ระบบทำความร้อนมีมากมายหลายแบบและหลายรูปแบบ อย่างไรก็ตาม บ้านส่วนใหญ่ ทั้งในเมือง (ระบบทำความร้อนส่วนกลาง) และในชนบท ต่างก็ใช้ระบบทำความร้อนแบบไฮโดรนิกส์
น้ำถือเป็นตัวนำความร้อนที่เหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับระบบทำความร้อน
เหตุผลหลักในการใช้น้ำในหม้อน้ำ
เหตุผลแรกและสำคัญที่สุดคือ น้ำเป็นของเหลวถ่ายเทความร้อนที่ถูกที่สุดและใช้งานได้หลากหลายที่สุดในโลก นอกจากนี้ยังปลอดภัยต่อสิ่งแวดล้อมและมนุษย์ แม้ในกรณีที่ระบบทำความร้อนล้มเหลว และสุดท้าย เหตุผลที่สามคือ ค่าความจุความร้อนจำเพาะสูง ซึ่งอยู่ที่ 4200 J/(kg * °K)
ระบบทำความร้อนน้ำเป็นระบบที่มีการออกแบบค่อนข้างซับซ้อน แต่ข้อดีหลักคือใช้งานได้จริงและประหยัดค่าใช้จ่าย
ทำไมน้ำถึงดีกว่าสารป้องกันการแข็งตัวของน้ำ?
มีความเชื่อว่าการใช้น้ำยาป้องกันการแข็งตัวของน้ำ (antifreeze) ดีกว่าการใช้น้ำเป็นสารหล่อเย็น เนื่องจากน้ำจะแข็งตัวที่อุณหภูมิต่ำกว่าศูนย์องศาเซลเซียส ซึ่งแตกต่างจากน้ำยาป้องกันการแข็งตัวของน้ำ ทำให้มีความเสี่ยงที่จะเกิดความเสียหายต่อท่อและ... หม้อน้ำทำความร้อน.
ความกังวลเรื่องเครื่องทำความร้อนดับในฤดูหนาวนั้นไม่ใช่เรื่องบังเอิญ - มาดูกันว่าทำไม เปลี่ยนหม้อน้ำในช่วงฤดูหนาวแม้ในช่วงฤดูหนาว ระบบก็ยังอาจเกิดการขัดข้องหรือไฟดับ ซึ่งส่งผลให้ปั๊มหยุดทำงานและทำให้น้ำเย็นลงตามมา
ในอีกด้านหนึ่ง สารป้องกันการแข็งตัวของน้ำมีข้อดีหลายประการ:
- อุณหภูมิการตกผลึกต่ำกว่าน้ำ
- สารเติมแต่งในน้ำยาป้องกันการแข็งตัวของน้ำช่วยป้องกันการกัดกร่อน การเกิดตะกรัน และกระบวนการที่ไม่พึงประสงค์อื่นๆ
- มีสารป้องกันการแข็งตัวของน้ำชนิดที่ปลอดภัย (เช่น โพรพิลีนไกลคอล และกลีเซอรีน)
ในทางกลับกัน หม้อไอน้ำและระบบทำความร้อนถูกออกแบบมาให้เหมาะสมกับคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของน้ำ ไม่ใช่สารป้องกันการแข็งตัว ซึ่งนำไปสู่ข้อเสียดังต่อไปนี้:
- น้ำยาป้องกันการแข็งตัวของน้ำมีค่าความหนาแน่นและความหนืดสูง จึงต้องใช้ปั๊มกำลังสูง
- ค่าความจุความร้อนจำเพาะต่ำกว่าของน้ำ
- มีความเสี่ยงที่จะเกิดการรั่วไหลหากวัสดุที่ใช้ในการปิดผนึกไม่เข้ากันกับส่วนประกอบของน้ำยาป้องกันการแข็งตัว
- ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเพิ่มขึ้นเมื่อได้รับความร้อน ซึ่งต้องใช้ถังขยายตัวขนาดใหญ่ขึ้น
- สารที่พบได้บ่อยที่สุดคือเอทิลีนไกลคอลซึ่งเป็นสารพิษ และอาจเป็นอันตรายต่อสุขภาพของมนุษย์และสัตว์เลี้ยง
- ความเสี่ยงต่อการกัดกร่อน (ผู้ผลิตบางรายเติมสารพิเศษ – สารยับยั้ง – ลงในผลิตภัณฑ์เพื่อลดผลกระทบ)
- จำเป็นต้องหลีกเลี่ยงการสัมผัสระหว่างน้ำยาหล่อเย็นกับสังกะสี หากมีสังกะสีอยู่ในข้อต่อและท่อ (มิเช่นนั้นจะเกิดตะกอนที่ไม่ละลายน้ำ ซึ่งจะนำไปสู่การทำลายระบบทำความร้อน)
- ไม่มีการรับประกันจากผู้ผลิตเมื่อใช้น้ำยาป้องกันการแข็งตัวของน้ำ
น้ำมีความเหมาะสมสำหรับระบบทำความร้อนมากกว่าสารป้องกันการแข็งตัวของน้ำ อย่างไรก็ตาม คุณภาพของน้ำก็มีความสำคัญเช่นกัน แนะนำให้ใช้น้ำกลั่น
หลักการทำงานของระบบทำความร้อนน้ำ
ระบบทำความร้อนน้ำมีสองประเภท ดังนี้:
- โดยใช้ระบบหมุนเวียนอากาศแบบบังคับ ตัวเลือกนี้ต้องใช้ปั๊มหมุนเวียน ซึ่งต้องการแหล่งจ่ายไฟที่เสถียรเพื่อการทำงานอย่างต่อเนื่อง
- ด้วยการไหลเวียนตามธรรมชาติ ระบบนี้ไม่ขึ้นอยู่กับปัจจัยภายนอก โครงสร้างของระบบค่อนข้างซับซ้อน: ต้องใช้การกำหนดค่าหม้อน้ำที่เฉพาะเจาะจง โดยคำนึงถึงความลาดเอียงและเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อ ซึ่งต้องเปลี่ยนแปลงเพื่อรักษาระดับการไหลของสารหล่อเย็นและความดันที่ต้องการในระบบ
น้ำถูกทำให้ร้อนในหม้อต้ม ส่วนต่างๆ ของระบบทำความร้อนมีความหนาแน่นของของเหลวแตกต่างกัน ทำให้เกิดการเคลื่อนที่ เนื่องจากน้ำร้อนเบากว่าน้ำเย็นและไหลขึ้นไปตามท่อ
น้ำมีอยู่ทั่วไป ทำให้เป็นสารหล่อเย็นที่มีราคาค่อนข้างถูก นอกจากนี้ยังถ่ายเทพลังงานความร้อนได้ง่ายมาก และยังมีข้อดีอื่นๆ อีกหลายประการเหนือกว่าของเหลวสังเคราะห์ ซึ่งมักเป็นพิษต่อมนุษย์ คุณสมบัติเหล่านี้รวมกันทำให้น้ำเป็นที่นิยมใช้ในหม้อน้ำโลหะและเหล็กหล่อ
