Что из себя представляет антифриз для системы отопления загородного дома

Самая большая опасность, которая может угрожать индивидуальной отопительной системе – промерзание в зимний период при отключении электроэнергии. Чтобы избежать подобных ситуаций, многие используют антифриз для системы отопления загородного дома, защищающий котел и трубы отопления от деформации.

На строительном рынке предлагают различные марки антифризов для отопительных систем, схожий состав у автомобильных незамерзающих жидкостей, самой известной из которых являются Тосол. Поэтому у многих домовладельцев возникает резонный вопрос – можно ли использовать Тосол в качестве антифриза для контура отопления индивидуального дома и выгодно ли это с финансовой точки зрения.

Чтобы получить ответы на данный вопрос, следует рассмотреть физико-химические характеристики Тосола и сравнить его со специальными жидкостями, предназначенными для защиты отопительной системы от промерзания.

Рис. 1 Антифриз для системы отопления загородного дома – популярные марки Теплый дом, Dixis, Thermagent

Вода или антифриз – сравнение параметров

Вода – распространенный природный элемент, повсеместно используемый в качестве теплового носителя, но из-за слишком высокой точки замерзания, ее приходится заменять в бытовом отоплении на гликолевые антифризы, имеющие в сравнении с водой следующие показатели:

• Их удельная тепловая емкость на 15% ниже, чем у воды, это означает, что при одинаковом объеме гликоль накапливает на 15% меньше энергии при нагреве и соответственно меньше отдает. Следовательно, для транспортировки одинакового с водой количества тепла в единицу времени его скорость перемещения по трубопроводу должна быть больше на ту же величину.
• Плотность незамерзаек чуть выше (на 5 – 10%) воды, а вязкость на 30 – 50% превышает водные показатели – это значит, что при движении жидкости по трубопроводу гидравлическое сопротивление возрастает. Если сравнивать с водным теплоносителем, циркуляционному насосу потребуется больше мощности и соответственно потребления электроэнергии для перемещения равного с водой объема антифриза.
• Их тепловой коэффициент расширения на 30 – 40% больше воды, при нагреве гликолевый теплоноситель возрастает в объеме на 5%, расширение несущественно, но иногда может понадобиться гидробак чуть большего объема.
• Из-за низкого поверхностного натяжения они на 50% более текучи, чем вода – это предъявляет повышенные требования к герметизации. Обычные резиновые прокладки придется менять на паронитовые, нередко случается, что внутренние прокладки радиаторов отопления не рассчитаны на работу с гликолями и придется принимать меры по устранению утечек между секциями (у современных радиаторов обычно таких проблем не бывает).

Рис. 2 Свойства антифриза в сравнении с водой

• Существенный недостаток относительно дешевых незамерзаек на основе этиленгликоля – высокая опасность для здоровья человека, вещество является ядовитым со смертельной концентрацией 2 мг. на 1 кг. веса. Поэтому этиленгликоль запрещено заливать в системы с открытым накопительным баком на чердаке, контур должен быть замкнут.
• Они имеют малый срок эксплуатации, рассчитанный на 10 сезонов и составляющий не более 5 лет, связано это с разложением антикоррозийных присадок в процессе работы. После этого придется сливать антифриз из системы, утилизировать (с ядовитым этиленгликолем это определенная проблема) и заливать в контур новый теплоноситель – это повлечет неоправданные финансовые расходы.
• В отличие от нейтральной воды, некачественные или просроченные гликоли в определенный период разлагаются, образуя твердый осадок, забивающий фитинги и разрушающий трубопроводную арматуру.
• Еще один существенный недостаток незамерзающих теплоносителей – относительно высокая стоимость, 20-литровая канистра этиленгликоля с кристаллизацией при -30º С обойдется в 15 у.е., цена такого же объема пропиленгликоля будет составлять 30 у.е.
• Следует также отметить, что при эксплуатации антифризы весьма чувствительны к критическим температурам – при перегреве входящие в их состав гликоли и присадки разлагаются с образованием твердых нерастворимых осадков и кислот. Это приводит к появлению нагара на нагревательных элементах котла, соприкасающихся с тепловым носителем, металлы подвергаются разрушительной коррозии, также страдают и уплотнительные элементы. Процесс сопровождается повышенным пенообразованием, приводящем к завоздушиванию системы и нарушению ее функционирования.
• Они имеют ограничения в использовании, запрещено их применение в электролизных котлах и трубопроводах из оцинкованной стали – металл подвергается усиленной коррозии с образованием нерастворимого осадка из белых хлопьев.

Рис. 3 Особенности теплоносителей на основе гликолей и их стоимость

• Существенный недостаток использования антифриза – отказ многих производителей котлов для отопления в их гарантийном обслуживании, если в систему заливаются гликоли.
• Единственным и главным преимуществом антифризов в сравнении водой является низкая температура замерзания, доходящая до -70º С.
  Даже при замерзании более высокотемпературного состава (его получают после разведения водой в определенной концентрации) вещество превращается в желеобразную массу с минимальным расширением. Поэтому, если заливать антифриз в систему отопления, целостность труб и котла гарантирована при любых природных отрицательных температурах замерзания контура.

Из вышеизложенного становится ясно, что вода в качестве теплоносителя значительно превосходит все антифризы по своим физико-химическим параметрам за исключением ее 10% расширения при замерзании, приведшего к поиску альтернативных вариантов.

Рис. 4 Антифриз в системе отопления частного дома – инструкция

Антифриз для системы отопления загородного дома – свойства и разновидности

На строительном рынке предлагаются две основные марки антифризов для систем отопления частных домов: этиленгликоль и пропиленгликоль. Обычно в незамерзайках основной составляющей служит гликоль (30 – 65% в зависимости от концентрации раствора), деионизированная вода занимает 30 – 50% от общего объема и присутствует 3 – 4% присадок, состоящих из ингибиторов коррозии, растворителей накипи и осадков, веществ, препятствующих пенообразованию.

Благодаря своему составу, от начала кристаллизации до превращения незамерзающего состава в гелеобразную шугу необходим интервал в 10 – 15º С, температура внутри которого изменяется постепенно и занимает длительное время.

Производители поставляют в торговую сеть расфасованные в 10-литровые или 20-литровые канистры незамерзайки в следующих концентрациях:

• Концентрат с кристаллизацией при -65º С, который можно развести с водой для получения требуемой температуры замерзания.
• Раствор с замерзанием при -30º С, его используют как в готовом виде, так и разбавленном для получения более высоких температурных параметров от -20 до -15º С.

Потребителю важно знать, что при разведении концентрата водой нет линейной зависимости от ее процентного содержания (график на рис. 8). Например, если развести 20 литров 65% концентрата с кристаллизацией при -65º С таким же количеством воды, то мы получим 40 литров жидкости с точкой кристаллизации около – 20º С, а не – 32,5º С, как происходит, к примеру, при разведении спирта. Поэтому для получения необходимой температуры используют таблицы нижних пределов температурной зависимости гликолей от их концентрации (рис. 9).

Рис. 5 Антифриз для системы отопления загородного дома пропиленгликоль

На основе этиленгликоля

На рынок поставляются этиленгликоли в канистрах красного и желтого цветов – это позволяет быстрее обнаруживать вещество в случае протечек. Хотя стоимость этиленгликоля в два раза ниже его пропиленового аналога, высокая ядовитость является фактором, ограничивающим его применение.

Вещество запрещено использовать в контурах с открытым накопительным баком и в двухконтурных конструкциях, где яд при повреждении труб может попасть водопроводную магистраль, используемую для бытовых нужд.

Использование теплоносителя в закрытых контурах не представляет большой угрозы для здоровья, как и вдыхание его паров при утечке, разлитую жидкость без вредных последствий просто смывают водой.

На основе пропиленгликоля

Хотя пропиленгликоль для отопления в 2 раза дороже похожего этиленового, он обладает одним существенным преимуществом, а именно является абсолютно безвредным для человека. Более того, пропиленгликоль для отопления можно употреблять в пищу – он является пищевой добавкой Е1520, широко применяемой в промышленности для изготовления кондитерской продукции.

Продаваемая жидкость окрашена в зеленый цвет, часто имеет маркировку ЭКО, состав на основе пропиленгликоля можно применять без ограничений во всех открытых и двухконтурных отопительных системах.

Физико-химические характеристики пропиленгликолевого состава мало чем отличаются от других гликолей, за исключением вязкости, в два раза превышающей параметры этиленгликоля.

Рис. 6 Характеристики пропиленгликоля Thermagent -30 ECO

Тосол как теплоноситель в системе отопления

Тосол является разработкой советских инженеров 1971 года, его аббревиатура произошла от наименования отдела советского Государственного научно-исследовательского института органической химии – Технология органического синтеза с добавлением приставки, типичной для наименования спиртов.

Тосол обычно выпускают в канистрах с температурой кристаллизации -40º С различной окраски, цвета антифриза красный зеленый синий означают типы автомобильных радиаторов, в которые рекомендуется заливать состав (красный – в латунные или медные, синий, зеленый – в алюминиевые).

Хотя основным компонентом в составе Тосола является этиленгликоль и он визуально не отличается от антифризов на гликолевой основе, имеются следующие расхождения в составе и технологии их изготовления:

• В состав Тосола помимо гликоля и воды входят нитратные, фосфатные, силикатные, боратные и аминные присадочные компоненты, благодаря чему жидкость кипит при температуре 100º С и разлагается при 105º С. При использовании в автомобильной технике Тосол рассчитан на 40000 км пробега.
• Антифризы изготовлены по карбоксилатной технологии, в состав входят присадки из солей органических кислот, благодаря чему раствор имеет высокие антикоррозионные, антикавитационные и антипенные характеристики. Температура кипения гликолевых растворов достигает 115º С, автомобиль с залитым антифризом может пройти расстояние в 240000 км. без его замены.

Несложно заметить, что морально устаревший Тосол значительно уступает по своим характеристикам современным антифризам для автомобильной техники, произведенным из импортного сырья по карбоксилатной технологии, недоступной отечественному производителю.

Рис. 7 Тосол – внешний вид

Почему не рекомендуется заливать Тосол в систему отопления

Из-за невысокой стоимости у некоторых домовладельцев может появится идея использовать Тосол в системе отопления дома в качестве антифриза, чтобы убедиться в бесперспективности этой идеи, рассмотрим последствия этого решения:

1. Помимо того, что Тосол в полной мере вобрал все недостатки гликолей, он изготовлен по другой технологии и разлагается при более низкой температуре кипения в 105º С. При использовании высокотемпературных твердотопливных котлов, опасность его перегрева значительно возрастает, а разложение может привести к выходу из строя циркулярного электронасоса, забиванию кранов и фитингов. Ущерб многократно превысит копеечную экономию на непригодном для использования составе.
2. Присадки, входящие в состав Тосола, не предназначены для отопительных систем, они будут не только бесполезны, но и с большой вероятностью через некоторое время нанесут вред элементам контура отопления, арматуре и насосному оборудованию.
3. Самым весомым аргументом является бессмысленность использования Тосола ради экономии финансовых средств – в автомобильной технике срок его службы в 6 раз меньше современных антифризов, аналогичная ситуация при схожести температурных режимов произойдет и в отопительной системе. Тосол придется сливать из трубопровода минимум каждый год, в результате затраты при его использовании вырастут в несколько раз.
4. Также Тосол, изготовленный по традиционным методам, категорически запрещено смешивать с современными антифризами из-за разницы в технологиях изготовления – происходит химическая реакция, некоторые присадочные компоненты выпадают в осадок с забиванием проточных каналов.

Учитывая вышеизложенное, ответить на вопрос, можно ли заливать Тосол в систему отопления, не составит труда, можно сказать и более категорично – Тосол является наихудшим из всех возможных вариантов.

Рис. 8 График зависимости температуры замерзания от концентрации гликолей

На что обратить внимание при выборе антифризов

Чтобы выбрать теплоноситель для отопительной системы, следует рассмотреть все плюсы и минусы предлагаемых на рынке растворов. Учитывают, что в закрытых контурах можно применять без большого риска ядовитые этиленгликолевые составы, если расширительный бак открытого типа, в контур заливают безвредный пропиленгликоль.

На строительном рынке представлена продукция широкого ряда производителей, а так как она изготавливается преимущественно из качественного импортного сырья и имеет приблизительно одинаковую цену и срок годности не более 5 лет, сложно отдать предпочтение какой-либо фирме.

Если производители предлагают незамерзающую жидкость по слишком низкой цене, можно проверить подлинность раствора народными методами: так как подделки в основном содержат кислотную основу, для проверки берут соду. Если щепотка соды, всыпанная в небольшое количество жидкости, вступает с ней в бурную химическую реакцию, значит приобретенный товар подделка, при нейтральном взаимодействии подлинность продукта не должна вызывать сомнений.

Определить фирменный товар можно с помощью ареометра – прибора, измеряющего плотность, методика позволяет узнать процентное содержание воды в продукте. При замерах плотность состава не должна быть меньше 1,075 г./см3., если показатель ниже, жидкость с большой вероятностью разбавлена водой.

Рис. 9 Температурная зависимость этиленгликоля от концентрации

Подготовка антифриза перед заливкой

Чтобы получить требуемые температурные параметры и сэкономить денежные средства, перед тем, как использовать антифриз, его нужно разбавить водой. Следует учитывать, что получаемая температура кристаллизации связана с видом котла: если в системе эксплуатируется газовый и электрический котел, допустимый порог кристаллизации не выше -20º С, при эксплуатации котельного оборудования на жидком и твердом топливе порог понижают до -25º С.

В связи с нелинейной зависимостью точки кристаллизации от концентрации, при разбавлении теплоносителя руководствуются табличными данными (рис. 9). Из них видно что, если мы к примеру имеем 68% состав с кристаллизацией при -65º С, то для достижения температуры теплоносителя -20º С, соответствующей 36% содержанию гликоля, придется разбавить купленный состав водой чуть меньше, чем наполовину.

Если приобретена незамерзайка с температурным пределом -30º С и концентрацией гликоля 45%, то для кристаллизации теплоносителя при -20º С с 35% количеством гликоля, в жидкость придется добавить 22% воды от ее общего объема.

Рис. 10 Характеристики Тосолов

Особенности заполнения этиленгликолевым антифризом

Учитывая ядовитость этиленгликоля, заливать данный теплоноситель в отопительную систему необходимо предельно осторожно, используя ненужные в хозяйстве емкости с целью их дальнейшей утилизации. Закачка теплоносителя в систему обычно производится с помощью недорогого электронасоса или специального ручного насоса прессовщика, подходящими являются бюджетные вибрационные модели стоимостью около 20 у.е. После использования их тщательно промывают горячей водой с моющими средствами и в дальнейшем используют для полива огородов на приусадебных участках или технических нужд.

Если в системе используется открытый контур, а финансовые средства не позволяют приобрести дорогой пропиленгликоль, можно залить антифриз на этиленгликолевой основе, приняв простые меры безопасности. Для этого накопительный бак на верхнем этаже или чердаке плотно закрывают крышкой (для повышения герметизации можно использовать резиновые прокладки или термостойкие герметики), и вставляет в нее герметичную трубку, которую выводят наружу дома через окно или крышу.

Подготовка раствора Тосола для отопления

Если лучших вариантов в силу различных обстоятельств под рукой нет, можно применять Тосол в домах с небольшим количеством контуров отопления и сантехнической арматуры, радиаторы лучше использовать из алюминия. В свободной продаже имеется Тосол синего и зеленого цвета в пластиковой таре различной емкости, стандартная температура его замерзания -40º С. Так как этиленгликоль является основным компонентом раствора, при разведении водой можно использовать соответствующие таблицы.

К примеру, чтобы получить температуру кристаллизации -20º С (35% этиленгликоля) по таблицам определяем, что раствор Тосола с точкой замерзания – 40º С содержит 54% этиленгликоля. С помощью простой математической формулы (35 х 100 / 54) определяем, что в антифриз для получения порога замерзания -20º С следует добавить 35% воды.

Аналогичным образом рассчитывают процент добавляемой воды для других пределов температурных параметров теплоносителя.

Рис. 11 Тосол для системы отопления – как заливают

Заливка Тосола в систему отопления

Как отмечалось выше, использование Тосола оправдано только в экстренных ситуациях, чтобы залить Тосол в систему отопления, работы выполняют в следующей последовательности:

• Сливают теплоноситель через заливочный вентиль, расположенный в самой нижней точке рядом с водонагревательным котлом (эта возможность должна быть предусмотрена на этапе проектирования системы).
• Снимают, очищают и устанавливают на место грязевой фильтр, затем с помощью недорогого вибрационного электронасоса (Малыш) заливают в систему воду под стандартным давлением не более 2 бар.
• После заполнения трубопровода перекрывают входной вентиль, включают котел отопления для нагрева воды и циркуляционный электронасос. Выставляют температуру нагрева около 60 С. и прокачивает воду в течение часа, по завершении времени отслеживают состояние грязевого фильтра.
• Если на картридже фильтра остается слишком много грязи, выключают циркуляционный электронасос и котел, сливают воду, очищают фильтр и заново повторяют всю процедуру промывки.

Рис. 12 График вязкостей антифризов

• Убедившись, что грязь в системе практически отсутствует, после слива воды приступают к заливке Тосола. Его выливают в емкость большого объема, погружают туда вибрационный насос и начинают накачивать в систему под давлением около 2 бар.
• Обычно контура теплых полов подключены через коллекторы, на которых размещены автоматические воздухоотводчики для стравливания воздуха – они справляются со своей задачей без присутствия человека. На радиаторах отопления стравливать воздух придется вручную через краны Маевского. Для этого плоской отверткой или ключом откручивают шлиц в верхней части радиатора и сливают теплоноситель, так обходят все батареи, начиная с верхних этажей. При падении давления после слива теплоносителя периодически проводит его подкачку.
• Стравливание воды из радиаторов и подкачку повторяют повторно, затем включают циркуляционный электронасос и котел на температуру около 60º С и далее вручную проверяют батареи на равномерность нагрева с двух сторон. Если одна половина радиатора нагревается меньше, снова спускают воздух и подкачивают антифриз.
• При повышенном пенообразовании во время закачки антифриза отключают все оборудование на несколько часов, давая Тосолу возможность отстояться.

Тосол имеет невысокий срок службы, определить его конечную фазу можно визуально – если жидкость имеет ржавую окраску, это говорит о разложении ингибиторов и контур срочно освобождается от теплоносителя.

Рис. 13 Отопительные котлы в частном доме

Предупреждение от производителей котлов

Следует отметить, что применение незамерзаек не является безальтернативным методом борьбы с промерзанием труб и отопительного котла, можно использовать системы оповещения о пропадании электроэнергии или автоматику, запускающую аварийный бензиновый генератор при отсутствии электричества.

В пользу альтернативных антифризам способов говорит и тот факт, что многие производители котлов для обогрева отказывают потребителю в их гарантийном обслуживании, если в качестве теплоносителя используется отличные от воды жидкости.

Это логично, ведь если ограничения наложены на саму воду (она должна быть чистой, бесцветной, без осадка, с карбонатной жесткостью 3 моль.\ куб.м и водородным показателем кислотно-щелочного баланса рН в пределах 6 – 9 единиц), то теплоноситель должен обладать идентичными свойствами – антифризы по своим химическим и физическим свойствам не вписываются ни в какие нормативы.

Обычно предупреждение от производителя прописано в инструкции и сообщает потребителю о том, что он снимает с себя всю ответственность за некорректную работу котла вместе с гарантией на техническое обслуживание, если в систему будет залита незамерзайка.

Рис. 14 Примеры негативного воздействия антифризов на систему отопления

Находясь перед выбором, что лучше в системе отопления, вода или антифриз, многие выбирают второй вариант, хотя его применение связано не только с финансовыми расходами, но и возникающими проблемами при эксплуатации и расторжению гарантийных обязательств на котельное оборудование.

Использование Тосола для отопления является наихудшим вариантом не только с точки зрения эффективности его работы, но и расходования финансовых средств, его применение может быть оправдано только при очень редком использовании отопительной системы.