Em sistemas de aquecimento hidráulico, não é necessário usar água como meio de aquecimento. Dependendo do modo de uso e tipo de sistema, podem ser usados líquidos com propriedades especiais, por exemplo, baixo ponto de congelamento ou inércia química.
O que há de ruim na água comum
A prática mundial estabelecida de usar água como refrigerante para sistemas de aquecimento é explicada por seu baixo custo e disponibilidade. Ao mesmo tempo, a indústria química moderna oferece uma série de substâncias e compostos alternativos que, a um custo mais elevado, não apresentam as principais desvantagens da água comum..
Na maioria das vezes, a substituição da água por um refrigerante especial é necessária devido ao modo de operação inconsistente de aquecimento. Em temperaturas negativas, a água congela e expande de volume, o que na maioria dos casos provoca a destruição das tubulações e do trocador de calor da caldeira. Vários refrigerantes, chamados anticongelantes, não possuem essa propriedade: mesmo em temperaturas abaixo de -30 ° C, sua viscosidade só aumenta, mas sem consequências irreversíveis para o sistema..
Radiador de ferro fundido destruído após congelamento de água
Desvantagens adicionais da água incluem sua agressividade aos metais e a capacidade de causar corrosão. Além disso, a água dissolve bem o oxigênio, razão pela qual a formação de gás com a formação de congestionamentos de ar é possível em um sistema de fornecimento de calor fechado. Finalmente, a água é capaz de dissolver sais e minerais, o que se reflete na formação de incrustações nas superfícies internas do trocador de calor..
Resistência ao gelo do refrigerante
Um dos dois maiores grupos de fluidos especiais de transferência de calor é baseado em propilenoglicol (PG), um líquido viscoso incolor com ponto de fusão de -60 ° C. Líquidos com base nesta substância podem congelar em diferentes temperaturas, o limite necessário é determinado pelas condições climáticas e outras condições operacionais do equipamento.
Transportador de calor à base de propilenoglicol
Existe outra classe de compostos – à base de etilenoglicol (EG). E embora essa substância tenha um ponto de fusão bastante elevado, sua mistura com água é capaz de manter a fase líquida quando resfriada a -50 ° C. Como no caso do SG, o ponto de congelamento do refrigerante pode variar dependendo da relação dos componentes iniciais da mistura de acordo com os requisitos de qualidade do refrigerante.
Transportador de calor à base de etilenoglicol
Se do refrigerante apenas a capacidade de manter a fluidez em baixas temperaturas for necessária, então as composições baseadas em GEE nesse aspecto são muito mais lucrativas do ponto de vista econômico e uma série de outras considerações, que serão consideradas abaixo. Nesse caso, o refrigerante não precisa corresponder à marca de temperatura crítica. Em vez de encher o sistema com um concentrado caro, você pode fornecer um dispositivo para manter uma temperatura aceitável, por exemplo, um elemento de aquecimento elétrico, enquanto derrama o anticongelante diluído.
Problema de redução da capacidade de calor
Um dos primeiros pré-requisitos para a introdução de refrigerantes especiais era a ideia de usar uma solução aquosa de glicerina como tal. Acreditava-se que, devido à densidade mais alta, tal composição proporcionaria maior remoção de calor do gerador de calor, reduzindo, assim, vazamentos parasitas com gases de exaustão. Porém, a ideia não se justificava: a partir do superaquecimento, a glicerina se polimeriza, liberando um gás tóxico, além disso, suas propriedades termofísicas não eram as mais destacadas. A situação é semelhante com os anticongelantes modernos: como se viu, um líquido com mais calor do que a água não existe na natureza, com exceção de um hidrato de amônia tóxico e reativo.
Portanto, a opinião de que os refrigerantes especiais modernos aumentam a eficiência de uma unidade geradora de calor é um mito absoluto. As declarações dos fabricantes sobre o aumento da capacidade de calor devem ser consideradas de um ponto de vista subjetivo, nada mais são do que tentativas de eliminar a falta inerente de anticongelante.
Uma das mais vantajosas em termos de capacidade térmica do anticongelante é considerada uma solução aquosa de formato de potássio. Os portadores de calor nessa base realmente têm uma capacidade de calor mais alta em comparação com SG e EG, mas o escopo de sua aplicação é limitado a sistemas fechados. O fato é que na presença de oxigênio, o formiato se decompõe gradativamente, ou seja, em um sistema aberto, o refrigerante perde suas propriedades com relativa rapidez. Ao mesmo tempo, anticongelantes de formiato são usados há muito tempo e, além de um baixo ponto de fusão, também possuem as propriedades de um inibidor de corrosão..
Proteção de radiadores de alumínio
Se radiadores seccionais de alumínio forem usados no sistema de aquecimento, existe um alto risco de corrosão gradual de sua superfície interna. Este problema é bem conhecido dos engenheiros de aquecimento: a água reage extremamente ativamente com o alumínio, especialmente quando aquecida. Em condições normais, a reação de oxidação desaparece gradualmente devido à passivação da superfície do metal com um filme de óxido, no entanto, no sistema de aquecimento, o líquido está em constante movimento, enquanto as partículas mecânicas suspensas nele descolam o filme resultante, assim, a parede da caixa do radiador está continuamente afinando.
Corrosão do radiador de alumínio
Uma maneira óbvia de sair dessa situação é substituir a água por um líquido inativo, que é o que a maioria dos refrigerantes especiais são. Além de os materiais de base (PG e EG) não apresentarem tendência a reações químicas com metais, os aditivos especiais eliminam o risco de a água não ligada entrar em contato com o alumínio.
No entanto, a decisão de substituir a água pelo anticongelante apenas por causa do problema dos radiadores de alumínio é injustificada. O período de uso efetivo do refrigerante é limitado e deve ser trocado periodicamente. Portanto, do ponto de vista puramente econômico, é mais conveniente substituir os radiadores de alumínio por bimetálicos, ou equipar o sistema de aquecimento com uma estação de tratamento de água e uma unidade de filtração mecânica para remover as impurezas sólidas não dissolvidas..
Aditivos especiais e prazo de validade
Por si só, os glicóis não perdem suas propriedades com o tempo, pelo menos durante o uso dentro do sistema de aquecimento. Porém, além da base, a composição anticongelante também inclui um pacote de aditivos que melhoram as propriedades químicas e às vezes termofísicas do líquido..
A composição exata do pacote de aditivos não é divulgada por nenhum dos fabricantes. De um lado, isso se deve a um segredo comercial, de outro, com uma prudente preocupação com a incompatibilidade com outras marcas de anticongelante. O propilenoglicol e o etilenoglicol misturam-se bem, o mesmo se aplica às suas soluções aquosas. No entanto, é precisamente por causa da presença de aditivos especiais na mistura de diferentes anticongelantes que fenômenos como a formação de inclusões densas, coagulação e precipitação, bem como a formação de espuma, podem ocorrer, e o tipo de base refrigerante não desempenha um papel decisivo..
A presença de aditivos também se deve à vida útil limitada do refrigerante. O anticongelante pode ser armazenado em recipiente fechado e nas condições recomendadas por um período relativamente longo, mas em operação mantém suas propriedades de 3 a 7 anos. O custo da composição é amplamente determinado pela frequência necessária de sua substituição: quanto menos frequentemente, mais caro.
A questão da toxicidade e descarte do refrigerante
O etilenoglicol é uma substância tóxica e o anticongelante com base nele também é extremamente tóxico. Nesse caso, as vias de entrada do veneno no corpo são completamente diferentes: pelo trato digestivo, pela pele, pelos pulmões e pelas mucosas. Os perigos do anticongelante à base de EG são em grande parte devido à probabilidade de microleaks, que são difíceis de detectar: a inalação regular de vapores, mesmo em doses mínimas, tem um efeito cumulativo. Portanto, os fluidos de transferência de calor à base de etilenoglicol não devem ser usados em sistemas de aquecimento abertos, com confiança insuficiente na qualidade da instalação de tubos e radiadores, bem como se houver uma caldeira de duplo circuito e uma caldeira de aquecimento indireto no sistema, onde é possível que o veneno passe de um circuito para outro.
O propilenoglicol pertence à classe das substâncias seguras, é utilizado como aditivo alimentar. No entanto, o refrigerante usado não pode ser drenado para canais de drenagem e esgotos. Descarte os fluidos de transferência de calor especiais de acordo com as regras de segurança ambiental. Uma das melhores saídas é entrar em contacto com uma estação de serviço automóvel, onde o automóvel “Tosola” é reciclado regularmente.
Regras de preparação de refrigerante
Fluidos especiais de transferência de calor são fornecidos na forma concentrada, mas também podem ser usados diluídos. As proporções de mistura com água são definidas pelo fabricante, o ponto de congelamento depende principalmente da proporção. Ao mesmo tempo, a anticorrosão e outras propriedades não são muito perdidas, mas o efeito de economia é evidente.
Diluir o refrigerante com água da torneira não é uma boa ideia. Impurezas de clorato e flúor podem causar um ciclo de reação química imprevisível, assim como íons e minerais dissolvidos na água. O mais adequado para esses fins é água fervida, e uma opção bastante barata é beber água engarrafada usada em refrigeradores. O uso de água da chuva muitas vezes é impraticável por um motivo simples: muito oxigênio ativo é dissolvido no líquido.
Tratamento de água para sala da caldeira
Em geral, a própria ideia de preparar água para um sistema de aquecimento pode servir como uma boa alternativa ao uso de um refrigerante especial, desde que não exija diretamente as propriedades de anticongelante. Por aproximadamente o mesmo preço, você pode comprar a estação de tratamento de água potável mais simples com um ciclo de osmose reversa, eliminando assim a corrosão eletroquímica e depósitos de incrustações. As impurezas mecânicas são facilmente removidas por um filtro mecânico de 30-50 mícrons, instalado paralelamente ao fluxo de retorno com circulação forçada por uma bomba adicional.
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