Пропиленгликоль или этиленгликоль в качестве основы для теплоносителя

Пропиленгликоль и этиленгликоль – органические соединения из группы двухатомных спиртов, широко используемые как антифриз в системах отопления. От воды и других теплоносителей они отличаются большей температурой закипания и меньшей температурой замерзания, что позволяет предотвратить образование пара и льда в отопительном контуре при перегреве или замерзании. Рассмотрим, какие еще особенности присущи этиленгликолю и пропиленгликолю, и чем они отличаются друг от друга.

Сравнительные характеристики пропиленгликоля и этиленгликоля

Для наглядного сравнения характеристик обоих веществ они будут представлены в виде сводной таблицы:

Физические характеристики Этиленгликоль Пропиленгликоль
Плотность (при 20 °С), кг/м3 1116 1034
Температура кипения (при атмосферном давлении), °С 197,3 188,2
Температура замерзания (при атмосферном давлении), °С -13 -60
Вязкость (при 20 °С), Н*сек/м3 0,0209 0,056
Удельная теплоемкость, Дж/г*град 2,35 2,47
Теплота испарения, кДж/моль 56,94 64,5

Особенности теплоносителей на основе этиленгликоля

Этиленгликоль используется в системах отопления в виде водных растворов. В продаже имеются готовые теплоносители нужной концентрации и концентрированные растворы, которые необходимо разбавлять водой. Помимо растворителя и антифриза добавляются также присадки, меняющие температуру закипания и кристаллизации, снижающие коррозионное воздействие на элементы отопительного контура, придающие смесям цвет, для удобства поиска протечек в системе отопления. Растворы этиленгликоля используются в качестве теплоносителей и антифризов в следующих областях:

  • в закрытых системах отопления частных жилых домов, некоторых промышленных зданий, административных сооружений, общественных заведений;
  • в системах охлаждения мощных компьютеров и другой электронной техники;
  • в качестве автомобильного антифриза и компонента тормозной жидкости.

Основными преимуществами водных растворов этиленгликоля являются их высокие теплофизические характеристики:

  • высокая температура кипения предотвращает вскипание антифриза при перегреве системы отопления;
  • из-за малого коэффициента расширения и аморфного характера затвердевания этиленгликолевой смеси при замерзании она не разрушает систему отопления, сохраняя ее герметичность;
  • сравнительно высокая текучесть и теплопроводность этиленгликоля способствует более быстрому и эффективному распределению тепла по отопительной системе;
  • относительно низкая стоимость (больше, чем у воды, но меньше по сравнению с пропиленгликолем);
  • небольшая вязкость способствует лучшему распределению тепла, а также снижает нагрузку на элементы насосного оборудования;
  • этиленгликолевые растворы практически не образуют твердых отложений солей в трубопроводе системы отопления, что продлевает ее эксплуатационный ресурс;
  • температура замерзания 50–70-процентных теплоносителей на основе этиленгликоля составляет от -35 °С до -65 °С, что позволяет использовать их в регионах с экстремально низкими температурами;
  • за счет использования дополнительных присадок, снижающих коррозионную активность этиленгликоля, растворы этого вещества не разрушают уплотнительные элементы отопительной системы.

У водно-этиленгликолевых растворов имеются и недостатки, ограничивающие их применение:

  • высокая токсичность (третий класс опасности), обуславливающая тяжелое отравление при попадании внутрь организма, на кожу и слизистые оболочки;
  • опасность для окружающей среды, из-за которой утечка теплоносителя приводит к отравлению почв и водоемов;
  • значительное повышение вязкости при понижении температуры, вызывающая повышенную нагрузку и быстрый износ насосного оборудования;
  • при полном выкипании воды из антифриза и последующем охлаждении высококонцентрированный этиленгликоль замерзает при температуре всего -13 °С, что может привести к аварийной ситуации;
  • этиленгликолевые растворы без присадок оказывают коррозионное действие на металлические и резиновые элементы системы отопления, из-за чего возникают протечки теплоносителя.

Из-за указанных недостатков теплоносители на основе этиленгликоля рекомендуется использовать только в закрытых системах отопления, оснащенных расширительным баком. Их применение с условием постоянного контроля допускается на производственных предприятиях, складах, ограниченно – в жилых домах. Этиленгликоль не используется на объектах с повышенными требованиями к безопасности, в частности:

  • на предприятиях пищевой и фармацевтической промышленности;
  • в многоквартирных жилых домах;
  • в двухконтурных системах отопления (для предотвращения смешивания этиленгликоля и нетехнической воды).

Особенности теплоносителей на основе пропиленгликоля

Как и этиленгликоль, этот антифриз также применяется в виде водных растворов различной концентрации с добавлением присадок. Пропиленгликоль обладает следующими преимуществами:

  • безопасностью для здоровья человека и окружающей среды, благодаря чему пропиленгликолевые теплоносители можно без ограничений применять на предприятиях пищевой и фармацевтической промышленности, в общественных сооружениях, жилых зданиях;
  • большей теплопроводностью и теплоемкостью по сравнению с водой, чем обеспечивается более быстрое и эффективное распределение тепла по отопительной системе;
  • низкой температурой замерзания (-60 °C) даже при полном испарении воды из раствора, благодаря чему отопительный контур не повреждается при экстремально низких температурах;
  • способностью за счет большей вязкости предотвращать появление гидроударов, которые приводят к разрушению трубопровода;
  • небольшим коэффициентом теплового расширения, а также постепенным загущением раствора, предотвращающими разрыв труб системы отопления;
  • отсутствием коррозионного воздействия на металлические и резиновые элементы отопительного контура, которое продлевает его эксплуатационный ресурс и сокращает вероятность протечек;
  • отсутствием накипи и способностью очищать внутреннюю поверхность трубопроводов от нерастворимых отложений;
  • меньшей плотностью по сравнению с этиленгликолем, снижающей затраты энергии на циркуляцию теплоносителя по системе.

К недостаткам пропиленгликолевых теплоносителей стоит отнести:

  • высокую стоимость, превосходящую таковую у антифризов на основе этиленгликоля примерно в 40 раз;
  • необходимость заменять теплоноситель в отопительной системе раз в 5 лет из-за сравнительно быстрого снижения эксплуатационных качеств (в некоторых растворах эта проблема решается присадками);
  • повышением вязкости при снижении температуры, что может привести к чрезмерной нагрузке на насосное оборудование и снижением эффективности теплопередачи.

Пропиленгликоль или этиленгликоль: что выбрать

Выбор между этими антифризами, а также степенью их концентрации в растворе, определяется рядом факторов.

  • Конструкцией отопительной системы. Этиленгликоль можно использовать только в закрытых контурах с расширительным баком и при условии постоянного наблюдения за их состоянием. Пропиленгликоль применяется без ограничений – даже при утечке теплоносителя из системы он не нанесет никакого ущерба здоровью людей или окружающей среде.
  • Назначением отапливаемого объекта. Этиленгликоль можно использовать в зданиях и сооружениях, где отсутствуют повышенные требования к безопасности и экологичности. Применение пропиленгликоля допускается в зданиях любого назначения без ограничений.
  • Климатическими условиями. Оба антифриза могут использоваться в виде водных растворов в регионах с низкими температурами. Однако из-за вероятности выкипания воды и последующего замерзания этиленгликоля всего при -13 °С пропиленгликолевые теплоносителя предпочтительнее.
  • Стоимостью. Пропиленгликоль примерно в 2 раза дороже этиленгликоля и примерно на 20 % уступает ему по теплофизическим свойствам. Однако более высокая стоимость этого теплоносителя компенсируется его безопасностью для человека и окружающей среды, а разница характеристик почти не отражается на эффективности эксплуатации системы отопления.

Можно ли смешивать этиленгликоль и пропиленгликоль

С учетом преимуществ и недостатков этих антифризов может возникнуть вопрос о получении относительно безопасного, но при этом недорогого и эффективного теплоносителя путем их смешивания. Однако это не рекомендуется делать по следующим причинам:

  • смесь этиленгликоля и пропиленгликоля обладает худшими теплофизическими характеристиками в сравнении с каждым из антифризов;
  • токсичность смеси относительно этиленгликоля уменьшится незначительно, она по-прежнему будет представлять опасность для окружающей среды и человека;
  • при смеси готовых растворов некоторые присадки могут вступить в реакцию друг с другом, вызвав выпадение осадка или повышенное коррозионное воздействие на элементы отопительного контура.

Перед выбором и эксплуатацией теплоносителей на основе двухатомных спиртов рекомендуется обязательно проконсультироваться у наших специалистов насчет безопасности и эффективности обоих вариантов. Они подберут оптимальный тип и концентрацию раствора исходя из особенностей вашей системы отопления и ее назначения.