Антифриз: преимущества и виды
Бытовой антифриз — теплоноситель для систем отопления
Если желаете использовать антифриз, то помните, что тосол, масло для трансформаторов и этиловый спирт для отопления абсолютно не подходят, поскольку правила безопасности гласят: в отопительные системы можно заливать исключительно разработанные для этого вещества. Они (вещества) не должны быть легковоспламеняемыми и содержать добавок, использование которых запрещается в жилых помещениях.
Сегодня существует масса разновидностей антифриза, которые делятся по таким критериям, как:
- присадки;
- температура кристаллизации;
- цена;
- базовая основа.
Мы рассмотрим классификацию по последнему критерию – базовой основе. С этой точки зрения антифриз может быть трех типов:
- этиленгликолевый;
- пропиленгликолевый;
- смеси.
Рассмотрим свойства каждого из них.
Этиленгликоль
Этиленгликоль
Более четверти всех антифризов для отопления производятся из этиленгликоля. В их составе присутствуют специальные ингибиторы, снижающие интенсивность химических реакций под действием этиленгликоля. Их замерзание происходит при достаточно низкой температуре в -60ᵒС, а по своей теплофизике они оптимально подходят для отопления.
Но используется такой антифриз преимущественно в автомобилях и при обогреве нежилых зданий. Обладает существенными преимуществами, такими как отсутствие отложений в тепловых магистралях и доступная стоимость.
Недостатки антифриза такого типа:
- токсичность – примерно 50 мг этого вещества хватит для того, чтобы убить человека;
- отсутствие какого-либо запаха;
- сладковатый вкус, из-за которого утечка вещества особо опасна для здоровья ребенка;
- невозможность применения в системах открытого типа;
- повышенная вязкость при минусовой температуре.
Помимо того, если этиленгликоль случайно попадет на утеплитель, керамическую плитку или дерево, то такие материалы нужно немедленно менять.
Пропиленгликоль
Пропиленгликоль
Поиски вещества, которое обладало бы свойствами этиленгликоля, но имело меньшую токсичность, привели к появлению теплоносителя на основе пропиленгликоля. Можно считать, что исследования увенчались успехом, поскольку токсичность у нового заполнителя для систем нулевая, к тому же он экологически безопасен.
Так, если этот антифриз по тем или иным причинам вытек из магистрали, то его можно попросту собрать тряпкой, не заботясь ни о каких мерах предосторожности. Даже если вдохнуть его, никаких негативных последствий для организма не будет
Вещество замерзает при -65ᵒС – -70ᵒС, тем не менее доля его применения в отопительных системах не превышает даже 5%. Он используется при обогреве общественных и жилых зданий. Пропиленгликолевый антифриз обладает еще одним преимуществом – невысокой химической агрессивностью. Благодаря такой агрессивности его можно использовать с материалами, которым нежелательно контактировать с водой ввиду высокой вероятности появления коррозии. Также пропиленгликоль «по совместительству» является отличной смазкой, способной предотвращать гидравлические удары.
Недостатки пропиленгликолевого заполнителя:
- теплофизика на 1/5 ниже, чем у этиленгликоля;
- повышенная вязкость;
- высокая стоимость.
Недостатков не так много, поэтому все они с лихвой окупаются преимуществами вещества. Следовательно, использование пропиленгликоля в большинстве случаев более выгодно.
Специальные смеси
На основе двух предыдущих вариантов был создан теплоноситель, обладающим свойствами этих веществ. К примеру, системы, заполненные пропиленгликолем порой очень сложно запустить ввиду высокой вязкости материала. А вот специальные смеси позволяют вовсю использовать все сильные стороны пропиленгликолевого антифриза, но снижают затраты энергии при запуске системы почти на четверть.
Схемы установки солнечного коллектора
В автономных системах обогрева и горячего водоснабжения обязательно нужно использовать накопительный бак для аккумуляции тепловой энергии. Связано это с тем, что распределение тепла, которое генерирует гелиоустановка, не пропорционально расходу энергии. Поэтому полученные ресурсы сначала аккумулируют в специальной емкости, а потом только потребляют по мере необходимости.
Специалисты рекомендуют использовать для этой цели стандартный накопительный бак для системы горячего водоснабжения или, как альтернативный вариант, — буферную емкость из автономной отопительной системы. Грамотно построенная конструкция подразумевает соединение коллектора с дополнительным теплообменником, который напрямую контактирует с накопительным баком. Существует пять проверенных на практике схем подключения оборудования.
№1. ГВС с естественной циркуляцией материала-теплоносителя
Данная схема используется преимущественно на малых площадях (например, для летнего душа), но вполне применима и для небольших строений — бани или дачного домика. Солнечный коллектор нужно установить ниже уровня накопительного бака не более, чем на 1 метр. Благодаря этому будет обеспечена естественная циркуляция жидкости в системе. Для соединения аккумулирующей емкости и коллектора желательно использовать трубы на ¾ дюйма.
Если вы планируете использовать горячую воду в вечернее время, накопительный бак нужно утеплить или купить готовую емкость, функционирующую по аналогии с термосом
Обратите внимание, что слой утеплителя не должен быть меньше 10 см. Это самая доступная схема подключения солнечного коллектора, однако она имеет один недостаток — минимальную инерционность. При минусовой температуре окружающей среды воду придется сливать, чтобы не допустить разгерметизации водопроводных труб
При минусовой температуре окружающей среды воду придется сливать, чтобы не допустить разгерметизации водопроводных труб.
№2. Зимний вариант установки солярного коллектора для ГВС
В данном случае теплоноситель для солнечных коллекторов — антифриз. Это позволяет избежать замерзания воды в трубах зимой. Но здесь нужно использовать аккумулирующую емкость косвенного нагрева с медным змеевиком. Непрерывная циркуляция жидкости происходит непосредственно между внутренними магистралями гелиосистемы и змеевиком, установленным в накопительном баке.
Данная схема монтажа рассчитана на естественную циркуляцию, но желательно «прогонять» теплоноситель для гелиосистем принудительно, используя циркуляционный насос. Дополнительно нужно установить расширительный бак.
№3. Схема подключения коллектора для отопления дома
Этот вариант подразумевает использование емкости косвенного нагрева, которая работает на твердом или «голубом» топливе. Поздней весной и летом котел можно отключать, поскольку воду будет нагревать коллектор. А вот зимой эффективность гелиосистем в северо-восточных регионах России не очень велика, так как интенсивность солнечного излучения минимальна. По этой причине коллектор используют в качестве источника дополнительного подогрева к отопительным системам.
Но даже в этом случае владелец дома получает возможность более рационально расходовать традиционные энергоресурсы. Чтобы обеспечить отопление дома в зимний период при помощи только одного солнечного коллектора, габариты всей конструкции должны составлять не менее 30–40% от площади здания.
№4. Монтаж гелиосистемы для отопления и ГВС
Типовая схема подключения объединяет сразу два варианта, то есть подходит одновременно для организации автономного отопления и горячего водоснабжения. Здесь применяется двухконтурная теплоаккумулирующая емкость— помимо медного змеевика, монтируется также дополнительный внутренний резервуар.
Такая схема установки дает возможность отделить техническую жидкость от питьевой воды. Для автоматизации процесса нагрева теплоносителя в систему интегрируют специальный контроллер солнечного коллектора, который позволяет избежать перерасхода энергоресурсов за счет контроля над температурой теплоносителя в гелиосистеме и температурой воды в буфере.
№5. Установка коллектора для подогрева бассейна
Данная схема не подходит к системе отопления, а используется, когда необходимо нагреть воду в открытом бассейне переносного типа. Чтобы обеспечить циркуляцию жидкости, допускается использовать стандартную погружную помпу. Если на вашем участке находится стационарный бассейн, для большего удобства оборудование лучше подключить к бытовой автоматизированной насосной станции.
Система водяного отопления
Система водяного отопления являет собой замкнутую цепь, состоящую из котла, выполняющего функцию генератора тепла, трубопроводной системы и батарей. По этой системе в постоянном режиме циркулирует вода или антифриз. Топливом для того чтобы разогреть воду может быть уголь, дрова, керосин или природный газ, электроснабжение, преобразователи и т.д.
Водяное отопление
Кроме вышеназванных компонентов, которые включает водяная система отопления, сюда еще входят устройства, предназначенные для регулирования системы – расширительный бак для отведения излишков воды или такой жидкости, как антифриз, которые появляются в случае нагрева, терморегуляторы, насос циркуляции, манометр, запорный, автоматический отводчик воздуха, клапаны для предохранения.
Для водяного отопления могут быть использованы разнообразные трубы:
Стальные, нержавеющие и стальные оцинкованные. При установке таких труб их сваривают. Стальные трубы – подвержены коррозии. Оцинкованные стальные и нержавеющие – не обладают таким недостатком, а при их установке лучше применять резьбовые соединения.
Стальные трубы
Медные. Такие трубы являются надежными, они выносят очень высокие температурные режимы, высокое давление. Соединяются медные трубы высокотемпературной пайкой серебросодержащим припоем. Они могут быть хорошо скрыты в стенах вашего дома. Заметим, что медные трубы – самые дорогостоящие, используются они, в основном, в строительстве эксклюзивных объектов.
Медные трубы
Полимерные (металлопластик, полиэтилен, полипропилен, армированные алюминием трубы). Такие трубы достаточно удобны при установке. Металлопластиковые – прочны и стойки к процессу коррозии, они не позволяют откладываться осадку на поверхности внутри. Монтируются они при помощи прессовых или резьбовых соединений без сварки. Но у таких труб большой коэффициент расширения тепла. Поэтому, если долго была только горячая вода, после чего пошла холодная, то такие трубы могут дать течь. Поэтому при временном прекращении работы котла в зимнее время и размораживании систем отопления наступит повреждение.
Полимерные трубы
Выбор материала труб, которые будут использовать определенные водяные системы отопления, должен непременно быть согласован с проектировщиками с учетом таких факторов, как вероятность альтернативного или аварийного отопления здания, предпочтения и финансовые возможности. Специалистами было доказано, что наиболее надежными являются медные трубы, поэтому для построения долговечной системы водяного отопления необходимо использовать именно такие.
На что обращать внимание при покупке коллектора?
Особенности коллекторов
Все гелиосистемы промышленного производства генерируют тепловую энергию, которая выражается в киловаттах. На этот показатель обязательно следует смотреть, так как существует вероятность приобрести либо слабую, либо чересчур мощную конструкцию
Очень важно проверить, насколько хорошо коллектор сохраняет полученное от солнечных лучей тепло, так как этот фактор будет играть одну из ключевых ролей, если его планируется устанавливать в холодных регионах
При установке коллектор помещается в специальный каркас, который имеет определенную массу. Следует выяснить, насколько сильная конструкция крыши – может ли она выдержать массу данного оборудования. Если обрешетка слабая, то ее нужно будет предварительно усилить. В некоторых случаях коллектор размещают в вертикальной плоскости, что позволяет не допустить лишнего воздействия атмосферных осадков, но из-за этого несколько снизится коэффициент полезного действия оборудования.
Необходимые инструменты и материалы для монтажа солнечного коллектора
Установка солнечных коллекторов осуществляется под открытым небом. Следовательно, сама конструкция, трубопроводная система и все вспомогательные крепления со временем подвергаются разрушающему воздействию окружающей среды. На них могут появиться коррозии и деформации. Поэтому для установки используют только нержавеющие материалы.
Для монтажа солнечного коллектора используют следующие вспомогательные инструменты:
- кран или подъемник;
- строительные леса;
- кровельная лестница;
- страховочное оборудование – жилет, трос и т. д.;
- строительный уровень;
- вакуумный захват;
- изоляционный материал для труб.
От качества установки зависит надежность, эффективность и долговечность оборудования.
Принцип работы и виды гелиосистем
Принцип их работы основан на нагревании солнечными лучами теплоносителя, который циркулирует в солнечном коллекторе с последующей подачей его в бак-аккумулятор, откуда тепло подается в систему отопления или горячего водоснабжения дома.
Солнечный коллектор представляет собой панель с теплообменными элементами в виде пластин или вакуумных трубок. Попадая на их поверхность, солнечная энергия поглощается ими, тем самым нагревая теплоноситель до 90-110°С, который подается в накопительный бак емкостью 250-300 литров. Он по своей конструкции очень похож на бойлер, также имеет внутренний теплообменник (один или два – в зависимости от количества контуров). Иногда в него дополнительно монтируют электрический нагревательный элемент, который включается, если количества тепловой энергии, получаемой от солнца, недостаточно.
Количество контуров и способы циркуляции теплоносителя
Гелиосистемы могут быть:
- одно- или двухконтурными;
- с естественной или принудительной циркуляцией.
В одноконтурных установках (рис. 1) вода в систему водоснабжения или отопления подается непосредственно из бака-аккумулятора. Она же нагревается и циркулирует в солнечном коллекторе. Такая система достаточно проста и имеет высокий КПД. Но имеет и существенные недостатки. Для нормальной ее работы необходима качественная мягкая вода, если в систему подается жесткая вода, а она очень часто бывает именно такой в скважинах и колодцах, то это значительно сокращает эффективность и срок службы оборудования. Кроме того, если в коллекторе циркулирует обычная вода, то в холодное время года она может просто замерзнуть.
Рис. 1 Одноконтурная гелиоустановка с естественной циркуляцией теплоносителя
Двухконтурные гелиосистемы (рис. 2) предполагают наличие двух контуров.
Рис. 2 Двухконтурная гелиоустановка с принудительной циркуляцией для отопления и горячего водоснабжения дома
В одном циркулирует теплоноситель, получающий энергию в коллекторе (это обычно незамерзающая жидкость) и, через теплообменник в накопительном баке, отдающий ее воде, которая нагреваясь таким образом поступает в систему горячего водоснабжения или отопления дома. Такие системы имеют несколько меньший КПД, но зато могут эксплуатироваться при отрицательных температурах наружного воздуха, да и специальный теплоноситель не будет вызывать коррозии коллектора и не происходит отложение солей жесткости, как в случае использования в качестве теплоносителя воды из колодца или скважины.
Естественная и принудительная циркуляция теплоносителя
В гелиосистемах с естественной циркуляцией (рис. 1), она осуществляется за счет конвекции, то есть за счет того, что более теплая вода имеет меньшую плотность и поднимается вверх, а на место ее поступает более плотная – холодная. Чаще всего по такой схеме работают одноконтурные системы. Преимуществом таких систем является их независимость от наличия электроэнергии.
В системах с принудительной циркуляцией (рис. 2), для ее поддержания используется циркуляционный насос или, чаще всего — насосная станция, которая кроме самого насоса включает автоматику, регулирующую и запорную арматуру, воздушный клапан и расширительный бак. Двухконтурные гелиосистемы, чаще всего, используют именно этот способ циркуляции. Хотя принудительная циркуляция является более эффективной по сравнению с естественной, но требует наличия электроэнергии для работы насоса.
Требования к материалам для изготовления самодельного солнечного коллектора
Для изготовления каркаса солнечного коллектора для отопления своими руками применяется фанера, деревянный брус, плиты ОСП или другие подобные варианты. Как альтернативу можно использовать алюминиевый или стальной профиль со вставками из аналогичных материалов, что придаст конструкции прочность и надежность. Однако такой корпус будет иметь высокую стоимость.
Материалы должны удовлетворять требованиям, предъявляемым к конструкциям, которые располагаются на открытом воздухе. Поскольку в среднем период эксплуатации солнечного коллектора составляет 20-30 лет, необходимо, чтобы материалы характеризовались высокими эксплуатационными характеристиками, которые будут оставаться неизменными на протяжении всего периода службы установки.
Древесина для корпуса должна обрабатываться водно-полимерными составами и покрываться лакокрасочными эмульсиями. Стальной профиль необходимо надежно защитить от коррозии.
Для изготовления каркаса коллектора используется фанера, плиты ОСБ или брус
Для изготовления абсорбера гелиостата своими руками используют доступные подручные материалы. Змеевик может быть произведен из жесткой ПВХ трубы с фитингами, гибкой ПНД трубы, гнутой медной или металлической трубки. Для абсорбера подойдет теплообменник старого холодильника. Также элемент можно выполнить из алюминиевых банок или пластиковых бутылок. Главным критерием выбора является теплопроводность материала.
Для предотвращения потерь тепла корпус следует утеплить со всех сторон. Для этих целей преимущественно используется минеральная вата или пенопласт. Хорошо себя зарекомендовал фольгированный вариант утеплителя, который обеспечит не только теплоизоляцию, но и отражение лучей солнца от поверхности.
Теплообменник закрывается защитной поверхностью, в качестве которой может быть использовано закаленное стекло или монолитный поликарбонат. Материал должен иметь рифленую, а не гладкую поверхность.
Чтобы предотвратить потерю тепла, корпус коллекторов утепляют минеральной ватой или пенопластом
Особенности плоских коллекторов
Среди преимуществ таких устройств выделяются:
- Простота конструкции;
- Малая стоимость;
- Высокая степень надежности;
- Высокая производительность (особенно – летом);
- Возможность сэкономить до 70% затрат на подогрев воды;
- Идеальное соотношение цены/качества для теплого климата и южных широт;
- Возможность самостоятельного изготовления;
- Способность самоочистки от снега и опавших листьев (за счет гладкой поверхности);
- Длительный эксплуатационный период.
Однако при низких температурах (зимой, в межсезонье) производительность таких коллекторов ощутимо падает, что связано с резко возрастающими тепловыми потерями. Кроме того, эти изделия обладают достаточно высокой парусностью (из-за большой площади), это обязательно надо учесть при установке, иначе коллектор может быть сорван сильным порывом ветра. Также при установке на крыше можно столкнуться с целым рядом сложностей, поскольку панель надо поднимать целиком. При этом она должна быть ориентирована строго на юг, иначе ее производительность будет меньше задуманной.
Как сделать своими руками
Перед тем как приступить к сборке солнечного коллектора, следует сделать расчёты, чтобы устройство получилось качественным.
Схема сборки
Пошаговая инструкция:
- Сначала собирается короб. Для этого используются доски толщиной 3 см и шириной 12 см. Дно делается из фанеры или текстолита. Для прочности устанавливаются ребра жёсткости. Чтобы древесина не гнила, её обрабатывают антисептиком.
- На дно укладывается слой теплоизоляции (минваты). После чего её закрывают оцинкованным металлом.
- Для создания теплообменника понадобятся 2 трубы с диаметром 1″ и длиной 70 см, 15 труб с диаметром 0,5″, длиной 160 см.
- В трубах большего диаметра с шагом до 4,5 см проделываются отверстия для труб меньшего размера.
- После чего всю конструкцию сваривают. При этом патрубки для входа и выхода теплоносителя должны находиться диагонально. Для входа внизу, для выхода сверху.
- Готовый радиатор монтируют внутрь ранее сделанного короба. Крепится ко дну короба с помощью хомутов или полосок металла. Для максимальной передачи тепла, нужно закрепить его как можно плотнее.
- Стыки тщательно заделываются герметиком. Дно короба и трубы окрашивается в чёрный цвет жаростойкой краской, тогда они будут поглощать больше тепла. Внешние детали окрашиваются белым, чтобы было меньше теплопотерь.
- После того как краска высохла, короб закрывается стеклом (4 мм), но так, чтобы расстояние между ним и радиатором было не менее 1,2 см. Можно использовать стеклопакет, это повысит эффективность устройства.
Теплоносители для гелиосистем
Основным теплоносителем для систем теплоснабжения является вода. Однако ее применение в гелиосистемах ограничено температурой кристаллизации, составляющей 0оС, а значит применение воды в роли теплоносителя ограничивается климатическими зонами, где не бывает отрицательных температур. Кроме того, содержащиеся в воде соли засоряют поверхности нагрева накипью, а коррозионный агент – кислород – повреждает металлические части систем теплоснабжения и способствует разложению теплоносителя на составляющие элементы. Поэтому для гелиосистем был разработан вид теплоносителя, лишенный вышеперечисленных недостатков.
Основой такого теплоносителя является пропиленгликоль, смешанный с водой, прошедшей водоподготовку в виде деминерализации.
Кроме того, для уменьшения коррозирующего и разлагающего воздействия кислорода, в теплоноситель добавляют антиокислительные присадки, образование пузырьков газа в жидкости уменьшается добавлением пеногасителей, а стабилизаторы, добавленные в теплоноситель, помогают сохранять раствор химически однородным. Как правило, теплоносители для гелиосистем продаются уже в готовом виде. Концентрация пропиленгликогеля в них составляет от 40% и выше, что соответствует температуре кристаллизации от -30оС и ниже. Показатель кислотно-щелочного баланса (рН) для готового теплоносителя поддерживается в щелочной зоне (≥ 7,0) для уменьшения коррозирующего действия.
При эксплуатации теплоносителей гелиосистем не следует смешивать теплоносители от разных производителей, так как разные как по количественным, так и по качественным свойствам составы могут вступить в химическую реакцию, приведя гелиосистему в негодность.
Солнечная энергетика в условиях современного энергетического и экономического кризиса является одним из перспективнейших направлений технологий, направленных на сохранение невосполнимых ресурсов нашей планеты.
Регистрация субъекта предпринимательской деятельности
Для официальной регистрации бизнеса по производству и установке солнечных коллекторов больше всего подойдет форма индивидуального предпринимательства. Процедура регистрации проводится по месту жительства предпринимателя и занимает в среднем пять дней. Чтобы стать ИП, необходимы только паспорт, индивидуальный номер налогоплательщика (ИНН), заявление установленного образца и квитанция об оплате государственной пошлины – ее размер составляет 800 рублей. Кроме того, предпринимателю необходимо встать на учет в контролирующем органе (налоговой инспекции). Лучше всего выбрать упрощенную систему налогообложения (УСН) — данный налоговый режим предусматривает ставку 6% с объекта «доходы» либо 15% с объекта «доходы минус расходы» (второй вариант имеет более сложную систему и целесообразен в том случае, если ежемесячные расходы предпринимателя составляют 60% от доходов).
