Jaká by měla být teplonosná látka pro topné systémy: parametry kapaliny pro radiátory

Navzdory propagaci alternativních metod vytápění prostor je v naprosté většině případů hlavním zdrojem tepla kapalinový topný okruh. Díky své hospodárnosti a účinnosti je optimální v podmínkách dlouhých zim typických pro naše zeměpisné šířky.

Nevýhodou je, že voda může zamrznout. Proto se kromě ní používá také nemrznoucí teplonosná kapalina pro topné systémy, která nahrazuje vodu. V tomto článku se blíže seznámíme s jejími hlavními druhy, prozkoumáme jejich významné výhody a hlavní nevýhody.

Rovněž uvedeme algoritmus výpočtu potřebného objemu teplonosné kapaliny pro konkrétní systém a doporučení pro výběr typu kapaliny pro topné okruhy.

Seznam požadavků na teplonosnou kapalinu

Hlavním úkolem kapaliny v trubkách je přenos tepelné energie z kotle k radiátorům.

Aby byl topný systém bezpečný a energeticky účinný, musí teplonosná kapalina splňovat řadu důležitých požadavků, mimo jiné:

• ochrana trubek před korozí;
• chemická inertnost vůči těsněním instalovaným v potrubí;
• vhodný rozsah provozních teplot pro trubky (od bodu mrazu do bodu varu);
• vysoká tepelná kapacita, aby akumulovala co nejvíce tepla;
• minimální schopnost tvorby vodního kamene;
• naprostá bezpečnost: žádné uvolňování toxických par a maximální odolnost proti výbuchu a ohni;
• stabilní chemické složení – kapalina se nesmí rozkládat ani měnit své fyzikální vlastnosti působením vysokých teplot.

A nyní hlavní otázka: která nemrznoucí směs pro moderní topné systémy splňuje všechny požadavky?

Odpověď může zklamat, ale dnes v přírodě taková kapalina neexistuje. Takto ideální chemické složení ještě nebylo vytvořeno. Proto je otázka výběru optimální varianty velmi aktuálním úkolem dneška.

Kdy je nutné použít nemrznoucí směs?

Než přistoupíme k posouzení alternativních kapalin, neměli bychom vyloučit vodu. Pokud je vytápění instalováno v domě, kde obyvatelé žijí trvale, bude voda jednou z nejbezpečnějších a nejspolehlivějších možností.

Jako teplonosná látka má optimální parametry pro cirkulaci v okruzích topných systémů.

Avšak v zimních mrazech může sebemenší krystalizace vody způsobit vážnou havárii s poškozením potrubí a uzlů topného zařízení.

Pokud se jedná o venkovský dům, do kterého se jezdí pouze občas, nebo když rodina často o víkendech opouští svůj příbytek a nechává vytápění bez dozoru, pak použitá teplonosná látka musí být odolná vůči nízkým teplotám typickým pro danou oblast.

Pouze pro použití chemických sloučenin jako nosičů tepelné energie je nutné připravit topné okruhy. Systém musí být zcela těsný, protože kapalina je v různé míře toxická a hořlavá.

V topných okruzích nelze používat nemrznoucí směsi “v čisté formě”. Protože neředěné nemrznoucí směsi jsou agresivní a náchylné k podpoře koroze, ředí se vodou.

Majitel by měl vzít v úvahu, že nemrznoucí kapalinu je třeba pravidelně měnit, což znamená dodatečné náklady.

Některé modely kotlového zařízení mají konkrétní doporučení pro použití teplonosné kapaliny určité značky. Pokud použijete kapalinu jiného složení, můžete přijít o záruku na kotel.

Přehled žádaných teplonosných kapalin

Abychom se chránili, podrobněji se seznámíme s každým typem teplonosné kapaliny.

Varianta #1 – voda s přísadami

V 70 % moderních systémů se používá voda, včetně jejích modifikovaných směsí s přísadami.

Čím se tato popularita vysvětluje:

• naprostá neškodnost – únik může způsobit pouze domácí potíže;
• nejvyšší tepelná kapacita – asi 1 cal/g·°C (každý litr vody je schopen předat více tepla než jakákoli jiná kapalina);
• levnost a dostupnost – voda má minimální cenu ve srovnání s nemrznoucími směsmi. V každém okamžiku lze vodní systém doplnit bez výrazných nákladů na čas, práci a peníze.

Pravdou je, že výměna vody v topném okruhu je nežádoucí bez závažného důvodu. Při ohřevu se zbavuje solí a kyslíku.

Voda, která se v kotli několikrát převařila, již nemá stejné složení a množství solí jako při svém nalití do systému. Na rozdíl od nové dávky je prakticky bez volného kyslíku.

Neměli byste často provádět výměnu vody v topných okruzích, aby se na stěnách potrubí a vnitřním povrchu armatur neusazoval vodní kámen.

Druhá strana mince spočívá v následujícím:

• Poměrně vysoká teplota tuhnutí, proto nelze ponechat vodní topný systém bez dozoru (v opačném případě by při zamrznutí a expanzi voda mohla roztrhnout potrubí a radiátory);
• Soli obsažené ve složení mohou způsobovat usazeniny na potrubí a topných prvcích, což snižuje výdej tepla a celkovou účinnost systému;
• Voda je oxidant a kyslík v ní rozpuštěný může být příčinou koroze kovových topných prvků, včetně radiátorů.

S teplotou tuhnutí nic nenaděláte, ale ostatní negativní vlastnosti lze výrazně snížit. Pro začátek můžete snížit koncentraci solí pomocí změkčování. Množství hydrogenuhličitanových solí lze snížit vařením.

Ortofosforečnan sodný, který lze koupit v obchodě, umožňuje změkčit vodu. Přitom je třeba pamatovat na správné dávkování, protože nadbytek činidel může negativně ovlivnit tepelně technické vlastnosti vody.

Abyste se nepletli s dávkováním, můžete použít destilovanou vodu, ale ta vyjde o řád dráž. Nyní se nemusíte obávat, že se radiátory ucpou vodním kamenem. Abyste ušetřili a zchytračili, můžete použít vodu z tání nebo dešťovou vodu.

Ta již je přirozeně destilovaná. Její čistota však může být jen částečná. Mohla se nasytit atmosférickými nečistotami, ale v každém případě bude mnohem měkčí než voda ze studní, vrtů nebo kohoutku.

Pro zachování technického stavu trubek, armatur a zařízení je lepší do topného okruhu nalít destilát. Destilovanou vodu je také lepší nalít po havarijním vypuštění a opravě systému.

Výrobci nabízejí destilovanou vodu obohacenou o inhibiční přísady. Ty výrazně snižují pravděpodobnost koroze.

Do takového destilátu se také přidávají povrchově aktivní látky (PAL). Jejich obsah ve vodě minimalizuje tvorbu usazenin na vnitřních plochách radiátorů.

PAL způsobuje odlupování stávajících usazenin (s následným odvodem ze systému pomocí filtru) a také snižuje chemickou aktivitu vody. Výsledkem je, že všechna těsnění a ucpávky vydrží déle.

Varianta #2 – nemrznoucí antifriz

I destilovaná voda s optimální sadou přísad není bez hlavní nevýhody – zamrzání při 0 stupních Celsia. Speciální kapalina pro kovové topné radiátory tohoto nedostatku nemá a má navíc nižší teplotu krystalizace.

Nízká teplota působí na nemrznoucí směs jinak než na vodu. Dokonce i při překročení minimálních provozních hodnot kapalina nekrystalizuje a nerozpíná se, ale mění se v gelovitou substanci. Proto jsou trubky a radiátory chráněny před deformacemi a poškozením.

Při zvýšení teploty se konzistence zhoustlé nemrznoucí směsi stává řidší, zvyšují se ukazatele tekutosti, i když v normálním stavu jsou o 15 % nižší než u tradičního konkurenta – vody.

Teplonosné médium je dodáváno ve dvou modifikačních variantách: 1 – s teplotou tuhnutí v neředěném stavu -65° a druhá varianta -30°

Koncentrovaný nemrznoucí přípravek lze ředit podle pokynů výrobce s ohledem na místní klimatické podmínky. Pro získání kapaliny s mezí tuhnutí -30° se ředí vodou na polovinu, pro -20° se jedna část nemrznoucí směsi smíchá se dvěma díly vody.

Většina přípravků vydrží až -65 stupňů. Na většině území severu a středního pásma teplota zřídka klesá pod -35, proto se nemrznoucí směs často ředí destilovanou vodou, čímž se práh snižuje na -40.

Výrobci kvalitních roztoků činí složení maximálně stabilním, proto je schopno vydržet až 5 let. Poté bude nutná jeho úplná výměna.

Aby bylo dosaženo těchto vlastností, bylo nutné obětovat některé výhody, které má voda:

• tepelný výkon antifreezu je o 15% nižší, někdy to může vyvolat potřebu instalace dalších radiátorů nebo sekcí;
• může obsahovat toxické látky, proto nelze používat antifreeze v dvouokruhových systémech, kde by se mohl dostat do okruhu přívodu teplé vody;
• vysoká tekutost ve srovnání s vodou, kvůli které je nutné používat specifické těsnicí prvky schopné zabraňovat únikům;
• zvýšená viskozita, která bude vyžadovat použití výkonnějšího čerpadla – doporučení pro výběr čerpadla a přehled deseti nejlepších modelů jsme prozkoumali zde;
• vyšší koeficient roztažnosti bude vyžadovat instalaci expanzní nádoby zvětšeného objemu.

Při použití všech typů antifreezeů nelze provádět rozvod topení pozinkovanými trubkami, protože při kontaktu s nimi ztrácí nemrznoucí kapalina část původních prospěšných vlastností.

Je třeba pamatovat, že pro plnění topného okruhu je nutné použít složení vyráběné cíleně pro topné systémy. Kapalinu pro automobilové motory nelze k tomuto účelu použít.

Použití nemrznoucích kapalin jako teplonosných médií vyžaduje změny v schématu topného systému. Kvůli viskozitě nemrznoucí směsi předává teplo topným tělesům pomaleji, proto je lepší zvýšit počet článků radiátorů nebo zakoupit zařízení s větší tepelnou kapacitou.

Dále je třeba snížit tření v potrubí výměnou tvarovek za analogy o jednu velikost větší, než jsou ty používané ve vodních okruzích.

Moderní nemrznoucí kapaliny lze podle složení rozdělit do tří základních typů:

• glycerinové;
• na bázi propylenglykolu;
• na bázi etylenglykolu.

Podívejme se na každý zvlášť, abychom vybrali nejvhodnější variantu pro stávající zařízení a podmínky.

Varianta #3 – nemrznoucí kapalina na bázi etylenglykolu

Jedna z nejoblíbenějších nemrznoucích směsí zaujímá své čestné místo na pultech obchodů díky nejdostupnější ceně vzhledem k jednoduchému výrobnímu procesu.

Kapalina obsahuje asi 4 % přísad, které brání etylenglykolu ve pěnění při vysokých teplotách. Jsou zde také inhibitory, které brání korozi napadat kovové povrchy.

Kvůli agresivitě etylenglykolu se prostředek používá pouze v naředěné formě, aby chránil vnitřní stranu trubek a radiátorů.

Etylenglykol je agresivní vůči trubkám, zařízením a spojům, toxický, ale má dobré tepelně technické parametry.

Hlavní nevýhodou etylenglykolu je jeho toxicita. Minimální množství této látky v lidském těle může způsobit vážné zdravotní problémy. Proto musí mít celý topný systém nejvyšší stupeň těsnosti.

Dalším nedostatkem při použití etylenglykolu je neustálá kontrola teplot. Pokud kotel bude ohřívat kapalinu na teplotu blízkou bodu varu, směs se začne rozkládat s vypadáváním pevné usazeniny a uvolňováním kyselin, což působí destruktivně na všechna topná zařízení.

Uvedená nemrznoucí směs je vhodná pouze pro systémy, kde lze přesně udržovat teplotní režim, ale ne všechna kotlová zařízení jsou touto možností vybavena.

Varianta #4 – kapalina na bázi propylenglykolu

Jedná se o modernější nemrznoucí směs, která se zbavila některých nedostatků etylenglykolu.

Výhody:

• není toxický – obsahuje přísady používané v potravinářském průmyslu;
• lze použít v dvouokruhových systémech, protože i náhodné přimíchání do pitného okruhu nepoškodí lidské zdraví;
• vyšší tepelně technické vlastnosti;
• životnost 10 let;
• působí v topném okruhu na principu mazání, což snižuje hydraulický odpor v potrubí a zvyšuje účinnost systému.

Nicméně jeden nedostatek se nepodařilo odstranit – neslučitelnost se zinkem. Speciální přísady ztrácejí své vlastnosti při průtoku pozinkovanými trubkami. Dalším relativním nedostatkem je dvojnásobně vyšší cena.

Varianta #5 – glycerinový antifriz

Glycerinový antifriz je přirovnáván k vodě jako blízký ideálnímu souboru vlastností, ale zároveň je kritizován. Názory se rozcházejí, proto má smysl uvést všechny aspekty.

Zastánci glycerinového složení uvádějí následující výhody:

• ekologicky čistý a bezpečný roztok;
• široký pracovní teplotní rozsah – -30 až +100 °C;
• při zamrzání se roztahuje jen minimálně;
• není agresivní vůči pozinkovaným trubkám a radiátorům;
• je levnější než propylenglykol;
• životnost 7–10 let.

Varianta na bázi glycerinu není výbušná a nehoří. Významnou výhodou je, že prakticky nepoškozuje těsnění.

Do složení antifrizu na bázi glycerinu byly přidány syntetické přísady, díky nimž je výrazně snížena korozní aktivita kapaliny

Mezi odpůrci této teplonosné kapaliny se objevují následující argumenty:

• větší hmotnost, což způsobuje dodatečné zatížení trubek;
• absence norem kvality pro glycerinové směsi;
• při přehřátí a odpaření vody ztrácí své vlastnosti a mění se v gelovitou hmotu s tuhými částicemi;
• zvýšené pěnění;
• při teplotě nad 90 stupňů se může začít rozkládat;
• nižší tepelná kapacita ve srovnání s propylenglykolem;
• kvůli zvýšené viskozitě přispívá k rychlejšímu opotřebení zařízení.

Je třeba poznamenat, že v některých zemích, kde je ethylenglykol zakázán, se glycerinové teplonosné kapaliny vůbec nevyrábějí. Vzhledem k rozporům v používání glycerinové kapaliny nese odpovědnost za její použití výhradně majitel.

Antifriz na bázi glycerinu – varianta s velkým množstvím kladů, ale cena a vysoká viskozita nutí k zamyšlení před nákupem

Varianta #6 – teplonosná kapalina pro elektrodový kotel

Tento typ zařízení je třeba zmínit samostatně, protože elektrodové kotle vyžadují zvláštní typ teplonosné kapaliny. Kapalina se ohřívá ionizací působením střídavého proudu.

Antifriz musí mít určité chemické složení, které by zajistilo tři podmínky: správné hodnoty elektrického odporu, elektrické vodivosti a ionizace.

Výrobci elektrodových kotlů poskytují vlastní přísná doporučení pro použití konkrétních značek teplonosné kapaliny. Proto je třeba vybírat nemrznoucí kapalinu se zvláštní pečlivostí, aby nedošlo ke ztrátě záruky.

Každý model elektrodového kotle je omezen na určité značky teplonosné kapaliny. Při použití jiného složení si výrobce vyhrazuje právo neplnit záruční povinnosti.

Doporučení pro výběr prostředku

Je nutné zohlednit nejen vlastnosti teplonosných kapalin pro topný systém, ale také konfiguraci zařízení, aby bylo vytápění bezpečné a účinné.

Pokud jste se rozhodli použít nemrznoucí kapalinu, podívejme se na podmínky, za kterých je její použití vyloučeno:

• absence regulátoru teploty ohřevu v kotli;
• při použití těsnění z lněného obvazu s olejovým zpracováním;
• v topném okruhu jsou použity trubky, radiátory, uzavírací armatury s pozinkovaným povrchem;
  -topný systém otevřeného typu

Odpařování vody z nemrznoucí kapaliny může změnit vlastnosti a výpary etylenglykolu jsou toxické.

Dodržování následujících pravidel umožní majitelům vyhnout se řadě nepříjemností při nesprávném použití nemrznoucích kapalin:

• v místech těsnění je nutné lněnou koudel natřít těsnicí pastou;
• sekční radiátory je třeba přebrat, aby se těsnění nahradilo těsněními z teflonu nebo paronitu;
• nepoužívat automatické odvzdušňovače (pro vypouštění přebytečného vzduchu je lepší nainstalovat kohoutky Majevského pro ruční regulaci);
• radiátory a trubky musí mít zvětšený objem a průměr;
• přítomnost oběhového čerpadla se zvýšeným výkonem;
• instalovat membránovou expanzní nádobu se zvýšeným objemem.

Nemrznoucí kapalina se do topného systému nalévá pouze po kvalitním propláchnutí topného okruhu, pro které je lepší použít speciální prostředky. Z bezpečnostních důvodů všech obyvatel odborníci doporučují používat propylenglykol.

Kotel nelze ihned po naplnění systému teplonosnou kapalinou uvést na špičkový výkon. Teplotu je nutné zvyšovat postupně. To je potřeba, aby nemrznoucí kapalina dosáhla optimálních provozních vlastností a expandovala v normálním rozsahu.

Pro výběr vhodné teplonosné kapaliny je nutné zohlednit vlastnosti trubek, kotlového zařízení a další faktory

Při ředění kapaliny vodou nesmí být koncentrace vyšší než -20 stupňů. Nadbytek vody povede k usazování vodního kamene a změně pracovních vlastností glykolu. Ředí se pouze destilovanou vodou.

Jak určit objem teplonosné kapaliny?

Nejjednodušší způsob je použít vodoměr nebo průtokoměr. Tento je prakticky v každém domě nebo bytě s centrálním zásobováním vodou.

Před zahájením měření je třeba topný okruh zcela vyprázdnit. Poté se odečtou údaje na měřidle a začne se plnění systému mírným tlakem vody. Je to nutné, aby nevznikly vzduchové kapsy, které zkreslují údaje.

Jakmile je topné potrubí naplněno vodou, je třeba znovu odečíst údaje vodoměru. Je třeba si zapamatovat, že 1 krychlový metr je 1000 litrů, a zakoupit odpovídající množství kapaliny.

Druhý způsob je méně pohodlný, ale účinný, pokud není k dispozici měřidlo. Naplněný systém se vyprazdňuje přes odměrnou nádobu (nádrž nebo kbelík o daném objemu). Hlavní je neztratit přehled o počtu kbelíků.

Další metodou je matematická. Jako výchozí údaje se berou hodnoty objemů radiátorů a expanzní nádoby, průměry trubek, objem výměníku kotle. Pomocí jednoduchých geometrických a aritmetických vzorců lze vypočítat celkový objem.

Podrobné příklady provedení výpočtu každého z prvků topného systému jsme uvedli v následujících článcích:

• Výpočet objemu trubky: principy výpočtů a pravidla provádění výpočtů v litrech a krychlových metrech
• Expanzní nádoba pro vytápění otevřeného typu: konstrukce, účel, hlavní typy + rady pro výpočet nádoby

Závěry a užitečné video k tématu

Video seznámí s názorem odborníka na to, zda má smysl vyměnit vodu za nemrznoucí kapalinu:

Podrobný rozbor vlastností plnění topného systému teplonosnou látkou a doporučení pro správné spuštění systému v následujícím videu:

Uvedená fakta poskytují úplný informační přehled pro každého majitele, který se rozhoduje o volbě teplonosné látky. Bude vědět, jakou kapalinu potřebuje, jaké podmínky jsou pro její použití nutné a jak je vytvořit.

A jaká kapalina cirkuluje ve vašem topném systému? Proč jste si vybrali právě toto teplonosné médium a jste spokojeni s jeho provozem? Podělte se o svůj názor v bloku komentářů.

Nebo se teprve rozhodujete o typu teplonosné látky a v tomto článku jste nenašli odpovědi na své otázky? Pokládejte své otázky v komentářích – pokusíme se vám pomoci.