Как разбавить пропиленгликоль для системы отопления?

Антифризы для систем отопления могут выпускаться на основе одного из трех веществ. Одно из таких веществ – пропиленгликоль.

Что из себя представляет это вещество

Пропиленгликоль – это двухатомный спирт, который при обычных условиях представляет собой бесцветную вязкую жидкость, которая имеет слабый запах и сладковатый вкус. Есть схожее вещество, которое называется этиленгликоль, однако, пропиленгликоль в отличие от него считается нетоксичным веществом, поэтому пропиленгликоль получил широкое распространение в парфюмерной и пищевой промышленности, как добавка, имеющая условное обозначение Е-1520. Его химическая формула — С3Н6(ОН)2. Кроме этого, пропиленгликоль очень текуч, способен просачиваться сквозь очень маленькие отверстия и трещины, гигроскопичен, имеет высокую температуру воспламенения — +421°С.

Этиленгликоль – очень токсичное вещество, которое тоже используют как антифриз, но не в жилых помещениях, а в автомобильной промышленности. Этиленгликоль имеет похожую химическую формулу – С2Н4(ОН)2.

Также не стоит использовать спирт этиленгликоль в бытовых системах отопления по таким причинам:

• При перегреве этот спирт разлагается на вещества, которые вызывают накипь и повышенную коррозию металлических деталей;
• Перегрев приводит к вспениванию этиленгликоля и завоздушиванию системы;
• Этот спирт негативно влияет на резиновые прокладки, сокращая срок их службы.

Водные растворы на основе пропиленгликоля часто используются, как теплоноситель для систем отопления, кондиционирования, систем вентиляции и охлаждения пищевых продуктов.

Другие растворы спиртов, таких как этиленгликоль, применяют, как жидкости для омывания стёкол автомобилей зимой и в некоторых системах отопления как теплоноситель с соблюдением всех норм эксплуатации этого токсического вещества.

Преимущества и недостатки пропиленгликоля как теплоносителя

Чтобы наглядно оценить преимущества и недостатки пропиленгликоля, его можно сравнить с другой популярной жидкостью-теплоносителем – водой:

• Спирт имеет плотность 1037 кг/м³, больше чем у воды (1000 кг/м³) на 3,7%;
• Температура кипения – +187 °С, выше чем у воды (+100 °С) на 87%;
• Температура замерзания -60 °С, намного ниже, чем у воды (0 °С);
• Жидкость имеет удельную теплоёмкость – 2483 Дж/(кг·К), ниже почти в 2 раза, чем у воды (4,187 Дж/(кг·К));
• Теплопроводность – 0,218 Вт/(м·К), почти в три раза ниже, чем у воды 0,6 Вт/(м·К);
• Динамическая вязкость – 56 мПа·с, в восемьсот раз больше, чем у воды (0,894 мПа·с).

Разобравшись в приведенных цифрах можно придти к таким выводам:

1. Жидкость имеет плотность чуть-чуть выше, чем вода, а, значит, статическая нагрузка и давление в системе отопления будет почти такими же, как при стандартном теплоносителе;
2. Высокая температура кипения – +187 °C – не должна вводить в заблуждение. Ведь удельная теплоёмкость пропиленгликоля почти в два раза ниже теплоёмкости воды. А это значит, что для доведения до кипения обеих жидкостей требуется приблизительно одинаковое количество тепла и достигнут они крайнего значения температуры почти одновременно, только одна будет бурлить при +100 °C, а другая – при +187 °C;
3. По температуре замерзания этот теплоноситель явно превосходит воду. Кроме того, при замёрзании он почти не расширяется, как вода, и не «рвёт» систему отопления;
4. Низкая удельная теплоёмкость даёт преимущество, с одной стороны – быстрый прогрев системы отопления, а с другой стороны недостаток – пропиленгликоль способен накопить мало тепла.
5. Теплопроводность в три раза хуже, чем у воды, а значит – прогреваться система отопления будет не так быстро, как могло показаться из предыдущего пункта;
6. Динамическая вязкость очень высокая. Это дополнительная нагрузка на циркуляционный насос, который должен гонять теплоноситель по трубам и радиаторам.

Явных преимуществ перед водой этот спирт не имеет. Но существуют ситуации, когда пропиленгликоль для систем отопления просто необходим:

• Дача, загородный дом, другие помещения, которыми редко пользуются, требуют слива теплоносителя в зимний период. Но это ускоряет процесс коррозии деталей из чёрных металлов и не гарантирует полного опустошения системы отопления от воды, что может привести к повреждению системы отопления. Раствор пропиленгликоля можно не сливать круглогодично;
• Антифриз на основе пропиленгликоля не вызывает коррозии системы отопления, не образует накипи.

Необходимо также обратить внимание, какие недостатки имеет эта жидкость:

• Пропиленглиголь намного дороже воды и требует замены не реже, чем каждые пять лет;
• Нельзя использовать для системы отопления детали, содержащие цинк. Пропиленгликоль их будет растворять или «смоет» оцинковку, закупорив сужения труб;
• Пропиленгликоль очень текуч и способен проникать через соединения в системе отопления, сквозь которые не протекает вода.

Чтобы нивелировать некоторые отрицательные характеристики пропиленгликоля, такие как высокая вязкость и низкая теплопроводность, антифриз на его основе этот спирт разбавляют водой. Такой раствор позволяет:

• Снизить стоимость антифриза;
• Значительно уменьшить вязкость;
• Повысить теплоёмкость;
• Повысить теплоотдачу.

И как следствие:

• Снижается температура кипения, но этого бояться не следует. Автоматика котлов всё равно рассчитана не на 160 °C;
• Повышается температура замерзания, вместо -60 °C становится -30 — -40 °C градусов. Даже при замерзании антифриз на основе пропиленгликоля расширяется очень незначительно и не приведёт к разрушению системы отопления.

Теплоносители на основе пропиленгликоля

Теплоносители на основе пропиленгликоля имеют одинаковый состав, различающийся только концентрацией спирта. Наименования такие антифризы получают, как правило, по названию фирмы-производителя.

Если пропиленгликоля содержится 30%, то температура замерзания составляет -13 °С, 35% раствор спирта перестаёт быть жидким при -20 °С, 40% — при -25 °С, 75% раствор при -65°С.

При замене воды на раствор пропиленгликоля нужно учитывать свойства антифриза:

1. Меньшую теплоёмкость и теплопроводность. Поэтому количество радиаторов нужно увеличить, также рекомендуется установить более мощный котёл. Но у многих владельцев частных домов отопительные приборы работают не больше, чем на половину максимальной мощности. Поэтому в большинстве случаев можно обойтись без замены котла;
2. Большую вязкость. Необходимо использовать трубы с внутренним диаметром не меньше 25 мм и установить более мощный циркуляционный насос;
3. Больший коэффициент расширения. Если расширительный бачок установлен маленького размера, меньше 10 л, то рекомендуется увеличить его объём вдвое;
4. Большую текучесть. Уменьшить количество резьбовых соединений, врезок, сгонов и иметь свободный доступ к имеющимся, чтобы на случай протекания обнаружить проблемное место.

Если все технические параметры системы отопления подходят, чтобы использовать раствор пропиленгликоля в качестве теплоносителя, то нужно выполнить следующие подготовительные работы:

1. Уплотнить все сгоны, резьбовые соединения, врезки;
2. Слить воду и промыть систему отопления каустической содой, чтобы удалить ржавчину и накипь;
3. Удалить детали и элементы, содержащие цинк;
4. Применять антифриз с присадками, защищающими медные детали;
5. Контролировать грязеуловители вдвое чаще;
6. Каждые два года проверять раствор с помощью аэрометра на предмет концентрации спирта;
7. Полностью менять антифриз в системе отопления не реже, чем через пять лет.

В случае перехода на другой теплоноситель, систему отопления нужно тщательно промыть от пропиленгликоля.

Внимание! Не все производители отопительных приборов допускают использовать антифриз в качестве теплоносителя. Поэтому надо внимательно ознакомиться с техническим паспортом котла и инструкцией по его эксплуатации.

Что представляет собой пропиленгликоль

Данное вещество имеет прямое отношение к классу двухатомных спиртов. Реактив представляет собой жидкую субстанцию с едва выраженным запахом и вкусом. В промышленности его получают в процессе гидратации окиси пропилена при давлении 16 мегапаскаль и температурном режиме в пределах 160-200 градусов.

Химическая формула пропиленгликоля – С3Н6(ОН)2. Он совершенно безопасен в применении, так не содержит токсичных элементов. Для отопительных систем используют водные растворы, в основу которых входит этот реактив.

Пропиленгликоль имеет родственный состав с этиленгликолем – С2Н4(ОН)2. Но последний элемент не используется для обогрева жилых домов, так как обладает достаточно высоким уровнем токсичности. При этом химическая формула обоих веществ имеет некую схожесть.

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.

• 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%.

Готовый продукт хранится год без изменения качеств. После этого вещество делится на присадки и основу, что снижает теплоемкость пропиленгликоля.

4. Пропиленгликоль в системе отопления

Раствор зеленого цвета, пищевая добавка E1520, используется в косметической промышленности. Температура застывания -50°С. В 3 раза более вязкое и в 2 раза более дорогое вещество, чем этиленгликоль.
Применяется в зданиях, где есть риск разморозки системы, но требуется соблюдение экологических характеристик. Мы используем пропиленгликоль в рекуператорах системы вентиляции ресторанов. В нашей стране пропиленгликоль для системы отопления производится из импортного сырья, поэтому значительно дороже этиленгликоля.

Порядок выполнения работ

На первый взгляд залить теплоноситель задача простая, однако даже с водой предстоит много мороки, а с антифризами добавляется ряд нюансов.

В первую очередь возникает вопрос, как правильно рассчитать количество концентрата, чтобы получить в итоге раствор с необходимыми параметрами. И даже при этом начинают с подготовки отопления к эксплуатации.

Подготовка

Учитывая требования производителя антифриза, проверяют теплообменники, прокладки, вентили и т.д. Заменяются материалы, не совместимые с выбранным раствором. При обнаружении, например труб или устройств с оцинкованной внутренней поверхностью, их придется заменить при использовании антифриза на этиленгликоле.

Целостность соединений проверяется прессованием на наличие протечек, промывается водой или специальными составами, рекомендованными производителем котла для устранения засоров и накипи с отложениями. Перед окончательным наполнением промывается окончательно вся конструкцию водой.

Прежде чем переходить к подготовке раствора теплоносителя, необходимо узнать объем системы. Это ключевой фактор для подготовки теплоносителя. Достаточно наполнить отопление водой до полного выхода воздуха через воздухоотводчик или расширительный бак. После продолжительной работы циркуляционного насоса стравливается воздух с радиаторов и самой верхней точки. Только после этого воду сливают, чтобы получить точный объем.

Как разбавлять концентрат

Зная точный объем отопления, приступают к подготовке раствора в соответствии с инструкцией к выбранному антифризу. Используется чистая фильтрованная или дистиллированная вода. Ненужно разбавлять растворы, поставляемые уже в готовом виде с необходимой концентрацией.

Емкостью для разведения может быть полиэтиленовая бочка или металлическая для пищевых продуктов. В нее заливают воду и после добавляют отмеренное количество антифриза. Перемешивать раствор не нужно иначе образуется пена, и раствор получит дополнительное насыщение кислородом.

Как залить в систему отопления

Заполнение начинают с самой нижней точки, так снижается риск образования воздушных карманов или вспенивания антифриза из-за перемешивания.

Для заполнения теплоносителя потребуется:

• Вибрационный насос, например малыш;
• Гибкий шланг для подключения к дренажному клапану и сливу с самой верхней точки системы.

Для заполнения открывают вентиль на байпасе циркуляционного насоса. В бочку с раствором опускают насос, соединенный шлангом к дренажному клапану, и конец шланга от верхнего слива от расширительного бака.

Заливается большая часть содержимого бочки, пока не начнется выход чистого раствора с расширительного бака. После этого спускается воздух из радиаторов и котла с помощью крана Маевского. Далее доливается раствор до полного наполнения так, чтобы в открытом расширительном баке уровень теплоносителя достиг минимально допустимого уровня.

Как заполнять систему закрытого типа

Заполнение так же выполняется с нижней точки, подключая насос к дренажному клапану. Дополнительно используется манометр, с помощью которого следят за давлением. Оно не должно превысить допустимый порог, установленный на расширительном баке.

Спуск воздуха происходит на воздухоотводчике, расположенном в самой верхней точке системы и с помощь кранов Маевского на каждом радиаторе. Особенно важно не забывать про радиаторы при нижнем их подключении.

Скорость заполнения, примерно 4-5 литров в минуту и зависит от работы воздухоотводчика. Как только с верхней точки пойдет чистая жидкость без воздуха, наполнение теплоносителем продолжается до достижения давления 1-1,5 атмосферы в соответствии с настройками расширительного бака и котла и с учетом расширения теплоносителя, чтобы при эксплуатационных параметрах получить максимум 2 атмосферы.

Включается циркуляционный насос. Во время первого цикла выйдут остатки газов, не выявленных ранее. Если на манометре будет заметно проседание давления, значит, воздух постепенно ходит, освобождая место для еще одной порции теплоносителя. Когда отопление отработает без включенного котла 2-3 часа без видимых снижений давления, значит, заливка теплоносителя выполнена успешно.

Различия пропиленгликоля с этиленгликолем

При нагревании этиленгликоля происходит расширение жидкости на 1,5%

Этиленгликоль является органическим кислотосодержащим раствором, представителем многоатомных спиртов. Это бесцветная прозрачная жидкость маслянистой густоты без запаха. Попадание в организм вызывает токсическое отравление.

Отличия от пропиленгликоля:

• при замерзании объем воды с пропиленгликолем увеличивается только на 0,1%, а теплоноситель с этиленгликолем становится больше на 1,5%;
• энергоноситель с пропиленгликолем выдерживает испарение воды из раствора и не замерзает до -60°С, этиленгликоль кристаллизируется при -13°С, глицерин – +17°С;
• токсичность пропиленгликоля ЛД50 от 20 до 30 тыс. мг/кг, аналогичный показатель этиленгликоля – ЛД52 – 4700 мг/кг.

Токсическое вещество быстро всасывается в организм, вызывает отек легких и сердечную недостаточность. Вещество не используется в открытых системах, т. к. проникает через кожу и при дыхании. Отработанный энергоноситель на основе этиленгликоля не выливается в грунт или канализацию, а отдается на переработку.

Эффективное использование

Для эффективного использования данной незамерзающей жидкости ее следует заливать в контур отопительной системы после тщательной герметизации всех компонентов и проведения гидравлических испытаний. Саму систему при этом рекомендуется дополнить циркуляционным насосом.

Изменив раствор пропиленгликоля для систем отопления в процентном содержании, можно получить жидкость с температурой замерзания от -1 °C до -65 °C.

Срок эксплуатации пропиленгликоля без присадок в среднем составляет 5 лет, затем в вентиляционной, охлаждающей или отопительной системе необходимо произвести либо промывку с использованием щелочного раствора, либо полностью заменить жидкость. При длительном или частом воздействии низких температур (к примеру, система отопления не эксплуатировалась продолжительное время в зимний период) предпочтительнее менять раствор каждые 3 года.

Теплоноситель на основе глицерина

• экологически безопасен;
• не опасен при вдыхании паров;
• не вызывает отравления при случайном попадании внутрь организма;
• инертен к оцинкованным деталям;
• дешевле теплоносителя на основе пропиленгликоля.

• масса глицеринового теплоносителя дает дополнительную нагрузку на оборудование;
• вязкость выше, чем у гликолевых растворов;
• термически неустойчив;
• сильно пенится, повышается риск завоздушивания системы;
• при использовании усиливаются требования к прокладкам (уплотнениям) и деталям.

Отличие от этиленгликоля

Свойства пропиленгликоля и этиленгликоля похожи, где водный раствор последнего повсеместно применяется в качестве антифриза. Главное отличие веществ в том, что этиленгликоль токсичен, а соответственно использовать его в отопительных системах специалисты не советуют, в особенности, когда совместно с отоплением жилья происходит нагрев воды для бытовых нужд. Суть в том, что убрать протечки в теплообменниках трудно, как и трудно установить наличие этиленгликоля в тёплой воде.

Потому правильно будет не использовать этиленгликоль, а рассмотреть вариант подороже, но и безопаснее, – пропиленгликоль.

Какой объём нужно заливать?

Количество заливающейся в отопительную систему жидкости зависит от различных факторов. Основными из них являются:

• объём обогревательного котла;
• тип отопительной системы;
• качество материалов изготовления труб и радиаторов;
• площадь отапливаемого помещения.

Расчёт объёма жидкости для заливки системы проводят исходя из рекомендации производителей. В техническом паспорте котлов содержится информация о том, какой теплоноситель можно использовать и в каком объёме.

Можно ли смешивать этиленгликоль и пропиленгликоль

По своим химическим составам они очень схожи, но по свойствам они сильно различаются. Что я имею в виду:

Смешать их можно все же они из одного гомологического ряда (двухатомные спирты). Причем осадка и прочих реакций, скорее всего не будет! Однако более совершенный пропиленгликоль, может потерять свои свойства и приобрести отрицательные от своего собрата

ТО есть простыми словами — более технически совершенный, безопасный, не такой активный (не так сильно разъедает металлы), а также обладающий улучшенными температурными показателями – пропиленгликоль, смешается с менее совершенным этиленгликолем и станет банально хуже и токсичнее. НО это в идеале. Однако признайтесь — кто из нас с вами смешиваем чистые вещества? Обычно хотят, смешать антифризы скажем G12 и G13, а вот тут немного другая история, ведь в антифризах свои присадки, которые запросто могут быть не совместимы друг с другом, далее химическая реакция и собственно осадок, хотя его может и не быть, тут как в рулетке 50 на 50!

Отсюда мораль – чистые составы смешивать можно (но понизятся характеристики более технологичного состава). А вот антифризы, такие как G12 и G13 – СМЕШИВАТЬ НЕ ЖЕЛАТЕЛЬНО! А вот G11 и G12, более похожи по составу, их смесь на 80% не представляет опасности, ибо в основе лежит этиленгликоль.