Теплоноситель для чиллеров и систем кондиционирования: как правильно выбрать

В системах кондиционирования и холодоснабжения теплоноситель играет не меньшую роль, чем чиллер, насосы или теплообменники. Именно рабочая жидкость переносит холод между оборудованием и потребителями — фанкойлами, теплообменниками и другими элементами системы.

Если температурный режим позволяет, в качестве теплоносителя может использоваться подготовленная вода. Но если существует риск охлаждения жидкости ниже 0 °C, применяются водные растворы гликолей.

Мы в Wellness Therm рекомендуем выбирать теплоноситель не только по температуре замерзания. Необходимо учитывать тип оборудования, минимальную рабочую температуру, концентрацию гликоля, вязкость, материалы контура и требования производителя чиллера.

Зачем чиллеру нужен теплоноситель

Чиллер охлаждает рабочую жидкость, которая затем циркулирует по системе и передаёт холод потребителям.

В зависимости от объекта это могут быть:

• фанкойлы;

• вентиляционные установки;

• технологические теплообменники;

• холодильное оборудование;

• системы охлаждения производственных процессов;

• серверные и дата-центры;

• системы климатизации коммерческих зданий.

Если температура жидкости всегда остаётся выше точки замерзания, можно использовать подготовленную воду.

Но при более низких температурах или наличии участков трубопровода на улице возникает риск замерзания.

В таком случае применяются растворы пропиленгликоля или этиленгликоля.

Когда воды недостаточно

Вода обладает хорошей теплоёмкостью и сравнительно низкой вязкостью, поэтому с точки зрения теплопередачи это очень эффективный теплоноситель.

Но при температуре около 0 °C она начинает замерзать.

Это особенно опасно для:

• наружных контуров;

• кровельных установок;

• чиллеров наружного размещения;

• систем с сезонной остановкой;

• оборудования, которое может отключиться зимой;

• контуров с отрицательной рабочей температурой.

Замерзание воды внутри теплообменника способно привести к повреждению трубок и дорогостоящему ремонту оборудования.

Поэтому для таких систем используют незамерзающий теплоноситель.

Этиленгликоль или пропиленгликоль

Для чиллерных систем чаще всего применяются растворы на основе двух гликолей:

• этиленгликоля;

• пропиленгликоля.

Оба позволяют существенно снизить температуру начала кристаллизации раствора, но имеют разные особенности.

Этиленгликоль для систем холодоснабжения

Этиленгликоль широко применяется в промышленных и коммерческих системах кондиционирования.

Его преимущества:

• хорошие низкотемпературные свойства;

• относительно невысокая вязкость;

• эффективная циркуляция;

• возможность работы при низких температурах;

• сравнительно доступная стоимость.

Поэтому этиленгликолевые растворы часто используются в:

• чиллерах;

• холодильных установках;

• промышленных системах охлаждения;

• наружных контурах;

• технологических системах.

Но необходимо учитывать главный недостаток — токсичность этиленгликоля.

Его применение оправдано прежде всего в герметичных закрытых системах, где исключён контакт рабочей жидкости с людьми, пищевыми продуктами и питьевой водой.

Пропиленгликоль для систем кондиционирования

Пропиленгликоль выбирают в случаях, когда требования к безопасности выше.

Такие растворы могут применяться:

• в общественных зданиях;

• пищевых производствах;

• гостиницах;

• медицинских объектах;

• системах с повышенными требованиями к экологической безопасности.

По сравнению с этиленгликолем пропиленгликолевые растворы обычно более вязкие.

Это означает, что при проектировании необходимо учитывать повышенное гидравлическое сопротивление.

Насосу может потребоваться большая мощность для обеспечения той же скорости циркуляции.

Почему нельзя выбирать концентрацию «с запасом»

Распространённая ошибка — использовать максимально концентрированный раствор.

Например, если системе достаточно защиты до −15 °C, владельцы иногда предпочитают состав, рассчитанный на −40 °C или ниже.

Кажется, что так надёжнее.

Но увеличение концентрации гликоля приводит к изменению теплофизических свойств жидкости.

Повышается:

• вязкость;

• гидравлическое сопротивление;

• нагрузка на насос.

Одновременно снижается эффективность теплопередачи.

Поэтому правильный принцип — использовать не максимальную, а необходимую концентрацию.

Как выбрать температуру защиты

При расчёте нужно учитывать не только температуру охлаждённой жидкости на выходе из чиллера.

Необходимо определить минимальную температуру, которая потенциально может возникнуть в любом участке системы.

Особое внимание следует уделить:

• наружным трубопроводам;

• оборудованию на кровле;

• неотапливаемым техническим помещениям;

• участкам возле наружных стен;

• периоду аварийного отключения оборудования.

К расчётному минимуму обычно предусматривают технологический запас, но слишком завышать концентрацию также нежелательно.

Температура замерзания и температура начала кристаллизации — не одно и то же

Для гликолевых растворов правильнее говорить о температуре начала кристаллизации.

При её достижении жидкость не всегда мгновенно превращается в твёрдый лёд.

Сначала в растворе начинают появляться кристаллы.

По мере дальнейшего охлаждения количество твёрдой фазы увеличивается, а жидкость становится более вязкой.

Для инженерной системы важно не только избежать полного замерзания, но и сохранить возможность нормальной циркуляции.

Поэтому температурные характеристики теплоносителя необходимо оценивать по технической документации.

Как концентрация гликоля влияет на насос

Чем выше концентрация гликоля, тем выше вязкость раствора.

Следовательно, возрастает сопротивление движению жидкости.

Если насос был рассчитан на воду, после перехода на концентрированный гликолевый раствор его производительности может оказаться недостаточно.

Это может проявляться так:

• снижается расход жидкости;

• увеличивается разница температур;

• ухудшается работа фанкойлов;

• возрастает нагрузка на насос;

• система медленнее выходит на рабочий режим.

Поэтому при переходе с воды на гликоль гидравлические параметры желательно пересчитать.

Как теплоноситель влияет на теплообмен

Гликолевые растворы уступают воде по теплоёмкости и теплопроводности.

Это означает, что при одинаковом расходе жидкости через теплообменник количество переносимой энергии может быть меньше.

При проектировании чиллерной системы это учитывают через:

• расход теплоносителя;

• мощность насоса;

• характеристики теплообменника;

• диаметр труб;

• температурный перепад.

Особенно заметными различия становятся при высоких концентрациях гликоля.

Именно поэтому использование слишком концентрированного раствора без необходимости может снизить эффективность всей системы.

Почему нельзя использовать чистый технический гликоль

Для инженерной системы недостаточно просто смешать технический этиленгликоль или пропиленгликоль с водой.

Готовый теплоноситель должен содержать пакет функциональных присадок.

Они помогают защищать оборудование от:

• коррозии;

• минеральных отложений;

• окисления;

• пенообразования.

В чиллерных контурах используются различные металлы и сплавы, поэтому стабильность рабочей жидкости особенно важна.

В линейке Wellness Therm есть и отдельная антикоррозионная присадка, предназначенная в том числе для систем кондиционирования и холодильного оборудования.

Какую воду использовать для приготовления раствора

Качество воды напрямую влияет на срок службы теплоносителя.

Жёсткая водопроводная или скважинная вода может содержать:

• соли кальция;

• магний;

• железо;

• марганец;

• другие примеси.

При эксплуатации они способны образовывать отложения внутри теплообменников.

Для приготовления гликолевых растворов рекомендуется использовать подготовленную воду с контролируемыми характеристиками.

На сайте Wellness Therm отдельно представлены как теплоносители, так и водные растворы гликолей и подготовленная вода для инженерных систем.

Почему важна защита от коррозии

В чиллерном контуре могут одновременно присутствовать:

• сталь;

• медь;

• латунь;

• алюминиевые элементы;

• различные сплавы.

Контакт металлов с рабочей жидкостью создаёт условия для коррозионных процессов.

Продукты коррозии начинают циркулировать по системе и могут загрязнять:

• теплообменники;

• фильтры;

• насосы;

• регулирующую арматуру.

Поэтому специализированный теплоноситель должен содержать антикоррозионные компоненты.

Для дополнительной защиты инженерных систем мы также производим ингибиторы Wellness Therm Defender и другие технические составы.

Что происходит со старым теплоносителем

Как и в системе отопления, теплоноситель чиллера постепенно стареет.

На него воздействуют:

• температурные циклы;

• кислород;

• металлы системы;

• механические загрязнения;

• разбавление при подпитке;

• длительный срок эксплуатации.

Со временем могут изменяться:

• pH;

• прозрачность;

• концентрация гликоля;

• защитные свойства присадок.

Поводом для проверки являются:

• потемнение жидкости;

• осадок;

• хлопья;

• ржавчина в фильтре;

• нестабильная работа насосов;

• снижение эффективности теплообмена.

Можно ли смешивать разные теплоносители

Без подтверждения совместимости — нежелательно.

Даже если два продукта изготовлены на основе одного и того же гликоля, их пакеты присадок могут отличаться.

При смешивании возможны:

• выпадение осадка;

• вспенивание;

• изменение pH;

• снижение антикоррозионной защиты.

Цвет рабочей жидкости тоже не является надёжным признаком совместимости.

Если состав старого теплоносителя неизвестен, безопаснее удалить его и при необходимости промыть систему.

Нужно ли промывать чиллерный контур перед заменой

Если внутри присутствуют продукты коррозии, шлам или минеральные отложения, заливать новый теплоноситель прямо поверх загрязнённой системы не стоит.

Сначала контур необходимо очистить.

В линейке Wellness Therm представлены технические жидкости для промывки систем отопления, вентиляции и кондиционирования, а также отдельные ингибиторы и нейтрализаторы.

Например, кислотные реагенты используются для удаления ржавчины, оксидной плёнки и минеральных отложений. После кислотной промывки требуется обязательная нейтрализация остаточной кислотности.

Как подобрать теплоноситель для чиллера

Перед выбором мы рекомендуем определить:

1. Минимальную рабочую температуру жидкости.

2. Минимальную возможную температуру окружающей среды.

3. Требуемую температуру начала кристаллизации.

4. Допускает ли оборудование этиленгликоль или пропиленгликоль.

5. Материалы теплообменников и трубопроводов.

6. Необходимый расход жидкости.

7. Мощность циркуляционного насоса.

8. Требования к безопасности объекта.

9. Качество воды для приготовления раствора.

10. Состояние существующей системы.

После этого можно подобрать основу и концентрацию раствора.

Этиленгликоль или пропиленгликоль: кратко

Для промышленных и полностью герметичных систем часто рационально использовать этиленгликоль.

Он обладает хорошими низкотемпературными характеристиками и подходит для большинства закрытых чиллерных контуров.

Пропиленгликоль выбирают там, где требования к безопасности выше.

Но в обоих случаях важно правильно рассчитать концентрацию и учесть изменение гидравлических характеристик системы.

Решения Wellness Therm для систем кондиционирования и охлаждения

Мы производим теплоносители и технические жидкости для различных инженерных систем.

В каталоге Wellness Therm представлены:

• теплоносители на основе этиленгликоля;

• теплоносители на основе пропиленгликоля;

• водные растворы гликолей;

• подготовленная вода;

• ингибиторы коррозии;

• средства для промывки теплообменников и трубопроводов.

Посмотреть доступные варианты можно в разделах «Теплоносители», «Водные растворы гликолей» и «Технические жидкости для инженерных систем».

Правильно подобранный теплоноситель помогает чиллеру работать в расчётном температурном режиме, защищает контур от замерзания и коррозии и снижает риск внепланового обслуживания.

Главное — выбирать его не только по цифре температуры на канистре, а с учётом параметров всей системы.