Пропиленгликоль — нетоксичный антифриз, добавляемый в воду для защиты закрытых солнечных тепловых контуров от замерзания. Смесь с 40% гликоля защищает примерно до -21 °C, а смесь с 50% — примерно до -33 °C. Теплоносители солнечного класса содержат ингибиторы коррозии и требуют проверки каждые 2–3 года, потому что повторяющаяся стагнация выше примерно 170 °C разлагает гликоль до коррозионных кислот.
Зачем солнечным тепловым системам нужен антифриз?
Солнечные коллекторы находятся на открытом воздухе и регулярно охлаждаются ниже 0 °C — в ясные ночи радиационное охлаждение может опускать температуру абсорбера на несколько градусов ниже температуры воздуха. Обычная вода замерзла бы, расширилась примерно на 9% и разорвала бы трубки абсорбера и трубопроводы. Добавление пропиленгликоля в закрытый контур снижает температуру замерзания ниже любой реалистичной зимней расчетной температуры. В отличие от этиленгликоля, применяемого в автомобильных системах охлаждения, пропиленгликоль — вещество низкой токсичности, также используемое в пищевых продуктах и косметике, поэтому он является стандартным теплоносителем везде, где от питьевой воды солнечный теплоноситель отделяет всего одна стенка теплообменника. Основная альтернатива — система Drain-Back, которая удаляет жидкость из коллекторов, а не защищает ее химически.
Какая концентрация гликоля защищает от мороза?
Смесь с 40% пропиленгликоля защищает примерно до -21 °C, а смесь с 50% — примерно до -33 °C; вместе эти две концентрации охватывают практически всю Европу. Солнечные теплоносители поставляются в виде готовых смесей или смешиваются на объекте с деминерализованной водой:
| Доля пропиленгликоля | Температура замерзания | Типичный климат |
|---|---|---|
| 30% | ≈ -13 °C | Мягкий прибрежный и средиземноморский |
| 40% | ≈ -21 °C | Большая часть Центральной Европы |
| 50% | ≈ -33 °C | Альпийский, северный и континентальный |
Ниже температуры замерзания смесь сначала образует прокачиваемую ледяную кашу и лишь потом затвердевает, поэтому защита от разрыва простирается примерно на 10 К ниже указанных значений. Концентрации выше примерно 55% не дают полезного выигрыша: защита от замерзания выходит на плато, а вязкость продолжает расти.
Как гликоль влияет на теплопередачу и подбор насоса?
Гликоль переносит меньше тепла, чем вода, и сильнее сопротивляется течению. Смесь с 40% гликоля имеет удельную теплоемкость около 3,7 кДж/(кг·К) против 4,19 у чистой воды — примерно на 12% меньше — и вязкость в несколько раз выше, чем у воды, при низкой температуре. Поэтому контуру нужен несколько больший расход для той же переносимой мощности, а насосную группу солнечного контура нужно выбирать с учетом дополнительных потерь давления. Всегда проверяйте установленную концентрацию рефрактометром, а не доверяйте этикетке на канистре.
Почему стагнация старит теплоноситель?
Когда бак полностью нагрет и насос останавливается, коллекторы нагреваются до температуры стагнации — часто 170–200 °C у плоских коллекторов и выше у вакуумных трубчатых. Жидкость кипит, а повторяющиеся эпизоды высокой температуры расщепляют молекулы гликоля до органических кислот, которые снижают pH, расходуют ингибиторы коррозии и делают жидкость коричневой. Производители коллекторов — в том числе Solimpeks — публикуют температуру стагнации каждой модели по результатам испытаний по ISO 9806, и именно это значение теплоноситель должен выдерживать. Пропиленгликолевые теплоносители солнечного класса изготавливают с высокотемпературными стабилизаторами именно для такой работы, но ни одна жидкость не защищена полностью: системе, стагнирующей каждый летний день, замена теплоносителя нужна намного раньше, чем системе, спроектированной так, чтобы избегать стагнации.
Как часто нужно проверять и менять солнечный теплоноситель?
Проверяйте теплоноситель каждые 2–3 года и после любого лета с известными случаями стагнации. Три проверки расскажут все: защита от замерзания — рефрактометром, pH — индикаторной полоской (свежий теплоноситель обычно имеет 8–9; замена при значении ниже примерно 7), и осмотр с проверкой запаха — темный цвет или запах гари означают, что теплоноситель отработан. Типичный срок службы — 5–10 лет. Заменяйте на аналогичный ингибированный продукт солнечного класса, никогда не доливайте обычную водопроводную воду сверх небольших корректировок и повторно проверяйте концентрацию после любого вмешательства.
Часто задаваемые вопросы
Токсичен ли пропиленгликоль в солнечных системах?
Нет — сам пропиленгликоль является веществом низкой токсичности, используется в пищевых продуктах и косметике и зарегистрирован по REACH ЕС. Солнечный теплоноситель все же не является питьевой водой: он содержит ингибиторы коррозии, поэтому перекрестное загрязнение питьевых контуров необходимо исключать конструктивно, а отработанный теплоноситель утилизировать по местным правилам.
В чем разница между пропиленгликолем и этиленгликолем?
Этиленгликоль чуть лучше передает тепло и стоит дешевле, но токсичен для людей и животных. Поэтому правила безопасности питьевой воды требуют применять нетоксичный пропиленгликоль в солнечных системах, где от питьевой воды солнечный теплоноситель отделяет всего одна стенка теплообменника.
Можно ли доливать воду в солнечную систему?
Только в небольших количествах и только если после этого вы повторно проверите защиту от замерзания рефрактометром. Более значительные потери следует восполнять правильной готовой смесью — разбавленный теплоноситель теряет и защиту от замерзания, и ингибирование коррозии.
Как понять, что солнечный теплоноситель пора менять?
Три признака: pH ниже примерно 7, защита от замерзания слабее расчетного значения и темный цвет или запах гари. Любой из них — повод заменить теплоноситель; обычно это требуется раз в 5–10 лет.