Wärmeträger für heizungsanlagen: zweck, eigenschaften,

Der Wärmeträger für das Heizsystem ist ein Energietransfer vom Ort seiner Erzeugung zum Heizgerät. Es handelt sich um Wasserheizungssysteme, also nur Flüssigkeiten. In dem Artikel lesen Sie über die Besonderheiten der Verwendung verschiedener Kühlmittelarten zum Heizen.

Wärmeträger in Heizungsanlagen von Gebäuden

Zweck

Kühlmittel zum Heizen ist ein wesentliches Element, ohne das der Betrieb des Systems grundsätzlich nicht möglich ist.

Zuvor benutzte eine Person eine direkte Methode des Erhitzens aufgrund einer offenen Flamme: In der Wohnung befand sich ein Herd, in dem Feuerholz verbrannt wurde. Im Laufe der Zeit beseitigte die Zivilisation eine solche Methode als gefährlich und unbequem, und der Herd wurde in den Kesselofen gestellt, und der Kessel selbst befand sich in einem separaten Raum zu Hause oder draußen.

Eine solche Neuverwendung erforderte jedoch die Erfindung eines Verfahrens zur Wärmeübertragung über eine Distanz, und hier sehen wir so etwas wie ein Kühlmittel: eine Substanz, die thermische Energie für den Transport vom Kesselhaus zum Endverbraucher speichern kann. Das erste von Menschen verwendete Kühlmittel war Luft.

Im Laufe der Zeit wurden die Raumheizungssysteme verbessert und schließlich erschienen die Wasserkonturen der Wärmeübertragung. Seitdem ist Wasser die Hauptart des Transportmittels von Wärmeenergie zur Beheizung von Wohngebäuden und öffentlichen Einrichtungen.

Heutzutage hat sich das Spektrum der verwendeten Mittel erweitert, doch für Haushaltssysteme bleibt das häufigste Wasser. In lokalen und autonomen Netzwerken werden häufig Gemische eingesetzt, die aus Wasser, Frostschutzmitteln und einem Additivkomplex bestehen, der die Korrosivität des Mediums verringert.

Beachten Sie! Der Wärmeträger ist das wichtigste Element der Erwärmung, von dessen Eigenschaften viele der bestimmenden Parameter abhängen. Daher sollte die Wahl des Wärmeträgers so ernst und so verantwortungsvoll wie möglich sein.

Grundparameter und Anforderungen

Um die Anforderungen, die ein Wärmeträger erfüllen muss, besser zu verstehen, sollten Sie den gesamten Arbeitsprozess berücksichtigen:

• Wärmeträger zum Heizen wird in das System eingefüllt, bestehend aus einem Wärmetauscher des Kessels, der Vorlaufleitung, der Kühler, des Ausgleichsbehälters und der Rücklaufleitung;
• Durch die Verbrennung von Brennstoff oder Heizelement wird das Wasser im Wärmetauscher erwärmt, und es beginnt eine natürliche oder erzwungene Zirkulation um die Kontur;
• Da das System geschlossen ist, dringt ein neuer Teil der Substanz sofort in die Stelle der Flüssigkeit ein, die den Wärmetauscher verlassen hat., die sich auch erwärmt und in die Rohrleitung eintritt;
• Wasser in Heizkörper geleitet, wo der Wärmeaustauscher seine Energie durch Wärmeübertragung, Strahlung und Konvektion an die Umgebung abgibt;
• Durch die Rücklaufleitung kehrt die gekühlte Flüssigkeit zum Wärmetauscher zurück und der Vorgang wiederholt sich.;
• Zum Ausgleich von Wärmedehnungen wird für Heizungssysteme ein Ausdehnungsgefäß verwendet. offener oder geschlossener Typ.

Um den Energietransporter zu charakterisieren, ist offensichtlich ein Indikator wie die Fähigkeit, Wärme anzusammeln, wichtig. Wenn wir eine Analogie zum Motortransport ziehen, wird dies die Tragfähigkeit der Maschine sein, und in unserem Fall wird dieser Parameter als Wärmekapazität bezeichnet.

Wir werden nicht auf die Analyse verschiedener Flüssigkeiten eingehen, sondern beachten, dass sich Wasser durch die höchste Wärmekapazität aller Flüssigkeiten auszeichnet (ohne Schmelzen zu zählen).

Die Parameter des Wärmeträgers des Heizsystems sind jedoch nicht durch die Wärmekapazität begrenzt, obwohl dies ein sehr wichtiger Indikator ist. Eigenschaften wie die Temperatur der Phasenübergänge von einem Aggregatzustand in einen anderen, dh Siedepunkt und Gefrierpunkt, wirken sich auch stark auf die Erwärmung aus.

Beachten Sie! Wasser eignet sich praktisch für die Beheizung von Wohn- und öffentlichen Gebäuden, sofern in der kalten Jahreszeit konstant geheizt wird. Bei autonomen Systemen, die in einem kurzperiodischen Modus arbeiten, ist das Einfrieren von Wasser mit einem Rohrbruch und einem Systemausfall behaftet.

Darüber hinaus ist zu beachten, dass Flüssigkeiten dieses Verhalten bei Temperaturabfall zeigen:

• mit zunehmender Temperatur dehnen sie sich aus;
• und wenn sie fallen, verengen sie sich;
• Wenn jedoch der Übergangspunkt zur kristallinen Phase unterschritten wird, wächst das Volumen wieder an und das Wasser zeigt eine ungewöhnlich hohe Expansion - bis zu 9%.

Dies macht es unmöglich und gefährlich für Rohre, Wasser unter möglichen Gefrierbedingungen zu verwenden. Die einzige Rettung ist das Ablassen des Kühlmittels, das mit zunehmender Korrosion der Wände einhergeht.

Die Maximaltemperatur ist durch die Normen für Feuer und traumatische Sicherheit begrenzt, so dass es keinen Sinn macht, das Kühlmittel über 95 - 110 Grad zu erwärmen. In dieser Hinsicht passt Wasser zu uns, aber um ein Aufkochen zu vermeiden, wird dieser Indikator manchmal durch die Zugabe verschiedener Verunreinigungen erhöht.

Ein weiterer wichtiger Parameter ist die Viskosität und Oberflächenspannung der Flüssigkeit. Da unser System ein geschlossener Kreislauf mit miteinander verbundenen Druckbehältern ist, müssen wir die hydraulischen Gesetze und Prozesse berücksichtigen. Um die normale Zirkulation des Mittels bei einer bestimmten Geschwindigkeit sicherzustellen, muss der hydraulische Widerstand der Rohrleitung überwunden werden, der direkt proportional zur Viskosität ist.

Beachten Sie! Je niedriger die Viskosität, desto leichter kann die Pumpe das Kühlmittel um die Kontur bewegen. Dies wirkt sich direkt auf die Effizienz der Anlage und die Energiekosten der Pumpe aus.

In der Regel wird die Viskosität durch einen solchen Parameter wie die Geschwindigkeit des Kühlmittels im Heizungssystem begrenzt. Sie sollte nicht niedriger als 0,2 - 0,3 m / s sein.

Die überwiegende Mehrheit der Rohre besteht aus gewalztem Stahl, daher ist es wichtig, einen solchen flüssigen Indikator wie Korrosivität und Steifigkeit zu berücksichtigen.

Wasser selbst ist kein gefährliches Medium, kann jedoch in Gegenwart von Sauerstoff und verschiedenen Verunreinigungen das Material der Gefäßwände erheblich beschädigen. Dieses Problem wird durch eine Reihe von Maßnahmen gelöst, die als Wasseraufbereitung bezeichnet werden.

Die Kühlmittelmenge im Heizungssystem wird durch Berechnungen bestimmt. Eine vereinfachte Berechnung des Kühlmittels im Heizungssystem sieht folgendermaßen aus: das Volumen des Kessels + das Volumen der Heizgeräte + das Volumen des Wassers in den Rohren + die Flüssigkeitsmenge im Ausgleichsbehälter.

Die ersten beiden Parameter werden durch den Pass der Produkte bestimmt, die Substanzmenge im Tank hängt nicht von uns ab und das Volumen der Pipeline wird nach folgender Formel berechnet:

V = * * R * * L * 1000, wobei:

• ? = 3,14;
• R ist der Radius des Rohres in Metern;
• L ist die Länge der Pipeline.

Schließlich können wir nicht übersehen, dass die Heizungsanlage in Wohngebäuden und öffentlichen Gebäuden untergebracht ist, in denen sich ständig Menschen aufhalten. Dies bedeutet, dass der Wärmeträger unter dem Gesichtspunkt der Brand-, toxikologischen und chemischen Sicherheit akzeptabel sein muss.

Also, um alles zusammenzufassen, wurde gesagt.

Das Kühlmittel muss folgende Anforderungen erfüllen:

1. Eine hohe Wärmekapazität und Wärmeleitfähigkeit haben;
2. Einen akzeptablen Temperaturbereich der flüssigen Phase haben;
3. Eine niedrige Viskosität bei ausreichender Oberflächenspannung haben;
4. Geringe Korrosivität und chemische Inertheit besitzen;
5. Die Flüssigkeit sollte für den Menschen ebenso sicher sein wie nicht brennbar und nicht toxisch.

Beachten Sie! Die strengen Anforderungen an die Zusammensetzung und die Eigenschaften des Kühlmittels begrenzen die Liste der verwendeten Substanzen ziemlich stark: In der Regel handelt es sich entweder um destilliertes Wasser oder um Wasser mit Zusatz von Frostschutzmitteln und Zusatzstoffen.

Arten

Wasser

Wasser ist eine der am häufigsten verwendeten Arten von Wärmeübertragungsflüssigkeiten für Heizungssysteme. Dies ist aufgrund seiner weit verbreiteten, erschwinglichen und günstigen Art und Weise.

Dies sind jedoch nicht alle Vorteile:

• Wasser hat die höchste Wärmekapazität und eine ausreichend hohe Wärmeleitfähigkeit;
• Die Fließfähigkeit von Wasser kann auf Substanzen mit niedriger Viskosität zurückgeführt werden;
• Die Substanz ist absolut sicher für Mensch und Umwelt;
• Die flüssige Phase befindet sich in einem akzeptablen Temperaturbereich;
• Die Korrosionsaktivität von gereinigtem Wasser ist ziemlich gering;
• Brennt nicht, explodiert nicht, geht keine gefährlichen Reaktionen ein.

Beachten Sie! Destilliertes und entmineralisiertes Wasser könnte als ideales Kühlmittel bezeichnet werden. Es gibt jedoch eine Reihe von Nachteilen, die uns zwingen, nach Möglichkeiten zu suchen, um die Eigenschaften dieser Substanz zu optimieren.

Der Hauptmangel an Wasser ist seine Fähigkeit, bei negativen Temperaturen mit einer starken Ausdehnung einzufrieren, wodurch die Gefäße des Systems zerreißen. Dies bedeutet, dass die Heizung im Winter reibungslos funktionieren sollte, was nicht immer akzeptabel ist.

Eine weitere Eigenschaft von Wasser ist die Fähigkeit, die meisten chemischen Verbindungen, insbesondere Salze und Mineralien, aufzulösen. Wenn sich die Temperatur ändert, fallen diese Verbindungen aus und lagern sich in Form von Plaque an den Rohrwänden ab, was ihren Abstand verringert und die Wärmeleitfähigkeit der Wände um ein Vielfaches verringert.

Beachten Sie! Um den Nachteilen abzuhelfen, wird Wasser mit verschiedenen Substanzen gemischt - Frostschutzmittel, Zusatzstoffen, Zusatzstoffen. Sie können es selbst machen oder ein fertiges Produkt kaufen.

Frostschutzmittel

Frostschutzmittel ist ein Frostschutzmittel mit einem Paket aus Korrosionsschutz- und Weichmacherzusätzen. Der gebräuchlichste und verfügbare Komplex basiert auf Ethylenglykol.

Die Zugabe von Glykolen erniedrigt die Kristallisationstemperatur der Mischung signifikant, und der Bereich der flüssigen Phase erweitert sich auf Werte von - 30 bis + 130 Grad. Gleichzeitig übersteigt die Volumenzunahme auch beim Einfrieren nicht mehr als 1,5%, was für Baumaterialien sicher ist.

Die Verwendung von Frostschutzmitteln verringert die Korrosionsrate von Metallen um zwei Größenordnungen oder mehr, aber es besteht eine gewisse Toxizität von Ethylenglykol. Moderner und weniger toxisch ist Propylenglykol, dessen physikalische Eigenschaften dem von Ethylenglykol ähnlich sind, der Preis dieser Substanz ist jedoch doppelt so hoch.

Ein weiterer sicherer Bestandteil des Frostschutzmittels ist Glycerin. Die Verwendung von Lebensmittelglycerin ist sowohl für den Menschen als auch für die Materialien des Heizsystems absolut sicher.

Die Nachteile von Frostschutzmitteln sind ihre höhere Viskosität und niedrigere Oberflächenspannung. Dies stellt besondere Anforderungen an Umwälzpumpen, Ventile, Dichtungen und andere Elemente des Systems.

Die qualitativ hochwertigsten Produkte werden von Unternehmen wie Clariant, Arteco, BASF und DOW Chemical hergestellt.

Beachten Sie! Um zu verstehen, wie man ein Kühlmittel auswählt, ist es notwendig, die Funktionsweise der Heizung im Winter zu bestimmen: Wasser ist für Dauerarbeit geeignet, und für Räume mit gelegentlichem Gebrauch (Hütten, Hütten, Gästehäuser usw.) ist Frostschutzmittel besser geeignet.

Fazit

Viele Parameter des Heizungssystems hängen von der Wahl des Wärmeträgers ab, daher sollte er bei der Planung ausgewählt werden. Das am häufigsten verwendete Leitungswasser oder destilliertes Wasser sowie Frostschutzmittel mit Zusatzstoff. Das Video hilft Ihnen, keinen Fehler bei der Auswahl eines Kühlmittels zu machen.