Caloporteur pour systèmes de chauffage: finalités,

Le caloporteur du système de chauffage est un moyen de transfert d’énergie du lieu de sa génération au chauffage. Nous parlons de systèmes de chauffage d’eau, nous ne considérerons donc que les liquides. Dans l'article, vous découvrirez les caractéristiques de l'utilisation de différents types de réfrigérants pour le chauffage.

Caloporteur dans les installations de chauffage des bâtiments

But

Le liquide de refroidissement pour le chauffage est un élément essentiel sans lequel le fonctionnement du système est en principe impossible.

Auparavant, une personne utilisait une méthode directe de chauffage à cause d'une flamme nue: dans le logement, il y avait un foyer dans lequel du bois de chauffage était brûlé. Au fil du temps, la civilisation a aboli une méthode aussi dangereuse et inconfortable, et le foyer a été déplacé vers le four de la chaudière, et la chaudière elle-même était située dans une pièce séparée de la maison ou à l'extérieur.

Cependant, un tel redéploiement a nécessité l’invention d’une méthode de transfert de chaleur à distance, et nous voyons ici l’émergence d’un liquide de refroidissement: une substance capable de stocker de l’énergie thermique pour le transport de la chaufferie à l’utilisateur final. Le premier liquide de refroidissement utilisé par l'homme était l'air.

Au fil du temps, les systèmes de chauffage des locaux ont été améliorés et, finalement, les contours de transfert de chaleur de l’eau sont apparus. Depuis lors, l'eau est le principal type d'agent de transport de l'énergie thermique pour le chauffage d'installations résidentielles et publiques.

Aujourd'hui, la gamme d'agents utilisés s'est élargie, mais pour les systèmes domestiques, l'eau reste la plus courante. Dans les réseaux locaux et autonomes, on utilise souvent des mélanges contenant de l’eau, de l’antigel et un complexe d’additifs réduisant la corrosivité du milieu.

Faites attention! Le caloporteur est l'élément le plus important du chauffage, dont les propriétés dépendent de nombreux paramètres déterminants. Par conséquent, le choix du caloporteur doit être pris au sérieux et de la manière la plus responsable possible.

Paramètres de base et exigences

Afin de mieux comprendre les exigences auxquelles doit répondre un caloporteur, considérons son cycle de fonctionnement complet:

• Un caloporteur pour le chauffage est versé dans le système, consistant en un échangeur de chaleur de la chaudière, du tuyau d'alimentation, des radiateurs, du vase d'expansion et du tuyau de retour;
• La combustion de combustible ou d'élément chauffant chauffe l'eau dans l'échangeur thermique, et il commence une circulation naturelle ou forcée autour du contour;
• Depuis la fermeture du système, une nouvelle partie de la substance pénètre immédiatement dans le liquide qui a quitté l'échangeur thermique., qui se réchauffe et pénètre également dans le pipeline;
• Eau canalisée dans les radiateurs, où l'agent thermique donne son énergie à l'environnement en raison du transfert de chaleur, du rayonnement et de la convection;
• Par la ligne de retour, le liquide refroidi retourne dans l'échangeur de chaleur et le processus se répète.;
• Pour compenser les dilatations thermiques, un vase d'expansion est utilisé pour les systèmes de chauffage. type ouvert ou fermé.

De toute évidence, pour caractériser le transporteur d'énergie, un indicateur tel que la capacité à accumuler de la chaleur est important. Si nous faisons une analogie avec le transport motorisé, ce sera la capacité de charge de la machine, et dans notre cas, ce paramètre est appelé la capacité calorifique.

Nous n'entrerons pas dans l'analyse de divers liquides, mais notons que l'eau se distingue par la plus grande capacité calorifique de tous les liquides (sans compter les produits fondus).

Cependant, les paramètres du caloporteur du système de chauffage ne sont pas limités par la capacité calorifique, bien qu'il s'agisse d'un indicateur très important. Des caractéristiques telles que la température de transition de phase d'un état d'agrégation à un autre, c'est-à-dire le point d'ébullition et le point de congélation, ont également un effet important sur le chauffage.

Faites attention! L'eau est pratiquement idéale pour chauffer les bâtiments résidentiels et publics, à condition que le chauffage soit constant pendant la saison froide. Toutefois, pour les systèmes autonomes fonctionnant selon un mode périodique bref, la congélation de l’eau entraîne de nombreuses ruptures de conduites et une défaillance du système.

En outre, il convient de rappeler que les liquides présentent ce comportement dans des conditions de chute de température:

• avec l'augmentation de la température, ils se dilatent;
• et quand ils tombent, ils rétrécissent;
• mais en tombant au-dessous du point de transition vers la phase cristalline, le volume recommence à croître et l'eau présente ici une dilatation anormalement élevée - jusqu'à 9%.

Il est donc impossible et dangereux pour les conduites d’utiliser de l’eau dans des conditions de gel possible. Le seul salut est de drainer le liquide de refroidissement, ce qui entraîne une corrosion accrue des parois.

La température maximale étant limitée par les normes en matière d'incendie et de sécurité traumatique, il n'a donc aucun sens de chauffer le liquide de refroidissement au-dessus de 95 à 110 degrés. À cet égard, l’eau nous convient, mais pour éviter toute ébullition, on augmente parfois cet indicateur en ajoutant diverses impuretés.

Un autre paramètre important est la viscosité et la tension superficielle du fluide. Étant donné que notre système est une boucle fermée avec des réservoirs sous pression interconnectés, nous devons prendre en compte les lois et processus hydrauliques. Pour assurer la circulation normale de l'agent à une vitesse donnée, il est nécessaire de surmonter la résistance hydraulique de la canalisation, qui est directement proportionnelle à la viscosité.

Faites attention! Plus la viscosité est basse, plus il est facile pour la pompe de déplacer le liquide de refroidissement autour du contour. Cela affecte directement l'efficacité du système et les coûts énergétiques de la pompe.

En règle générale, la viscosité est limitée par un paramètre tel que la vitesse du liquide de refroidissement dans le système de chauffage. Il ne devrait pas être inférieur à 0,2 - 0,3 m / s.

La grande majorité des tuyaux sont en acier laminé. Il est donc important de prendre en compte un indicateur de liquide tel que la corrosivité et la rigidité.

L’eau elle-même n’est pas dangereuse. Toutefois, en présence d’oxygène et de diverses impuretés, elle peut causer des dommages appréciables au matériau des parois du récipient. Ce problème est résolu par un ensemble de mesures appelées traitement de l'eau.

La quantité de liquide de refroidissement dans le système de chauffage est déterminée par des calculs. Voici un calcul simplifié du caloporteur dans le système de chauffage: le volume de la chaudière + le volume des appareils de chauffage + le volume d'eau dans les tuyaux + la quantité de liquide dans le vase d'expansion.

Les deux premiers paramètres sont déterminés par le passeport des produits, la quantité de substance dans le réservoir ne dépend pas de nous et le volume du pipeline est calculé à l'aide de la formule suivante:

V =? * R? * L * 1000, où:

• ? = 3,14;
• R est le rayon du tuyau en mètres;
• L est la longueur du pipeline.

Enfin, nous ne pouvons pas ignorer le fait que le système de chauffage est installé dans des bâtiments résidentiels et publics, où les gens sont constamment. Cela signifie que le caloporteur doit être acceptable du point de vue de la sécurité incendie, toxicologique et chimique.

Donc, pour résumer tout ce qui a été dit.

Le liquide de refroidissement doit répondre aux exigences suivantes:

1. Avoir une capacité thermique et une conductivité thermique élevées;
2. Avoir une plage de température acceptable de la phase liquide;
3. Avoir une faible viscosité avec une tension superficielle suffisante;
4. Posséder une faible corrosivité et une inertie chimique;
5. Le liquide doit être aussi sûr pour l'homme que non inflammable et non toxique.

Faites attention! Des exigences strictes en matière de composition et de propriétés du liquide de refroidissement limitent fortement la liste des substances utilisées: en règle générale, il s'agit d'eau distillée / du robinet ou d'eau additionnée d'antigel et d'additifs.

Espèces

De l'eau

L'eau est l'un des types de fluide caloporteur les plus couramment utilisés pour les systèmes de chauffage. Cela est dû à son caractère extrêmement répandu, abordable et bon marché.

Mais ce ne sont pas tous les avantages:

• L'eau a la plus grande capacité thermique et une conductivité thermique suffisamment élevée.
• La fluidité de l’eau peut être attribuée aux substances de faible viscosité;
• La substance est absolument sans danger pour l'homme et l'environnement.
• La phase liquide est dans une plage de température acceptable;
• L'activité de corrosion de l'eau purifiée est assez faible;
• Ne brûle pas, n'explose pas, n'entre pas dans des réactions dangereuses.

Faites attention! L'eau distillée et déminéralisée pourrait être qualifiée de liquide de refroidissement idéal, mais de nombreux inconvénients nous obligent à rechercher des moyens d'optimiser les propriétés de cette substance.

Le principal manque d’eau est sa capacité à geler à des températures négatives avec une forte expansion, ce qui entraîne la rupture des vaisseaux du système. Cela signifie que le chauffage devrait bien fonctionner en hiver, ce qui n’est pas toujours acceptable.

Une autre propriété de l'eau est sa capacité à dissoudre la plupart des composés chimiques, en particulier les sels et les minéraux. En conséquence, lorsque la température change, ces composés précipitent et se déposent sous forme de plaque sur les parois du tuyau, ce qui réduit leur jeu et réduit la conductivité thermique des parois de plusieurs fois.

Faites attention! Pour lutter contre les inconvénients, l’eau est mélangée à diverses substances - antigel, additifs, additifs. Vous pouvez le faire vous-même ou acheter un produit fini.

Antigel

L'antigel est un liquide de refroidissement antigel avec un ensemble d'additifs anti-corrosion et émollients. Le complexe le plus commun et disponible à base d'éthylène glycol.

L'ajout de glycols abaisse de manière significative la température de cristallisation du mélange et la plage de la phase liquide s'étend jusqu'à des valeurs comprises entre - 30 et + 130 degrés. Dans le même temps, même en période de gel, l'augmentation de volume ne dépasse pas 1,5%, ce qui est sans danger pour les matériaux de structure.

L'utilisation d'antigel réduit le taux de corrosion des métaux d'au moins deux ordres de grandeur, mais il existe une certaine toxicité de l'éthylène glycol. Le propylène glycol est plus moderne et moins toxique, ses propriétés physiques sont similaires à celles de l’éthylène glycol, mais le prix de cette substance est deux fois plus élevé.

La glycérine est un autre composant sans danger de l'antigel. L'utilisation de glycérine alimentaire est absolument sans danger pour l'homme et pour le matériel de chauffage.

Les inconvénients de l'antigel incluent leur viscosité plus élevée et leur tension superficielle plus basse. Cela impose des exigences particulières aux pompes de circulation, vannes, joints et autres éléments du système.

Les produits les plus qualitatifs sont fabriqués par des sociétés telles que Clariant, Arteco, BASF, DOW Chemical.

Faites attention! Pour comprendre comment choisir un liquide de refroidissement, il est nécessaire de déterminer le mode de fonctionnement du chauffage en hiver: l'eau convient au travail permanent et aux pièces à usage occasionnel (chalets, cottages, chambres d'hôtes, etc.), l'antigel convient mieux.

Conclusion

De nombreux paramètres du système de chauffage dépendent du choix du caloporteur, il convient donc de le choisir au stade de la conception. L'eau du robinet ou l'eau distillée la plus utilisée, ainsi que l'antigel avec un additif. La vidéo vous aidera à ne pas vous tromper en choisissant un liquide de refroidissement.