Гликоль для чиллера: как выбрать теплоноситель, марки, совместимость и порядок заправки

Чистая вода — оптимальный теплоноситель по теплофизическим свойствам, но замерзает при 0 °С. Для чиллеров с наружной установкой или технологическими контурами с температурой теплоносителя ниже +3 °С вода неприемлема: при замерзании объём увеличивается на 9%, что необратимо разрушает пластинчатый испаритель за один цикл. Гликоль снижает температуру замерзания раствора до расчётного значения и одновременно обеспечивает антикоррозионную защиту контура при наличии ингибиторов.

Выбор теплоносителя — инженерное решение, которое фиксируется в проекте и не меняется произвольно в процессе эксплуатации. Смена типа гликоля (с этиленгликоля на пропиленгликоль или наоборот) требует полной промывки системы: смешивание разных типов снижает эффективность ингибиторов обоих растворов.

Решение принимается по одному критерию — наличию или отсутствию санитарных ограничений:
Если на объекте возможен контакт теплоносителя с пищевыми продуктами, питьевой водой или людьми — пропиленгликоль. Это пищевая промышленность, медицина, фармацевтика, объекты общественного питания, системы ГВС с теплообменниками, открытые резервуары.

Во всех остальных случаях — этиленгликоль технически предпочтительнее: лучшая теплопроводность (+12–15% по сравнению с МПГ), меньшая вязкость при низких температурах, более широкий рабочий диапазон при сохранении нормального расхода через теплообменники.

При температурах теплоносителя ниже 0 °С разница в вязкости становится критической: 35%-й пропиленгликоль при −5 °С в 3–4 раза вязче аналогичного этиленгликоля — обеспечить турбулентный режим в пластинчатом испарителе при разумном давлении насоса становится затруднительно.

Готовый теплоноситель — гликоль с уже введённым пакетом ингибиторов коррозии. Применение чистого гликоля (технического или пищевого) без ингибиторов в замкнутом контуре чиллера ведёт к быстрой коррозии из-за окисления гликоля кислородом. Ниже приведены основные марки, применяемые в российской практике:

На основе этиленгликоля:

• Dixis-65 (МЭГ) — российский производитель, готовый теплоноситель для промышленных систем охлаждения. Пакет ингибиторов: нитрит-молибдатная технология. pH 7,5–8,5. Срок службы 5–7 лет в закрытом контуре. Концентраты (65%, 45%, 30%) и готовые растворы под заказ.
• Antifrogen N (Clariant) — этиленгликолевый теплоноситель с органическими ингибиторами OAT. pH 8,5–10,0. Срок службы до 8 лет. Широко применяется в системах чиллер-фанкойл офисных зданий.
• Термагент ЭКО — российский этиленгликолевый теплоноситель с карбоксилатными ингибиторами. Декларируется совместимость с алюминием.
• Freeze King GL 40/GL 30 — концентрат этиленгликоля с ингибиторами, поставляется в канистрах 10 л и 20 л.

На основе пропиленгликоля:

• Dixis-65 (МПГ) — пропиленгликолевая версия Dixis. Применяется в пищевой промышленности и медицине.
• Antifrogen L (Clariant) — пропиленгликоль с OAT-ингибиторами, одобрен для контакта с пищевыми продуктами. Срок службы до 8 лет.
• Dowfrost HD (Dow Chemical) — пропиленгликоль с ингибиторами для пищевой и фармацевтической отрасли.
• Thermocool PG — российский пропиленгликолевый теплоноситель с OAT-ингибиторами.

Альтернативные теплоносители:

• Экосол (этилкарбитол) — водный раствор диэтиленгликольмоноэтилового эфира. Малотоксичен, вязкость при низких температурах ниже, чем у пропиленгликоля. Применяется в системах с температурами от −30 °С при санитарных ограничениях. Совместимость с эластомерами — уточнять у производителя чиллера.

Тип теплоносителя определяется в том числе материалом внутренних поверхностей испарителя. Пластинчатые паяные испарители из нержавеющей стали AISI 316 с медным припоем: совместимы с этиленгликолем и пропиленгликолем при pH 7,5–10,5. При pH ниже 7,0 медный припой корродирует. При содержании хлоридов выше 25 мг/л начинается питтинговая коррозия нержавеющей стали.

1. Кожухотрубные испарители (стальной корпус, медные трубки): совместимы с обоими гликолями. Медные трубки более чувствительны к аммиаку — при случайном попадании аммиака в контур (промышленные объекты рядом с аммиачными холодильными установками) трубки разрушаются.
2. Титановые теплообменники (аквариумные чиллеры Hailea): совместимы с морской водой, пресной водой, слабыми растворами NaCl. Гликолевые растворы — совместимы при нейтральном или слабощелочном pH.
3. Алюминиевые конденсаторы (микроканальные): не используются в контуре теплоносителя, но если теплоноситель попадает в конденсатор при разрыве испарителя, кислый гликолевый раствор (pH < 7) разрушает алюминий за несколько дней.

Готовые теплоносители поставляются в двух форматах: концентрат (60–65% гликоля) и готовый раствор нужной концентрации. Концентрат разводят деминерализованной или дистиллированной водой — не водопроводной: жёсткая вода вносит кальций и магний, которые при нагреве образуют осадок и снижают эффективность ингибиторов.

Порядок приготовления раствора из концентрата:

1. Определить требуемую температуру замерзания с запасом 5–10 °С к расчётной минимальной температуре объекта.
2. По таблице концентраций производителя определить объёмную долю концентрата.
3. Отмерить концентрат и деминерализованную воду в расчётном соотношении.
4. Смешать в отдельной ёмкости — не заливать концентрат в систему с водой: неравномерное смешивание создаёт локальные зоны с низким pH.
5. Проверить pH и концентрацию готового раствора до заливки в систему.

Проверка концентрации: рефрактометром или ареометром. Рефрактометр должен быть откалиброван для конкретного типа гликоля: шкалы для этиленгликоля и пропиленгликоля разные. Один и тот же показатель преломления даёт разные концентрации для МЭГ и МПГ — использование рефрактометра без учёта типа гликоля даёт ошибку 3–5%.

Перед заливкой нового теплоносителя систему промывают водой для удаления механических загрязнений, продуктов коррозии и остатков предыдущего теплоносителя.

Порядок промывки:

1. Слить воду или отработанный теплоноситель через дренажный клапан.
2. Заполнить систему чистой водой, запустить насос на 30–60 минут.
3. Слить промывочную воду — она должна выходить прозрачной. При наличии видимых загрязнений повторить.
4. При переходе с этиленгликоля на пропиленгликоль или наоборот — промыть минимум дважды до полного вытеснения остатков.

После промывки заполняют систему готовым гликолевым раствором. Заполнение через нижний дренажный клапан при открытых воздухоотводчиках в верхних точках — теплоноситель вытесняет воздух снизу вверх. При заполнении сверху воздушные карманы остаются в нижних точках трубопроводов.

После заполнения запускают насос и проверяют давление в системе: рабочее давление 1,5–3,0 бар в зависимости от высоты системы. Развоздушивают все воздухоотводчики до прекращения выхода воздуха. Выдерживают 15–20 минут, повторно проверяют давление — падение давления после прогрева теплоносителя нормально (объём гликоля при нагреве расширяется, расширительный бак принимает избыток), падение давления при охлаждении — признак наличия воздуха в системе.

Финальный контроль: повторно измеряют концентрацию и pH уже из системы — первые порции из дренажа могут отличаться от заливаемого раствора из-за разбавления остаточной водой в трубопроводах.

Гликолевый теплоноситель деградирует в процессе эксплуатации: ингибиторы расходуются, pH снижается, начинается коррозия.

Признаки, указывающие на необходимость замены или корректировки раствора:

• pH ниже 7,5 — ингибиторы истощены, раствор начинает активно корродировать металлы контура
• Тёмный цвет раствора — продукты коррозии (оксиды железа, меди) растворены в теплоносителе
• Осадок в фильтре-грязевике — механические продукты коррозии
• Запах аммиака — разложение нитрит-аминных ингибиторов при перегреве (характерно для ранних составов)
• Концентрация ниже расчётной на 5% и более — разбавление из-за частых доливок водопроводной воды
• Пенообразование при прокачке — истощение антипенных присадок

Ориентировочные сроки службы при закрытом контуре без доливок:

• Этиленгликоль с OAT-ингибиторами (Antifrogen N, Dixis): 7–10 лет
• Пропиленгликоль с OAT-ингибиторами (Antifrogen L, Thermocool PG): 5–7 лет
• Этиленгликоль с нитрит-молибдатными ингибиторами: 5–7 лет
• Любой гликоль при регулярных доливках водопроводной водой: 2–4 года