodu do krystalické fáze, objem začne znovu růst a voda zde vykazuje abnormálně vysoké roztažení - až na 9%.

To znemožňuje a je nebezpečné, aby potrubí používalo vodu v podmínkách možného mrznutí, jedinou spálenou je vypuštění chladicí kapaliny, která je plná zvýšené koroze stěn.

Maximální teplota je omezena normami požáru a traumatické bezpečnosti, takže nemá smysl ohřát chladicí kapalinu nad 95 - 110 stupňů. V tomto ohledu nám vyhovuje voda, ale aby se zabránilo varu, tento ukazatel se někdy zvyšuje přidáním různých nečistot.

Dalším důležitým parametrem je viskozita a povrchové napětí kapaliny. Vzhledem k tomu, že náš systém je uzavřenou smyčkou s propojenými tlakovými nádobami, musíme brát v úvahu hydraulické zákony a procesy. Aby byla zajištěna normální cirkulace činidla při dané rychlosti, je nutné překonat hydraulický odpor potrubí, který je přímo úměrný viskozitě.

Dávejte pozor! Čím je viskozita nižší, tím je snazší, aby čerpadlo přesunulo chladicí kapalinu kolem obrysu. To přímo ovlivňuje účinnost systému a náklady na energii čerpadla.

Viskozita je zpravidla omezena takovým parametrem, jako je rychlost chladicí kapaliny ve vytápěcím systému. Nesmí být nižší než 0,2 - 0,3 m / s.

Převážná většina trubek je vyrobena z válcované oceli, proto je důležité brát v úvahu takový ukazatel kapaliny jako je korozivnost a tuhost.

Samotná voda není nebezpečným médiem, nicméně v přítomnosti kyslíku a různých nečistot může způsobit značné poškození materiálu cévních stěn. Tento problém je vyřešen sadou opatření, která se nazývá úprava vody.

Množství chladicí kapaliny ve vytápěcím systému je určeno výpočtem. Zjednodušený výpočet chladicí kapaliny v topném systému vypadá takto: objem kotle + objem topných zařízení + objem vody v potrubí + množství kapaliny v expanzní nádrži.

První dva parametry jsou určeny pasem produktů, množství látky v nádrži nezávisí na nás a objem potrubí se vypočte podle vzorce:

V = * * R * * L * 1000, kde:

• ? = 3,14;
• R je poloměr trubky v metrech;
• L je délka potrubí.

Nakonec nemůžeme ignorovat skutečnost, že vytápěcí systém je umístěn v obytných a veřejných budovách, kde jsou lidé neustále. To znamená, že nosič tepla musí být přijatelný z hlediska požáru, toxikologické a chemické bezpečnosti.

Takže, abychom shrnuli vše, co bylo řečeno.

Chladicí kapalina musí splňovat následující požadavky:

1. Mají vysokou tepelnou kapacitu a tepelnou vodivost;
2. Mít přijatelný teplotní rozsah kapalné fáze;
3. Mají nízkou viskozitu s dostatečným povrchovým napětím;
4. Má nízkou korozivitu a chemickou inertnost;
5. Kapalina by měla být pro člověka stejně bezpečná jako nehořlavá a netoxická.

Dávejte pozor! Přísné požadavky na složení a vlastnosti chladicí kapaliny omezují seznam použitých látek poměrně silně: zpravidla se jedná o destilovanou vodu / vodu z vodovodu nebo vodu s přídavkem nemrznoucí směsi a přísad.

Druhy

Voda

Voda je jeden z nejčastěji používaných typů tekutin pro přenos tepla pro topné systémy. To je způsobeno jeho extrémně rozšířeným, cenově dostupným a levným.

Ale to nejsou všechny výhody:

• Voda má nejvyšší tepelnou kapacitu a dostatečně vysokou tepelnou vodivost;
• Fluidnost vody může být přičítána látkám s nízkou viskozitou;
• Tato látka je naprosto bezpečná pro člověka a životní prostředí;
• Kapalná fáze je v přijatelném teplotním rozmezí;
• Korozní aktivita vyčištěné vody je poměrně nízká;
• Nehoří, nevybuchne, nevstupuje do nebezpečných reakcí.

Dávejte pozor! Destilovaná a demineralizovaná voda může být nazývána ideální chladicí kapalinou, ale existuje řada nevýhod, které nás nutí hledat způsoby optimalizace vlastností této látky.

Hlavním nedostatkem vody je schopnost zmrazit se při negativních teplotách s ostrým roztažením, v důsledku čehož dochází k roztržení nádob v systému. To znamená, že vytápění by mělo fungovat hladce v zimě, což není vždy přijatelné.

Dalším vlastností vody je schopnost rozpouštět většinu chemických sloučenin, zejména solí a minerálů. Výsledkem je, že při změně teploty se tyto sloučeniny vysráží a ukládají se ve formě desek na stěnách trubek, čímž se zvětšují jejich vůle a několikrát redukují tepelnou vodivost stěn.

Dávejte pozor! V boji proti nevýhodám se voda mísí s různými látkami - nemrznoucími prostředky, přísadami, přísadami. Můžete to udělat sami, nebo si můžete zakoupit hotový výrobek.

Nemrznoucí směs

Nemrznoucí kapalina je nemrznoucí chladicí kapalina s balíčkem antikorozních a změkčujících přísad. Nejběžnější a dostupný komplex založený na ethylenglykolu.

Přidání glykolů výrazně snižuje teplotu krystalizace směsi a rozsah kapalné fáze se rozšiřuje na hodnoty od -30 do + 130 stupňů. Ve stejném okamžiku, i při zmrazení, zvýšení objemu nepřesahuje 1,5%, což je pro konstrukční materiály bezpečné.

Použití nemrznoucí kapaliny snižuje rychlost koroze kovů o dva řády nebo více, ale existuje určitá toxicita ethylenglykolu. Modernější a méně toxický je propylenglykol, jehož fyzikální vlastnosti jsou podobné etylenglykolu, ale cena této látky je dvakrát vyšší.

Dalším bezpečným prvkem nemrznoucí kapaliny je glycerin. Použití potravinového glycerinu je absolutně bezpečné jak pro lidi, tak i pro materiály topného systému.

Nevýhody nemrznoucí směsi zahrnují jejich vyšší viskozitu a nižší povrchové napětí. Tím jsou kladeny zvláštní požadavky na oběhová čerpadla, ventily, těsnění a další prvky systému.

Nejkvalitnější výrobky vyrábějí firmy Clariant, Arteco, BASF, DOW Chemical.

Dávejte pozor! Chcete-li pochopit, jak zvolit chladicí kapalinu, je nutné určit způsob provozu vytápění v zimním období: voda je vhodná pro trvalou práci a pro místnosti s příležitostným užíváním (chaty, chalupy, penziony apod.) Je vhodnější nemrznoucí směs.

Závěr

Mnoho parametrů topného systému závisí na volbě nosiče tepla, proto by měl být zvolen ve fázi návrhu. Nejčastěji používaná kohoutková nebo destilovaná voda, stejně jako nemrznoucí směs s přídavným balíčkem. Video vám pomůže při výběru chladiva nesprávně.