Этиленгликоль или пропиленгликоль для котельной: сравнение

Химически это близкие вещества, оба смешиваются с водой в любых пропорциях и оба снижают температуру замерзания. Различия начинаются в деталях, которые для инженера оказываются определяющими.

Значения температуры кристаллизации приведены для типовых товарных концентратов и уточняются по документации поставщика.

Оба раствора уступают воде по объёмной теплоёмкости, поэтому для передачи той же мощности требуется больший расход. Больший расход при том же диаметре трубы даёт более высокую скорость, а вместе с ней растёт гидравлическое сопротивление, причём нелинейно. У пропиленгликоля к этому добавляется более низкая теплопроводность и заметно большая вязкость, что ухудшает теплоотдачу в аппаратах.

Практический итог для пропиленгликоля: насос мощнее, иногда труба на типоразмер больше, теплообменник на 10−15 процентов площади больше при той же мощности. На небольшой системе разница теряется в общей стоимости, на крупной становится ощутимой.

Гликолевой надбавкой дальше называем увеличение объёмного расхода теплоносителя относительно воды, необходимое для передачи той же мощности при том же перепаде температур. Именно она, а не цена литра, определяет, насколько дороже станут насосы и трубопроводы.

Надбавка к расходу посчитана по объёмной теплоёмкости растворов при средней температуре контура около 60 °C. Рост потерь напора оценён с учётом вязкости и указан диапазоном, поскольку зависит от режима течения и геометрии сети. Точные свойства берут из документации поставщика теплоносителя: пакеты присадок различаются между марками.

Вязкость определяет поведение системы не в номинальном режиме, а при пуске в мороз. Пропиленгликоль при минус 20 градусах густеет заметно сильнее этиленгликоля, и насос, подобранный по рабочей температуре, может не прокачать контур при холодном старте.

Для объектов с периодической остановкой и запуском в зимний период это соображение важнее разницы в цене теплоносителя.

Разница в токсичности — единственный критерий, который не подлежит компромиссу. Там, где он работает, остальные аргументы просто не рассматриваются.

Сам по себе он умеренно токсичен, но в организме окисляется до щавелевой кислоты, которая поражает почки. Опасность усугубляется тем, что вещество имеет сладковатый вкус и не вызывает отторжения.

Для промышленного объекта с закрытым контуром и обученным персоналом риск управляем. Для объекта, где теплоноситель теоретически может попасть в продукт или в питьевую воду, он неприемлем.

Промышленные контуры без контакта с продуктом, системы отопления производственных корпусов, контуры холодоснабжения технического назначения, тепловые сети закрытого типа на промплощадке.

Дополнительное условие — организованный сбор при опорожнении системы и утилизация как отхода, а не слив в канализацию. Раствор этиленгликоля относится к отходам, обращение с которыми регулируется отдельно.

Двухконтурная схема с разделительным теплообменником позволяет применить этиленгликоль в наружном контуре, где риск контакта отсутствует, и оставить внутренний контур на воде или на пропиленгликоле.

Стоимость теплообменника и дополнительной насосной группы обычно превышает разницу в цене теплоносителя, поэтому решение принимают по соображениям безопасности, а не экономии.

Концентрация — единственный параметр, которым распоряжается проектировщик после выбора типа гликоля. И ошибаются здесь в обе стороны одинаково часто.

Расчёт ведут не от температуры кристаллизации, а от температуры начала образования кристаллов. Раствор при её достижении не превращается в лёд, а становится кашеобразным — систему при этом уже не прокачать, но и не разорвать.

Рабочее правило: температура начала кристаллизации принимается на 5−10 градусов ниже расчётной температуры холодной пятидневки для района строительства. Больший запас не даёт выигрыша, зато ухудшает теплопередачу.

Каждый дополнительный процент гликоля снижает теплоёмкость и теплопроводность, повышает вязкость. Раствор 60 процентов передаёт заметно меньше тепла, чем раствор 40 процентов, при том же расходе.

Кроме того, у обоих гликолей зависимость температуры замерзания от концентрации немонотонна: после определённого значения дальнейшее увеличение доли гликоля перестаёт улучшать морозостойкость и начинает её ухудшать.

Концентрация ниже 25−30 процентов нежелательна независимо от климата. При малой доле гликоля пакет ингибиторов оказывается разбавлен настолько, что перестаёт защищать металл, и раствор становится коррозионно активнее чистой воды.

Поэтому даже для мягкого климата берут не меньше 30 процентов, а недостающую морозостойкость просто не используют.

Разбавлять концентрат нужно подготовленной водой, а не водопроводной. Соли жёсткости связываются с компонентами пакета присадок и выпадают в осадок, забивая теплообменники.

Требования к воде обычно указывает изготовитель теплоносителя: ограничения по жёсткости, хлоридам и содержанию железа. Практичнее покупать готовый раствор нужной концентрации, чем готовить его на площадке без лаборатории.

Переход с воды на гликоль затрагивает не только теплоноситель. Меняются требования к материалам, к уплотнениям, к расширительной ёмкости и к регламенту обслуживания.

Гликоль обладает высокой проникающей способностью и находит неплотности, через которые вода не проходила годами. Резьбовые соединения на льне почти гарантированно начнут подтекать.

Практический вывод: перед заполнением систему опрессовывают, а резьбовые соединения переуплотняют на подходящих материалах. Для новых систем предпочтительны сварные и пресс-соединения.

Раз в год проверяют три параметра: концентрацию по плотности или рефрактометром, показатель кислотности и содержание ингибиторов по методике изготовителя.

Снижение кислотности ниже нормы означает выработку пакета присадок. С этого момента раствор начинает разъедать металл, и продолжение эксплуатации быстро приводит к течам и забиванию фильтров продуктами коррозии.

Ресурс раствора при нормальной эксплуатации составляет от 3 до 5 лет. Перегрев резко сокращает срок: при температуре выше 110−120 °С гликоль начинает разлагаться с образованием кислых продуктов.

Незамерзающий теплоноситель защищает систему от разрыва, но не заменяет отопление. При длительной остановке в мороз здание всё равно остывает, а оборудование и арматура с водой внутри остаются уязвимыми. Гликоль покупает время на устранение аварии, а не автономность.

Не устраняет он и коррозию. Защиту обеспечивает пакет ингибиторов, а не сам гликоль, и после его выработки раствор становится агрессивнее воды. Система на гликоле требует более дисциплинированного обслуживания, чем водяная, а не менее.

Приведённые надбавки и ресурсы — ориентиры по справочным свойствам растворов общего назначения. Свойства товарных теплоносителей различаются между производителями, а границы по кислотности и содержанию присадок указывает изготовитель конкретного продукта.

Замену выполняют с промывкой контура, а не простым сливом. Остатки старого раствора с продуктами разложения ускоряют деградацию свежей заправки.

Отработанный раствор передают специализированной организации. Для этиленгликоля это требование обязательно, для пропиленгликоля порядок мягче, но слив в канализацию без согласования недопустим в обоих случаях.