Portador térmico para sistemas de calefacción: finalidad,
El transportador de calor para el sistema de calefacción es un medio de transferencia de energía desde el lugar de su generación al calentador. Estamos hablando de sistemas de calentamiento de agua, por lo que solo consideraremos líquidos. En el artículo leerá sobre las características del uso de diferentes tipos de refrigerantes para calefacción.
Portador térmico en sistemas de calefacción de edificios.
Propósito
El refrigerante para calefacción es un elemento esencial, sin el cual el funcionamiento del sistema es imposible en principio.
Anteriormente, una persona utilizaba un método directo de calentamiento debido a una llama abierta: en la vivienda había un hogar en el que se quemaba la leña. Con el tiempo, la civilización abolió un método tan peligroso e incómodo, y el hogar se trasladó al horno de caldera, y la caldera se encontraba en una habitación separada, en casa o fuera.
Sin embargo, tal redistribución requería la invención de un método de transferencia de calor a distancia, y aquí vemos la aparición de algo así como un refrigerante: una sustancia capaz de almacenar energía térmica para el transporte desde la caldera hasta el usuario final. El primer refrigerante utilizado por el hombre fue el aire.
Con el tiempo, se mejoraron los sistemas de calefacción y, finalmente, aparecieron los contornos del agua de la transferencia de calor. Desde entonces, el agua es el principal tipo de agente para el transporte de energía térmica para el calentamiento de instalaciones residenciales y públicas.
Hoy en día, la gama de agentes utilizados se ha ampliado, pero para los sistemas domésticos, los restos de agua más comunes. En las redes locales y autónomas, a menudo se utilizan mezclas que consisten en agua, anticongelante y un complejo de aditivos que reducen la corrosividad del medio.
Presta atencion El transportador de calor es el elemento más importante del calentamiento, de cuyas propiedades dependen muchos de los parámetros determinantes. Por lo tanto, la elección del portador de calor debe tomarse en serio y con la mayor responsabilidad posible.
Parámetros y requisitos básicos.
Para comprender mejor los requisitos que debe cumplir un transportador de calor, considere su ciclo de trabajo completo:
- Portador de calor para calefacción se vierte en el sistema, compuesto por un intercambiador de calor de la caldera, tubería de alimentación, radiadores, tanque de expansión y tubería de retorno;
- El combustible quemado o el elemento de calefacción calientan el agua en el intercambiador de calor, y comienza una circulación natural o forzada alrededor del contorno;
- Dado que el sistema está cerrado, una nueva porción de la sustancia ingresa inmediatamente al lugar del líquido que ha salido del intercambiador de calor., que también se calienta y entra en la tubería;
- Agua entubada en radiadores., donde el agente térmico da su energía al medio ambiente debido a la transferencia de calor, la radiación y la convección;
- A través de la línea de retorno, el líquido enfriado regresa al intercambiador de calor y el proceso se repite.;
- Para compensar las expansiones térmicas, se usa un tanque de expansión para los sistemas de calefacción. Tipo abierto o cerrado.
Obviamente, para caracterizar el transportador de energía, un indicador como la capacidad para acumular calor es importante. Si trazamos una analogía con el transporte del motor, será la capacidad de carga de la máquina, y en nuestro caso este parámetro se llama capacidad de calor.
No entraremos en el análisis de varios líquidos, pero tenga en cuenta que el agua se distingue por la capacidad de calor más alta de todos los líquidos (sin contar las masas fundidas).
Sin embargo, los parámetros del portador de calor del sistema de calefacción no están limitados por la capacidad de calor, aunque este es un indicador muy importante. Características tales como la temperatura de las transiciones de fase de un estado agregativo a otro, es decir, el punto de ebullición y el punto de congelación, también tienen un fuerte efecto sobre el calentamiento.
Presta atencion El agua es prácticamente ideal para calentar edificios residenciales y públicos, siempre que haya un calentamiento constante durante la estación fría. Sin embargo, para los sistemas autónomos que funcionan en un modo periódico corto, la congelación del agua está plagada de roturas de tuberías y fallas del sistema.
Además, debe recordarse que los líquidos exhiben este comportamiento en condiciones de caída de temperatura:
- Con el aumento de la temperatura, se expanden;
- y cuando caen, se estrechan;
- pero al caer por debajo del punto de transición a la fase cristalina, el volumen comienza a crecer nuevamente y el agua aquí muestra una expansión anormalmente alta, hasta el 9%.
Esto hace que sea imposible y peligroso para las tuberías utilizar agua en condiciones de posible congelación, ya que la única salvación es drenar el refrigerante, que está plagado de una mayor corrosión de las paredes.
La temperatura máxima está limitada por las normas de incendio y seguridad traumática, por lo que no tiene sentido calentar el refrigerante por encima de 95 a 110 grados. En este sentido, el agua nos conviene, pero para evitar la ebullición, este indicador a veces aumenta al agregar varias impurezas.
Otro parámetro importante es la viscosidad y la tensión superficial del fluido. Dado que nuestro sistema es un circuito cerrado con recipientes a presión interconectados, debemos tener en cuenta las leyes y procesos hidráulicos. Para garantizar la circulación normal del agente a una velocidad determinada, es necesario superar la resistencia hidráulica de la tubería, que es directamente proporcional a la viscosidad.
Presta atencion Cuanto menor sea la viscosidad, más fácil será para la bomba mover el refrigerante alrededor del contorno. Esto afecta directamente la eficiencia del sistema y los costos de energía de la bomba.
Como regla general, la viscosidad está limitada por un parámetro como la velocidad del refrigerante en el sistema de calefacción. No debe ser inferior a 0.2 - 0.3 m / s.
La gran mayoría de las tuberías están hechas de acero laminado, por lo que es importante tener en cuenta este indicador de líquido como la corrosividad y la rigidez.
El agua en sí no es un medio peligroso, sin embargo, en presencia de oxígeno y diversas impurezas, puede causar daños apreciables en el material de las paredes de los vasos. Este problema se resuelve mediante un conjunto de medidas, que se denomina tratamiento de agua.
La cantidad de refrigerante en el sistema de calefacción se determina mediante cálculos. Un cálculo simplificado del refrigerante en el sistema de calefacción se ve así: el volumen de la caldera + el volumen de los dispositivos de calentamiento + el volumen de agua en las tuberías + la cantidad de líquido en el tanque de expansión.
Los primeros dos parámetros están determinados por el pasaporte de los productos, la cantidad de sustancia en el tanque no depende de nosotros, y el volumen de la tubería se calcula mediante la fórmula:
V =? * R? * L * 1000, donde:
- ? = 3.14;
- R es el radio del tubo en metros;
- L es la longitud de la tubería.
Finalmente, no podemos ignorar el hecho de que el sistema de calefacción se instala en edificios residenciales y públicos, donde la gente está constantemente. Esto significa que el portador de calor debe ser aceptable desde el punto de vista del fuego, la seguridad toxicológica y química.
Entonces, para resumir todo lo que se ha dicho.
El refrigerante debe cumplir los siguientes requisitos:
- Tienen una alta capacidad calorífica y conductividad térmica;
- Tener un rango de temperatura aceptable de la fase líquida;
- Tener una baja viscosidad con suficiente tensión superficial;
- Posee baja corrosividad e inercia química;
- El líquido debe ser tan seguro para los seres humanos como no inflamable y no tóxico.
Presta atencion Los estrictos requisitos para la composición y las propiedades del refrigerante limitan la lista de sustancias utilizadas con bastante fuerza: por regla general, esto es agua destilada / de grifo o agua con la adición de anticongelante y aditivos.
Especies
El agua
El agua es uno de los tipos más comunes de fluidos de transferencia de calor para sistemas de calefacción. Esto es debido a su extremadamente extendida, asequible y barata.
Pero estas no son todas las ventajas:
- El agua tiene la capacidad de calor más alta y una conductividad térmica suficientemente alta;
- La fluidez del agua puede atribuirse a sustancias con baja viscosidad;
- La sustancia es absolutamente segura para los seres humanos y el medio ambiente;
- La fase líquida está en un rango de temperatura aceptable;
- La actividad de corrosión del agua purificada es bastante baja;
- No arde, no explota, no entra en reacciones peligrosas.
Presta atencion El agua destilada y desmineralizada podría denominarse refrigerante ideal, pero existen varios inconvenientes que nos obligan a buscar formas de optimizar las propiedades de esta sustancia.
La principal falta de agua es su capacidad de congelarse a temperaturas negativas con una fuerte expansión, como resultado de lo cual los vasos del sistema se rompen. Esto significa que la calefacción debería funcionar sin problemas en invierno, lo que no siempre es aceptable.
Otra propiedad del agua es la capacidad de disolver la mayoría de los compuestos químicos, especialmente sales y minerales. Como resultado, cuando la temperatura cambia, estos compuestos precipitan y se depositan en forma de placa en las paredes de la tubería, reduciendo su espacio y reduciendo la conductividad térmica de las paredes varias veces.
Presta atencion Para combatir los inconvenientes, el agua se mezcla con varias sustancias: anticongelante, aditivos, aditivos. Puede hacerlo usted mismo, o puede comprar un producto terminado.
Anticongelante
El anticongelante es anticongelante refrigerante con un paquete de aditivos anticorrosivos y emolientes. El complejo más común y disponible a base de etilenglicol.
La adición de glicoles reduce significativamente la temperatura de cristalización de la mezcla, y el rango de la fase líquida se expande a valores de - 30 a + 130 grados. Al mismo tiempo, incluso cuando se congela, un aumento en el volumen no supera el 1,5%, lo que es seguro para los materiales estructurales.
El uso de anticongelante reduce la velocidad de corrosión de los metales en dos órdenes de magnitud o más, pero existe cierta toxicidad del etilenglicol. Más moderno y menos tóxico es el propilenglicol, cuyas propiedades físicas son similares a las del etilenglicol, pero el precio de esta sustancia es el doble.
Otro componente seguro del anticongelante es la glicerina. El uso de glicerina alimentaria es absolutamente seguro tanto para los humanos como para los materiales del sistema de calefacción.
Las desventajas del anticongelante incluyen su mayor viscosidad y menor tensión superficial. Esto impone requisitos especiales para bombas de circulación, válvulas, juntas y otros elementos del sistema.
Los productos más de alta calidad son producidos por compañías como Clariant, Arteco, BASF, DOW Chemical.
Presta atencion Para entender cómo elegir un refrigerante, es necesario determinar el modo de funcionamiento de la calefacción en invierno: el agua es adecuada para trabajos permanentes y para las habitaciones con uso ocasional (cabañas, casas de huéspedes, casas de huéspedes, etc.) es más adecuada el anticongelante.
Conclusión
Muchos parámetros del sistema de calefacción dependen de la elección del transportador de calor, por lo tanto, debe elegirse en la etapa de diseño. El grifo más comúnmente utilizado o el agua destilada, así como anticongelante con un paquete de aditivos. El video le ayudará a no cometer un error al elegir un refrigerante.