Для защиты систем отопления и охлаждения от размораживания в 20-е годы ХХ века появились первая низкозамерзающая охлаждающая жидкость, получившая название Антифриз (от греч. anti – против и английского freeze – замерзать).
Антифризами называют водные растворы некоторых веществ (этиленгликоля, пропиленгликоля, глицерина, неорганических солей и др.). имеющих низкую температуру замерзания. Использование антифриза в системах отопления в качестве теплоносителя позволяет избежать многих проблем, связанных с замерзанием воды, главная из которых – разрушение элементов системы при расширении замерзающей воды. В настоящее время в России и за рубежом наибольшее распространение получили антифризы на основе этиленгликоля, о них и пойдет речь ниже (другие антифризы либо значительно дороже, либо рассчитаны на короткий срок эксплуатации).
Известно, что водный раствор этиленгликоля замерзает при отрицательных температурах. причем наименьшую температуру замерзания -650С имеет 65% - раствор (точка эвтектики), в то время как чистый этиленгликоль замерзает всего при -120С. Процесс замерзания происходит в два этапа – сначала образуется «шуга» (кристаллы льда в жидкости), затем при понижении температуры на несколько градусов «шуга» затвердевает. Для условий средней полосы России оптимальным теплоносителем является 30-40% - раствор (см. таблицу). Поскольку водно-гликолевый раствор является коррозионно-агрессивным по отношению к металлам, в него обязательно должны добавляться ингибиторы коррозии, а также присадки, умягчающие воду и препятствующие образованию пены (существующие требования к свойствам антифризов определены в ГОСТе 28084-89 «Жидкости охлаждающие низкозамерзающие»). Массовая доля присадок в растворе составляет 3-5%, и они не оказывают заметного влияния на макроскопические свойства антифриза, такие как вязкость, теплопроводность и другие. В представленной здесь таблице приведены значения различных физических характеристик водно-гликолевого раствора, которые являются общими для любых антифризов на основе этиленгликоля, и их необходимо знать для расчетов отопительных систем.
|
Доля этиленгликоля в растворе, % |
0 (вода) |
20 |
30 |
40 |
54 |
65 |
100 |
|
Температура начала кристаллизации, °С |
0 |
-10 |
-17 |
-26 |
-40 |
-65 |
-12 |
|
Температура затвердевания, °С |
0 |
-14 |
-25 |
-37 |
-55 |
-75 |
-15 |
|
Плотность при 20°С, кг/л |
0.998 |
1.024 |
1.038 |
1.052 |
1.071 |
1.086 |
1.114 |
|
Температура кипения при 1013 мбар, °С |
100 |
103 |
105 |
107 |
110 |
116 |
197 |
|
Коэффициент объемного расширения, 10-4/град при 20°С |
2 |
3 |
4 |
4.5 |
5 |
5.5 |
6 |
|
Теплоемкость, Дж/г град при 20°С |
4.2 |
3.9 |
3.7 |
3.5 |
3.3 |
3.1 |
2.4 |
|
Теплопроводность, Вт/м град при 20°С |
0.60 |
0.52 |
0.48 |
0.45 |
0.41 |
0.38 |
0.29 |
|
Вязкость кинематическая, мм2/с при 20°С |
1.0 |
1.6 |
2.3 |
3.1 |
4.5 |
6.0 |
16 |
Отметим, что этиленгликоль является ядом для человека и животных, поэтому нельзя допускать попадания антифриза в продукты питания и питьевую воду. Опасной дозой для человека считается 100 мл этиленгликоля (или 200-300 мл теплоносителя). При попадании на открытые участки кожи антифриз легко смывается водой, не оставляя раздражения или ожогов. В концентрациях менее 1 г/л водный раствор этиленгликоля не оказывает вредного воздействия на живые организмы.
Среди наиболее качественных антифризов, представленных на Российском рынке, следует назвать «Antifrogen N» (производитель фирма Hoehst, Германия), антифриз «Hot Stream», (производится с 2004г. заводом ОАО «Техноформ» в Климовске), а также один из лучших отечественных теплоносителей торговой марки «Hot Blood», (производится с 1997г. фирмой ЗАО «ТЭКСХИМ», теперь нашей фирмой ООО «ВинтХим», г. Москва).
Для справки, известный автомобильный бренд «Тосол» и автомобильные антифризы не разрешены для использования в жилых помещениях из-за химического состава входящих в них антикоррозионных присадок.