Caloporteur pour le système de chauffage – eau ou antigel

Points d’article

• Exigences pour un liquide de refroidissement idéal
• Caloporteur – eau
• Caloporteur – antigel
• Comment choisir le liquide de refroidissement optimal

En termes de prévalence, les systèmes de chauffage à circulation d’un caloporteur liquide ont battu tous les records – leur popularité constante est en grande partie due au climat hivernal rigoureux de la Russie. Les systèmes de chauffage liquide comprennent toute une gamme d’équipements, notamment des chaudières, des échangeurs de chaleur, des stations de pompage, souvent plusieurs kilomètres de canalisations. Le bon fonctionnement du complexe de chauffage dépend directement des caractéristiques du liquide de refroidissement, donc quel type de liquide est le mieux utilisé dans cette capacité et pourquoi?

Exigences pour un liquide de refroidissement idéal

Il convient de noter tout de suite – il n’y a pas de tel liquide de refroidissement. L’un des existants ne remplit régulièrement ses fonctions que dans une certaine plage de température, au-delà de ce qui conduit à des changements dramatiques dans ses caractéristiques de qualité.

Le caloporteur est obligé de transférer la quantité maximale de chaleur par unité de temps avec une perte de chaleur minimale. La viscosité du liquide de refroidissement a un effet sérieux sur son pompage dans le système de chauffage, donc moins il est visqueux, mieux c’est.

Le liquide de refroidissement ne doit pas avoir d’effet corrosif sur une variété de matériaux structurels de canalisations et d’appareils de chauffage, sinon le choix de ces matériaux sera strictement limité. De plus, la capacité de lubrification de certains liquides de refroidissement impose des restrictions sur le matériau de structure des pompes de circulation et d’autres mécanismes en contact avec elles..

Du point de vue de la sécurité domestique, le liquide de refroidissement doit avoir certaines caractéristiques (sûres) en termes de toxicité, de température d’inflammation du liquide et de déclenchement de ses vapeurs.

Et le dernier – le liquide utilisé comme caloporteur doit être abordable ou, dans le cas d’un coût élevé, conserver ses caractéristiques et son volume pendant une longue période pendant le fonctionnement dans le système de chauffage.

Caloporteur – eau

De tous les liquides qui existent sur Terre à l’état naturel, l’eau a la capacité thermique la plus élevée – en moyenne 1 kcal / (kg deg), c’est-à-dire si un kilogramme d’eau est chauffé à 90 ° C et refroidi dans un radiateur chauffant à 70 ° C , puis 20 kcal de chaleur entreront dans la pièce chauffée par ce radiateur.

Ce liquide a une densité élevée (917 kg / m³), diminuant avec le chauffage ou le refroidissement. À propos, l’eau est le seul liquide naturel qui se dilate à la fois lorsqu’elle est chauffée et refroidie..

Les caractéristiques écologiques et toxicologiques de l’eau surpassent celles de tout fluide caloporteur synthétique – une fuite accidentelle du système de chauffage ne créera pas de problèmes pour la santé des ménages, à moins qu’elle n’atteigne directement le corps humain. Et dans le cas d’une telle fuite, il est très facile de restaurer le volume d’eau d’origine – il vous suffit d’ajouter la quantité requise au vase d’expansion ouvert du système de chauffage à circulation naturelle.

En termes de coût, l’eau est également hors compétition, car il n’y a pas de caloporteur moins cher et plus abordable..

Cependant, ce liquide de refroidissement présente un certain nombre d’inconvénients – l’eau ordinaire, c’est-à-dire, dans son état naturel, contient de l’oxygène et des sels, ce qui provoque une corrosion interne des éléments du système de chauffage, ainsi que la prolifération de leurs parois avec du tartre, ce qui réduit le transfert de chaleur et le volume interne des appareils de chauffage.

Le moyen le plus simple d’adoucir l’eau est bien connu de tous – thermique (ébullition), en utilisant un récipient en métal sans couvercle. Au cours du traitement thermique, une partie des sels se déposera au fond de la cuve et le dioxyde de carbone sera éliminé du volume d’eau. À propos, plus la zone inférieure du réservoir d’ébullition est grande, plus les sels peuvent être éliminés de l’eau – les sels seront déposés au fond sous forme de tartre. L’inconvénient du procédé thermique est que seuls les bicarbonates de magnésium et de calcium instables peuvent être éliminés de l’eau de cette manière, et leurs composés stables resteront..

La méthode chimique ou par réactif est plus efficace, elle permet de transférer les sels contenus dans l’eau dans un état insoluble. Pour sa mise en œuvre, on utilise de la chaux éteinte, du carbonate de sodium ou de l’orthophosphate de sodium – l’introduction des deux premiers réactifs dans le volume d’eau entraînera la formation d’un précipité carbonaté, ce dernier – un précipité d’orthophosphates de magnésium et de calcium. A la fin de la réaction chimique, le précipité formé est éliminé par filtration d’eau. Le dernier réactif – l’orthophosphate de sodium – assure le meilleur adoucissement de l’eau, mais son utilisation nécessite un dosage précis.

L’eau distillée est la plus appropriée pour les systèmes de chauffage, car elle est complètement exempte de toute impureté. Son seul inconvénient est que vous devez dépenser de l’argent pour l’achat, le coût d’un litre d’eau distillée sera d’environ 14 roubles. Avant de verser de l’eau distillée dans le système de chauffage, il est nécessaire de rincer soigneusement les appareils de chauffage, les tuyaux et la chaudière avec de l’eau ordinaire, et de laver à la fois le système précédemment utilisé et le système nouvellement installé – il y aura une contamination à l’intérieur dans tous les cas.

Vous pouvez utiliser de l’eau de fonte pure ou de l’eau de pluie, car elle contient beaucoup moins de sel que le robinet, le puits ou l’artésien.

Le seul inconvénient de l’eau utilisée comme caloporteur est qu’à des températures inférieures à 0 ° C, elle gèle, se dilate et endommage gravement le système de chauffage. Et par conséquent, les propriétaires qui font fonctionner un système de chauffage de manière irrégulière pendant la saison froide, ainsi que vivant dans des zones où les pannes de courant sont particulièrement fréquentes, un autre groupe de fluides caloporteurs est plus approprié: les antigels..

Caloporteur – antigel

Le non-gel, versé dans le circuit de chauffage, vous permet de résoudre complètement le risque de gel du système pendant la saison froide – les basses températures pour lesquelles cet antigel est conçu ne changent pas son état physique. Les antigels sont capables d’assurer le transport de l’énergie thermique à l’intérieur du système de chauffage, ne provoquent pas de processus corrosifs et de dépôts de tartre.

La principale qualité des antigels est qu’ils ne durcissent pas à certaines températures extrêmement basses, dans le cas du durcissement, ils ne se dilatent pas comme l’eau et ne détruisent pas les éléments du système de chauffage, mais se transforment en une masse gélatineuse dont le volume ne change pas. En d’autres termes, si la température de l’antigel congelé est augmentée, alors il reviendra d’un état de type gel à un état liquide sans aucune conséquence pour le circuit de chauffage..

Les fabricants introduisent des additifs supplémentaires dans la composition de l’antigel afin d’augmenter la durée de vie du système de chauffage – des inhibiteurs de corrosion et de dépôts minéraux, qui éliminent les foyers de corrosion et le tartre dans les systèmes qui fonctionnent depuis de nombreuses années. Lors du choix de l’antigel, il convient de garder à l’esprit que sa composition n’est pas universelle – les additifs qu’il contient sont conçus pour certains matériaux de structure et alliages, un mauvais choix provoquera une corrosion électrochimique ou, par exemple, la destruction des matériaux polymères utilisés dans la construction du système de chauffage.

En règle générale, des antigels sont produits, conçus pour deux températures extrêmement basses – jusqu’à -65 et jusqu’à -30 ° C. Si nécessaire, vous pouvez modifier la concentration de la composition saturée en celle souhaitée, de la proportion d’une partie d’eau distillée à deux parties d’antigel (par exemple, si un litre d’antigel du premier type, conçu pour une température plus basse, est dilué avec 0,5 litre d’eau, alors une telle composition fonctionnera jusqu’à – 30 ° C).

La composition chimique de l’antigel est conçue pour 10 saisons de chauffage ou 5 ans de fonctionnement, après quoi tout le volume d’antigel doit être remplacé.

Par rapport à l’eau, les antigels présentent non seulement des avantages, mais aussi des inconvénients:

• la capacité thermique des appareils sans congélation est 15% inférieure, c’est-à-dire qu’ils dégagent de la chaleur pire;
• leur viscosité est au moins deux fois plus élevée, ce qui nécessite l’introduction de pompes de circulation puissantes dans le système de chauffage;
• une expansion volumétrique plus élevée pendant le chauffage, un expansomat (vase d’expansion de type fermé) et des radiateurs de chauffage sont nécessaires, dont la capacité est 50 à 60% plus grande que leurs homologues utilisés dans les systèmes avec un caloporteur à eau;
• la fluidité est 50% supérieure à celle de l’eau, c’est-à-dire que les connexions détachables dans un système avec antigel doivent être scellées avec beaucoup de soin;
• Les antigels à base d’éthylène glycol sont toxiques pour l’homme, par conséquent, un tel antigel ne peut être utilisé que dans des chaudières à circuit unique.

Pour les besoins domestiques, c’est-à-dire pour les systèmes de chauffage des maisons privées, les antigels sont produits à base de deux types de polyols – l’éthylène glycol (monoéthylène glycol) et le propylène glycol. Les compositions à base du premier type de polyols sont plus courantes et moins chères que celles à base de propylène glycol coûteux, mais elles sont très toxiques – lorsqu’elles sont ingérées, 350 mg d’éthylène glycol suffisent pour nuire gravement à la santé et même entraîner la mort. Travailler avec des antigels contenant de l’éthylène glycol nécessite une protection obligatoire de la peau, des voies respiratoires et des yeux.

Pendant le fonctionnement, les antigels à base d’éthylène glycol sont particulièrement sensibles à la surchauffe – avec une élévation de température, même à court terme, au-dessus de la limite fixée par le fabricant pour une marque donnée d’antigel, une décomposition thermique du polyol et des additifs dans l’antigel se produit, des sédiments insolubles et des acides se forment. Les sédiments, s’ils pénètrent sur les surfaces des éléments chauffants, forment des dépôts de carbone, altérant les échanges thermiques au niveau local et provoquant une surchauffe avec formation répétée de boues, etc. Les acides formés à la suite de la décomposition de l’éthylène glycol réagissent chimiquement avec les métaux structurels du système de chauffage, provoquant de multiples foyers corrosion. En raison de la décomposition des additifs, les propriétés de protection du liquide de refroidissement, précédemment fournies par celui-ci pour le matériau des joints des joints amovibles, sont fortement réduites et, avec une fluidité élevée, cela provoquera immédiatement une fuite. De plus, la surchauffe augmente la formation de mousse de l’antigel, qui, à son tour, entraîne l’air dans le système de chauffage. Pour les raisons décrites, il est nécessaire de surveiller attentivement la température de chauffage des chaudières et du système de chauffage, mais tous les modèles de chaudières ne le permettent pas..

Il convient de noter que l’éthylène glycol entre dans une réaction chimique avec le zinc – il est utilisé dans un système de chauffage dans lequel les antigels de ce groupe agissent comme un liquide de refroidissement, les éléments structurels et les dispositifs avec galvanisation interne n’ont aucun sens, car tout son revêtement sera complètement détruit pendant presque une saison de chauffage.

L’antigel à base de propylène glycol est beaucoup plus sûr pour les ménages – le propylène glycol technique présente des caractéristiques similaires au propylène glycol alimentaire (E1520), largement utilisé dans les industries pharmaceutique, de la parfumerie et de l’alimentation en raison de sa parfaite sécurité pour le corps humain et l’environnement. Les non-congélateurs au propylène glycol peuvent être utilisés dans les chaudières à double circuit, car leur pénétration accidentelle dans l’eau potable, ainsi que les fuites aux endroits des joints amovibles, ne nuiront pas aux personnes.

Les fluides caloporteurs propylène glycol, en plus des caractéristiques positives générales identiques à celles liées aux antigels éthylène glycol, ont un effet lubrifiant à l’intérieur du système de chauffage, réduisent la résistance hydrodynamique et facilitent le fonctionnement des pompes du circuit secondaire. Le transfert de chaleur de l’antigel au propylène glycol est supérieur à celui de l’éthylène glycol. Il n’y a qu’un seul inconvénient – un coût plus élevé, environ 1000 roubles. par 10 kg (à titre de comparaison, le coût de l’antigel à l’éthylène glycol à -30 ° C est d’environ 550 roubles pour 10 kg).

Il est strictement interdit d’utiliser de l’antigel dans le système de chauffage si:

• Le système utilise des chaudières à électrolyse (ioniques), dans lesquelles l’agent de chauffage est chauffé en faisant passer un courant électrique à travers son volume dans le réservoir de la chaudière. En général, avant d’acheter une chaudière de chauffage, assurez-vous que le fabricant l’autorise à fonctionner dans le système de chauffage avec cet antigel, sinon la garantie d’usine de la chaudière ne sera pas valide;
• système de chauffage de type ouvert. Cette règle s’applique principalement aux antigels à base d’éthylène glycol toxique;
• de l’économie, vous vous attendez à abaisser sa résistance au gel à plus de -20 ° C, car cela réduira considérablement les caractéristiques des additifs introduits dans l’antigel, ce qui entraînera la formation de foyers de corrosion et de tartre;
• le scellement des joints détachables est effectué à l’aide d’un enroulement de lin et d’une peinture à l’huile – l’antigel corrodera inévitablement la peinture et il n’y aura aucun sens de l’enroulement;
• lors de la construction du circuit de chauffage, des tuyaux et des raccords galvanisés ont été utilisés;
• la chaudière de chauffage chauffe le liquide de refroidissement à des températures supérieures à + 70 ° C (c’est la température de chauffage limite de tout antigel, il ne peut pas être chauffé au-dessus en raison de la dilatation à haute température inhérente aux liquides de refroidissement de ce groupe).

Si de l’antigel est utilisé dans le système de chauffage, les conditions suivantes doivent être remplies:

• équipez le système d’une pompe de circulation plus puissante que ce qui serait nécessaire pour le chauffage de l’eau chaude. Avec un circuit de chauffage long, une pompe de circulation externe sera nécessaire;
• installer un grand expansomat (vase d’expansion), dont le volume est au moins le double du volume requis pour l’eau de refroidissement;
• utiliser des tuyaux de diamètre évidemment plus grand et des radiateurs volumétriques dans le système de chauffage;
• n’installez pas de bouches d’aération automatiques – uniquement manuelles (par exemple, les robinets de Mayevsky);
• Sceller les joints amovibles avec des joints en caoutchouc, paronite ou téflon résistant aux produits chimiques uniquement. Vous pouvez utiliser un rouleau de lin avec un scellant résistant à l’éthylène glycol (si vous utilisez un antigel à l’éthylène glycol). Lors de l’achat de radiateurs en fonte, il est nécessaire de les démonter en sections et de remplacer les joints en caoutchouc existants par de la paronite ou du téflon;
• vous ne pouvez diluer l’antigel qu’avec de l’eau distillée, c’est-à-dire que ni la pluie ni l’eau de fonte ne fonctionneront ici;
• avant chaque versement complet d’antigel dans le système, il est impératif de le rincer à l’eau (la chaudière aussi) – les fabricants de dispositifs antigel recommandent de les remplacer complètement dans le système de chauffage tous les 2-3 ans;
• vous ne devez pas régler une température de chauffage élevée sur une chaudière froide à la fois – vous devez augmenter la température progressivement, en laissant le temps au liquide de refroidissement de se réchauffer (les systèmes sans congélation ont une capacité thermique inférieure à l’eau);
• en hiver, lorsque vous éteignez une chaudière à double circuit dans un système avec antigel pendant une longue période, n’oubliez pas de vidanger l’eau du circuit d’alimentation en eau chaude, car elle peut geler et endommager les tuyaux du circuit.

Comment choisir le liquide de refroidissement optimal

Tout d’abord, la question du choix d’un liquide de refroidissement devrait être décisive même au stade de la conception d’un système de chauffage, car s’il a été créé pour l’eau, il nécessitera une reconstruction sérieuse pour l’antigel..

Si la température dans le circuit de chauffage pendant la saison froide ne descend pas en dessous de +5 ° C, le liquide de refroidissement optimal pour un tel système est l’eau, dont les composés salins sont éliminés au maximum. S’il est possible que la température dans le système de chauffage baisse à des valeurs négatives, dans ce cas, seul de l’antigel est nécessaire. Bien sûr, vous pouvez drainer l’eau du système, ce qui le protégera des dommages pendant le gel, cependant, dans ce cas, le circuit se remplira d’air, ce qui accélérera considérablement les processus de corrosion dans des conditions d’humidité élevée..

Il est possible de protéger le système de chauffage de l’eau du gel en y intégrant des radiateurs électriques, contrôlés par des capteurs de température ou à distance, via des canaux GSM, ce qui permettra de maintenir la température de l’eau à un niveau supérieur à +5 ° C, mais ici il y a une dépendance à l’alimentation électrique et à la communication cellulaire – l’un des ces systèmes séparément ou ensemble entraîneront le gel du liquide de refroidissement et de multiples dommages au circuit de chauffage.

Lors du choix de l’antigel, vous devez étudier en détail ses caractéristiques, notamment: la température extrêmement basse autorisée; la composition des additifs et leur objectif; comment il affecte les éléments du système de chauffage (en métaux ferreux et non ferreux, fonte, plastique, caoutchouc, etc.); durée d’utilisation dans le système sans remplacement; sécurité pour la santé humaine et l’écologie (après tout, il faudra fusionner quelque part). À propos, la couleur de l’antigel n’a aucune valeur pratique pour le circuit de chauffage, il suffit de souligner l’appartenance à une marque particulière. Compte tenu des risques potentiels pour la santé des ménages, un antigel à base de propylène glycol est le meilleur choix..

Compte tenu de la popularité parmi les propriétaires de l’antigel de marque Tosol, développé au milieu du siècle dernier en URSS, il convient de décrire brièvement ses caractéristiques. Ainsi, l’antigel a été développé à l’origine comme liquide de refroidissement antigel pour véhicules automobiles, sa composition est à base d’éthylène glycol dont les caractéristiques sont décrites ci-dessus. Il n’est pas recommandé d’utiliser de l’antigel dans les systèmes de chauffage, car cet antigel ne leur est pas destiné – il contient des additifs spécifiques pour les moteurs de voiture, inutiles et même nocifs dans les systèmes de chauffage, car l’antigel n’est tout simplement pas conçu pour fonctionner à des températures élevées..

En conclusion, nous nommerons l’antigel le plus optimal, qui est très, très simple à acheter ou à préparer – un mélange à 40 ° d’alcool éthylique avec de l’eau distillée. Les caractéristiques de performance de ce mélange lorsqu’il est utilisé comme liquide de refroidissement antigel sont les suivantes:

• légèrement supérieure à celle de l’eau, mais nettement inférieure à celle de l’antigel éthylène glycol et propylène glycol, viscosité;
• moins de fluidité que celle des antigels mentionnés, ce qui permet de réduire les exigences d’étanchéité des joints amovibles, en permettant l’utilisation de joints conventionnels dans ceux-ci (l’alcool n’est pas chimiquement réactif au caoutchouc);
• l’alcool est un excellent inhibiteur de corrosion, c’est-à-dire qu’il bloque son développement;
• lors de l’utilisation d’eau saturée de sels (durs), l’alcool dans un tel mélange empêchera les dépôts de tartre sur les surfaces internes du circuit de chauffage. Les sels précipiteront en un précipité insoluble; il peut être facilement éliminé lorsque le système est rincé;
• en raison de la chaleur de mélange et de contraction (compression du volume aqueux de la solution alcoolique), l’alcool ne s’évapore pas séparément de l’eau (à condition que sa teneur dans la solution aqueuse ne soit pas inférieure à 30%);
• le point d’ébullition d’une solution aqueuse d’alcool correspond pratiquement au point d’ébullition de l’eau, c’est-à-dire que lorsque la température dans le système de chauffage s’élève à +85 ° C, ce qui est habituel pour les systèmes avec de l’eau comme caloporteur, l’ébullition avec l’apparition de bouchons sous forme de vapeur ne se produira pas;
• la teneur en alcool d’une solution aqueuse réduit fortement l’expansion de l’eau pendant la congélation, c’est-à-dire que même avec la congélation complète d’un système de chauffage avec un tel liquide de refroidissement, il n’y aura aucun dommage à ses éléments structurels.

Pour atteindre certaines valeurs seuils de résistance d’une solution aqueuse d’alcool éthylique aux basses températures, il est nécessaire d’atteindre la teneur suivante dans une solution avec de l’eau: 20,3% – congélation à -10,6 ° C; 33,8% – congélation à -23,6 ° C; 39% – congélation à -28,7 ° C; 46,3% – congélation à -33,9 ° C Il sera particulièrement pratique d’utiliser un liquide de refroidissement, qui est une solution aqueuse d’alcool éthylique, dans les systèmes de chauffage fermés.

Lors de la préparation d’un liquide de refroidissement eau-alcool, les proportions de teneur en alcool dans l’eau sont calculées comme suit – un litre d’alcool à 96% contient 960 ml d’alcool anhydre, respectivement, pour obtenir une solution à 33%, vous devez diviser 96 par 33 et obtenir le volume d’eau requis égal à 2,9 litres. Autrement dit, si vous introduisez exactement 2,9 litres d’eau dans un litre d’alcool à 96%, la teneur en alcool de la solution résultante sera exactement de 33% – un liquide de refroidissement qui ne gèle pas à environ -22,5 ° C est prêt.

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