Гидроразделитель в системе отопления

Гидрострелка или гидравлический разделитель для системы отопления – устройства для выравнивания температур и давления в системе. Устанавливается до и после котла, чтобы обеспечить плавную и мягкую балансировку системы обогрева. Обычно данный прибор покупают в готовом виде, но может быть сделана гидрострелка для отопления своими руками. Сайт «Сантехник Портал» предоставляет рабочую схему изготовления термогидравлического распределителя.

Функции гидравлического разделителя

Гидрострелка – она же гидравлический разделитель, термогидравлический распределитель, гидроразделитель, бутылка, гидрораспределитель, гидравлическая стрелка. Всё это — названия одного и того же устройства для обвязки котла.

Прежде, чем изучить схему и изготовить гидрострелку, требуется выяснить, зачем она нужна, какие задачи она выполняет.

При конструировании независимой системы обогрева одной из основных сложностей постоянно становится точная балансировка ее функционирования. Нужно добиться, чтобы все оборудование и участки работали правильно. Каждый элемент полностью справлялся со своими задачами, но при этом не оказывал отрицательного воздействия на другие узлы.

Сделать это очень непросто, особенно при сложной, разветвленной системе с нескольким контурами, так как обычно у каждого контура есть своя схема термостатического управления, свой температурный градиент, собственная пропуская способность и необходимый уровень давления теплоносителя.

Чтобы связать все элементы в единую систему, как раз, используется гидравлическая стрелка для систем отопления. Этот прибор уравновешивает функционирование всех компонентов.

Как правило, термогидравлический распределитель работает с принудительной системой циркуляции, где на каждый контур установлен свой циркуляционный насос. Чтобы все контуры работали корректно, необходимо обеспечить точнейшую согласованность всех циркуляционных насосов. С этой задачей прекрасно справляется гидроразделитель.

Помимо этого, термогидравлический распределитель способен выполнять еще несколько полезных функций:

• внизу гидрострелки имеется кран для периодического слива из системы скопившихся взвесей и осадков;
• обеспечение максимального протока теплоносителя, поддержание гидравлического и температурного балансов;
• обеспечивает минимальные потери давления, производительности и тепловой энергии;
• защита котла от разницы температур подачи-обратки и теплового удара;
• выравнивание циркуляционного объема жидкости в первичном и второстепенном контуре;
• повышение КПД котла;
• возможность вторичной циркуляции части теплоносителя в котловом контуре;
• экономия электроэнергии и топлива;
• сохранение постоянного объема котловой воды, благодаря подмесу;
• компенсация дефицита расхода во второстепенном контуре;
• снижение влияния насосов, обладающих различной мощностью квт, на вторичные контуры и котел;
• создание условий для сепарации растворенных газов и шлама.

Еще одну важную функцию выполняет гидрострелка в системах с котлом из чугунного теплообменника. Чугун плохо воспринимает механические и термические удары. В результате резкого перепада температур теплообменник может треснуть. Чтобы свести к минимуму разницу температур, применяется гидравлический разделитель.

Устройство термогидравлического распределителя

Строение стандартного гидравлического распределителя — очень нехитрое. Представляет собой некрупный круглый или прямоугольный резервуар, заглушенный с торцов, в который врезаны пары патрубков — для подключения к котлу и отдельно — к котлу или коллектору. Рабочих патрубка, как правило, четыре.

Фактически, формируется два абсолютно самостоятельных контура. Они взаимосвязаны по теплопередаче, однако циркуляция теплоносителя в каждом из них используется собственная. Другими словами, и расход (Q) теплоносителя, и создаваемый напор (N) в каждом контуре — свои. В основном, параметры производительности в контуре стабильны (Qк) — циркуляционный насос функционирует в заданном подходящем режиме.

Сечение самого распределителя гарантирует минимальное гидравлическое сопротивление в «малом» контуре, что делает циркуляцию в нем абсолютно независимой от процессов, происходящих на текущий момент в остальных участках системы отопления. Подобный принцип работы котла, без перепадов давления, без множественных частых циклов пуска и остановки — это залог его долголетнего безаварийного функционирования.

Также существуют специальные гидравлические разделители для объединения двух или более котлов, однако принцип работы у всех устройств одинаков.

Принцип действия гидрораспределителя

Не приминая в расчет разнообразные промежуточные варианты, принцип работы гидрострелки можно описать тремя основными режимами ее функционирования:

Режим первый. Система функционирует почти в равновесии. Расход «малого» контура почти не отличается от суммарного расхода всех контуров (Qк = Qо). Перегоняемая жидкость не задерживается в гидравлической стрелке, а проходит через нее по горизонтали, почти не образуя вертикального движения.

Температура воды на патрубках подачи (Т1 и Т2) — одинакова. Такая же ситуация и на патрубках, которые подсоединены к «обратке» (Т3 и Т4). В таком режиме гидрораспределитель, по большому счету, никак не влияет на работу системы. Однако в таком режиме контуры функционируют крайне редко, поскольку параметры системы всегда претерпевают изменения в процессе эксплуатации.

Режим второй. Принцип работы следующий: в данный момент случилось так, что суммарный расход на контурах превосходит расход в контуре котла (Qк < Qо). Данная ситуация на практике случается очень часто, когда всем контурам в один момент времени требуется максимальный расход жидкости.

Другими словами, незамедлительная потребность в теплоносителе больше того, что может выдать контур котла. В этом случае при наличии гидрострелки система не встанет и не разбалансируется. В гидравлическом распределителе просто образуется восходящий по вертикали поток от патрубка «обратки» коллектора к патрубку подачи.

В то же время к этому потоку в верхней области гидрострелки осуществится подмес горячей жидкости, циркулирующей по «малому» контуру. Температурный баланс: Т1 > Т2, Т3 = Т4.

Режим третий. Принцип работы гидравлической стрелки в этом режиме является, по сути, основным. В компетентно спроектированной и смонтированной отопительной системе именно он и будет превосходящим. Расход теплоносителя в «малом» контуре больше подобного суммарного показателя на коллекторе, то есть «спрос» на нужный объем стал ниже «предложения». (Qк > Qo).

Причин тому может быть сколько угодно – от изменения параметров аппаратуры термостатического регулирования до отключения некоторых радиаторов. Никакой из этих факторов не окажет негативного влияния на общий процесс работы системы обогрева.

Избыток объема жидкости вертикальным спускающимся потоком просто уйдет в «обратку» малого контура. В сущности, котел будет обеспечивать избыточный объем, а каждый из контуров станет забирать столько, сколько необходимо в данный момент. Температурный баланс при таком режиме работы: Т1 = Т2, Т3 > Т4.

Как подобрать гидрострелку?

Как правило, термогидравлический распределитель рассчитывается и подбирается индивидуально под каждую отопительную систему. Важнейшая характеристика — горизонтальная скорость перемещения теплоносителя внутри ГС. Отдельные компании-производители усредняют данные параметры и выпускают массово линейку гидроразделителей.

В числе изготовителей попадаются разработчики гидравлических разделителей, которые совершают расчет и проект ГС именно под конкретные потребности. Это способствует тому, что КПД системы обогрева повышается до максимальных значений. В основном, гидравлические стрелки производят попарно с гидроколлектором.

Приборы могут быть произведены таким образом, чтобы от источника тепла в них входило две или три трубы. Тогда гидрострелки называются совмещенными. Такая модель гидрострелки является удобной альтернативной заменой каскадному подсоединению нескольких котлов и очень удобен – в гидроразделитель одновременно вводится несколько источников, что экономит пространство в котельных.

Чтобы рассчитать гидравлическую стрелку системы отопления частного дома самостоятельно, можно использовать формулы:

D – диаметр корпуса гидрострелки, мм; d – диаметр патрубка, мм; P – максимальная мощность котла, кВт; G – максимальный проток через гидроразделитель, м3/час; π = 3,14; ω – максимальная вертикальная скорость теплоносителя через разделитель (0,2), м/сек; ΔT – разница температур подачи — обратки, °C; C – теплоемкость воды, Вт/(кг°C); V – скорость теплоносителя через вторичные контуры, м/с; Q – максимальный расход в контуре потребителя, м3/ч.

Внимание! Ориентировочный размер для небольших приборов подбирается по диаметру входных патрубков. Расстояние между врезками должно быть не менее 10 диаметров штуцера. Высота корпуса существенно должна превышать его диаметр.

Схемы самостоятельного изготовления гидрострелки

При сборке гидрострелки своими руками, главное – верно произвести расчеты и обладать навыками работы со сварным аппаратом.

Прежде всего, необходимо найти оптимальные размеры гидроразделителя:

• внутренний диаметр: разделить сумму всех мощностей нагревательных котлов в кВт на температурную разницу подачи и обратки, извлечь из полученного параметра квадратный корень, а затем умножить последнее значение на 49;
• высота: умножить внутренний диаметр на шесть.
• промежутки между патрубками: умножить внутренний диаметр на два.

Основываясь на полученных параметрах нужно составить чертеж или использовать одну из представленных ресурсом «Сантехник Портал» схем будущего гидрораспределителя. После этого нужно подготовить стальную трубку круглого или квадратного сечения, которая соответствует вычисленным показателям, и вварить в нее требуемое число патрубков с резьбовыми соединениями.

Вопреки простоте прибора, характеристики гидрострелки все равно должны соответствовать конкретным условиям. Также при самостоятельной сборке нужно понимать, от чего отталкиваться.

Внимание! Все указанные ниже диаметры труб — это диаметры не внешние, а внутренние, то есть условного прохода!

Классическая сборка типичной гидравлической стрелки основывается на «правиле трех диаметров». То есть диаметр патрубков — втрое меньше диаметра главного цилиндра разделителя. Патрубки находятся диаметрально противоположно, а их расположение по высоте тоже привязано к основному диаметру.

Классическая схема гидравлического разделителя:

Применяется также некоторое изменение положения патрубков – своеобразной «лесенкой». Данная модификация ориентирована главным образом на более результативное выведение газа и нерастворимых взвесей. При циркуляции по трубе подачи незначительное изменение направленности потока жидкости зигзагообразно вниз содействует наиболее лучшему устранению пузырьков газа.

На обратном потоке, наоборот, ступенька вверх, и это упрощает выведение твердого осадка. Кроме этого, данное размещение содействует оптимальному смешению потоков. Соотношения пропорций выбраны таким образом, чтобы создать условия скорости вертикального потока в диапазоне от 0,1 до 0,2 метров в секунду.

Превышать данный предел – запрещено. Чем меньше быстрота вертикального потока, тем эффективнее будет отделение воздуха и шлама. Чем медленнее движение, тем качественнее совершается смешение потоков с разной температурой. В результате по высоте устройства формируется температурный градиент.

Схема гидрострелки со ступенчатым расположением патрубков:

Если система обогрева содержит контуры с различными температурными режимами, то стоит использовать гидрораспределитель, выполняющий функции коллектора, причем на разных парах патрубков будет свое температурное давление. Это существенно сократит нагрузку на термостатические приспособления, сделает более управляемой всю систему, эффективной и экономной.

Чем ближе пара патрубков к середине, тем меньше напор температуры в трубке подачи, и тем меньше разница температур в подаче и обратке. К примеру, для батарей наилучший режим — 75 градусов в подаче с разницей Δt = 20 ºС, а для системы теплого пола хватает 40÷45 с Δt = 5 ºС.

Схема гидравлического разделителя с тремя выходами на контуры отопления:

Горизонтальное размещение. В подобных вариациях, разумеется, уже не идет речи об удалении осадка и воздуха. Размещение штуцеров значительно различается — для эффективного перемещения жидкости нередко используются схемы даже во встречным направлением потоков «малого» и отопительного контура.

Такую гидравлическую стрелку делают для того, чтобы, к примеру, более компактно разместить оборудование в котельном помещении, поскольку встречное направление потоков позволяет немного сократить диаметр трубок. Однако при этом конструкция должна соответствовать некоторым требованиям:

• между патрубками одного контура должно сохраняться промежуток не менее 4d;
• если входные патрубки обладают диаметром меньше 50 мм, то дистанция между ними не должна быть менее 200 мм.

Варианты схем гидравлического разделителя горизонтального расположения:

Встречаются также совершенно «диковинные» конструкции. К примеру, один умелец смог соорудить гидрострелку из двух секций обычного чугунного радиатора. С гидравлическим разделением данное приспособление справляется без проблем. Однако такой способ требует очень надежной термоизоляции прибора, иначе благодаря ему, возникнут абсолютно непроизводительные потери тепла.

Как подключить гидравлическую стрелку?

У термогидравлического распределителя своя схема подсоединения, такая же простая, как и его устройство. Основная часть правил касается не столько подключения, сколько расчета пропускной способности и расположения выводов. И все же, понимание развернутой информации даст возможность осуществить монтаж правильно, а также удостовериться в пригодности подобранной гидрострелки для монтажа в конкретную отопительную систему.

Важнейшее, что необходимо ясно понять – гидроразделитель будет функционировать исключительно в системах отопления с принудительной циркуляцией. При этом в системе должго быть, как минимум два насоса: один в контуре генерационной части и еще один в потребительской. При других обстоятельствах гидравлический распределитель будет выполнять роль шунта с нулевым сопротивлением и, следовательно, закоротит собой всю систему.

Гидравлическая стрелка подсоединяется к прямому и возвратному трубопроводам котла или нескольких котлов. Конечно, при подключении устройства не должно быть и намёка на сужение условного прохода. Это условие заставляет применять в обвязке котла и при подключении коллектора трубы с очень значительным условным проходом, что несколько осложняет оптимизацию расстановки оборудования и увеличивает количество материалов для обвязки.

Источник: SantehnikPortal.ru

Почему следует применять гидравлическую стрелку?

Участок системы отопления с гидрострелкой.

С другого ракурса.

В системах отопления, где имеется два и более отопительных контура (радиаторы, водяной теплый плинтус, теплый пол, ГВС), как правило, контуры соединены между собой общим коллектором. При этом, наличие общего коллектора может привести к следующим проблемам:

• Циркуляционные насосы каждого из контуров оказывают влияние друг на друга (особенно если насосы различаются по мощности). Для преодоления воздействия более мощного насоса, маломощный насос должен работать на пределе своих возможностей, потребляя больше электричества, чем это требуется в «обычных» условиях. При этом, работая на пределе своих возможностей, насосы раньше выходят из строя. К тому же, в таких условиях насос не всегда может обеспечить требуемую производительность;

Гидрострелка для отопления зачем она нужна?

• Даже если циркуляционный насос одного из котуров был выключен, его радиаторы все равно будут нагреваться (под воздействием остальных насосов, циркуляция теплоносителя в отключенном контуре будет сохраняться);
• Трудности при расчете мощности насосов как для котла, так и для отопительных контуров. Мощность насоса котла должна подбираться с учетом суммарной мощности насосов потребителей тепла.

Все вышеперечисленные проблемы может решить гидравлическая стрелка.

Вид на стрелку сбоку.

Примечание! В гидравлическом разделителе скорость движения теплоносителя резко снижается (примерно в 9 раз), это происходит из-за того, что при входе в разделитель, диаметр потока увеличивается в несколько раз (как правило, в 3 раза). Благодаря этому, исключаются перепады давления в системе.

Как функционирует гидрострелка в системе отопления?

Три основных режима работы гидравлического разделителя

Если не принимать в расчет различные промежуточные варианты, схему действия гидрострелки можно исчерпывающе описать тремя основными режимами ее работы:

• Режим первый

Система практически находится в равновесии. Расход «малого» котлового контура практически не отличается от суммарного значения расходов всех контуров, подключенных к коллектору или непосредственно к гидрострелке (Qк = Qо).

Равновесное положение системы. На практике такое встречается крайне редко, особенно, если система включает несколько независимых контуров отопления

Теплоноситель не задерживается в гидрострелке, а проходит сквозь нее по горизонтали, практически не создавая вертикального перемещения.

Температура теплоносителя на патрубках подачи (Т1 и Т2) – одинакова. Естественно, такая же ситуация и на патрубках, подключенных к «обратке» (Т3 и Т4).

В таком режиме гидрострелка, по сути, не оказывает никакого влияния на функционирование системы. Но подобное равновесное положение – крайне редкое явление, которое может замечаться лишь эпизодически, так как исходные параметры системы всегда имеют тенденцию к динамическому изменению – на этом основана вся система ее термостатического регулирования.

• Режим второй

В текущий момент сложилось так, что суммарный расход на контурах отопления превышает расход в контуре котла (Qк < Qо).

Если в какой-то момент сложилось так, что расход на коллекторе превысил установившийся расход котлового контура, то циркуляция «большого круга» в основном замкнется через гидрострелку

Вполне нормальная, достаточно часто встречающаяся на практике ситуация, когда все подключённые к коллектору контуры именно в этот момент требуют максимального расхода теплоносителя. Обыденными словами – сиюминутный спрос на теплоноситель превысил то, что может выдать контур котла. Система при этом не остановится и не разбалансируется. Просто в гидрострелке сам по себе сформируется восходящий по вертикали поток от патрубка «обратки» коллектора к патрубку подачи. Одновременно к этому потоку в верхней области гидравлического разделителя будет производиться подмес горячего теплоносителя, циркулирующего по «малому» контуру. Температурный баланс: Т1 > Т2, Т3 = Т4.

• Режим третий

Этот режим функционирования гидравлического разделителя является, по сути, основным – в грамотно спланированной и правильно смонтированной системе отопления именно он и станет превалирующим.

Такой режим работы в хорошо отлаженной системе отопления будет преобладающим

Расход теплоносителя в «малом» контуре превышает аналогичный суммарный показатель на коллекторе, или, иными словами, «спрос» на необходимый объем стал ниже «предложения». (Qк > Qo).

Причин тому может быть немало:

— Аппаратура термостатического регулирования на контурах снизила или даже временно прекратила поступление теплоносителя из коллектора подачи на приборы теплообмена.

— Температура в бойлере косвенного нагрева достигла максимальной, а забора горячей воды давно не было – циркуляция через бойлер прекращена.

— Отключены на какое-то время или на длительный период отдельные радиаторы или даже контуры (необходимость профилактики или ремонта, нет нужды отапливать временно неиспользуемые помещения и иные причины).

— Система отопления вводится в действие ступенчато, с постепенным включением отдельных контуров.

Ни одна из перечисленных причин никак негативно не скажется на общей функциональности системы отопления. Излишек объема теплоносителя  вертикальным нисходящим потоком просто будет уходить в «обратку» малого контура. По сути, котел станет обеспечивать несколько избыточный объем, а каждый из контуров, подключенных к коллектору или напрямую к гидрострелке, будет забирать ровно столько, сколько требуется в настоящий момент.

Температурный баланс при таком режиме работы: Т1 = Т2, Т3 > Т4.

Возможно, вас заинтересует информация о том, как выбрать электрокотел для отопления дома 100 квадратных метров

Дополнительные возможности гидрострелки

Помимо упомянутых выше режимов работы, гидрострелка способна выполнять еще несколько полезных функций.

• После входа в основной цилиндр гидравлического разделителя, за счет резкого увеличения объема, скорость потока падает. Это способствует оседанию нерастворимых взвесей, которые могут появиться в теплоносителе за время его перемещения по трубам и радиаторам. Снизу гидрострелки нередко монтируется кран, чтобы периодически сливать из системы скопившийся осадок.
• Та же причина – резкое снижение скорости потока, дает возможность еще и отделить от жидкости газовые пузырьки. Понятно, что в системе обычно предусматриваются воздухоотводчики в группе безопасности и краны Маевского на радиаторах, но лишний сепаратор – никогда не повредит, особенно на выходе из котла, где газообразование при высокотемпературном нагреве полностью исключить нельзя.

Гидравлический разделитель заводского производства – сверху предусмотрен автоматический воздухоотводчик, а снизу – кран для удаления скопившегося шлама

Производители отопительного оборудования при изготовлении гидравлических разделителей даже предусматривают специальные сеточки внутри основного цилиндра – так сепарация проходит более качественно. Ну а сверху гидрострелки в таком случае устанавливается автоматический воздухоотводчик.

• В начале статьи говорилось, что даже в простейшей системе отопления гидрострелка может сыграть полезную роль. Это касается систем, оснащенных котлами с чугунным теплообменником.

При всех достоинствах чугуна, есть у этого металла «ахиллесова пята»: в силу своей хрупкости не любит он ни механических, ни термических ударов. Резкий перепад температуры, когда на входе в теплообменник – холодная вода, а в области воздействия пламени показатели во много раз выше, может привести с появлению трещин. Значит, этот критический период «разгона» следует свести к минимуму.

В этом и оказывает помощь гидравлический разделитель. Нагрев небольшого объема в «малом» контуре при запуске системы – много времени не займет. На у затем можно последовательно открывать циркуляцию и в остальных конурах теплообмена.

Интересно, что некоторые производители котельного оборудования с чугунными теплообменниками прямо оговаривают этот вопрос в инструкции по эксплуатации. Подключение такого котла напрямую к коллектору вполне может повлечь за собой отказ от выполнения производителем своих гарантийных обязательств.

Устройство гидрострелки отопления

Гидроразделитель — вертикальный полый сосуд из труб большого диаметра (квадратного профиля) с эллиптическими заглушками по торцам. Размеры разделителя обусловлены мощностью (кВт) котла, зависят от количества и объема контуров.

Тяжелый металлический корпус устанавливают на опорные стойки, чтобы не создавать линейное напряжение на трубопровод. Компактные устройства крепят к стене, располагают на кронштейнах.

Гидрострелка из нержавеющей стали

Патрубок гидрострелки и отопительный трубопровод соединяют с помощью фланцев или резьбы.

Автоматический клапан воздухоотводчика располагают в верхней точке корпуса. Осадок удаляют через вентиль или специальный клапан, который врезан снизу.

Материал для изготовления гидрострелки — низкоуглеродистая или нержавеющая сталь, медь, полипропилен. Корпус обрабатывают антикоррозийным составом, покрывают теплоизоляцией.

Важно! Модели из полимера применяют в системе, которую отапливает котел мощностью от 13 до 35 кВт. Гидравлические разделители из полипропилена не используют для теплогенераторов, которые работают на твердом топливе. Изготовление гидрострелки своими руками из пропилена требует опыта и навыков работы с профессиональным слесарным и ручным электроинструментом.

 

Устройство и принцип работы

Схема устройства гидравлического разделителя промышленного изготовления представлена на рисунке ниже.

Устройство гидравлического разделителя

На рисунке движение воды от котла показано красной стрелкой. Вода, поступая в гидрострелку, огибает разделительную пластину (2) и поступает через канал воздухоудаления (3) к выпрямителю потока (4). Для сброса лишнего воздуха из воды в конструкции предусмотрен автоматический воздухоотводчик (1). Для контроля температуры воды в гидрострелке в гильзу (5) устанавливается термометр. Дальнейшее движение воды в систему показано красной стрелкой. Синей стрелкой показано обратное движение воды из системы к котлу. Через разделительные пластины (6) вода перемешивается в гидрострелке. Внизу гидрострелки расположен грязесборник с пластинами (7). Грязь из гидрострелки сливается краном (9).

Как видно из рисунка, конструкция не такая сложная, и потому никаких особых требований к эксплуатации нет. Просто нужно следить за работой автоматического воздухоотоводчика и сбрасывать накопившуюся грязь из гидрострелки.

Схема подключения и режимы работы гидрострелки показаны на рисунке ниже.

Схема режимов работы гидрострелки

На рисунке показаны три основных варианта работы гидрострелки. Как видно из рисунка, в первом случае отопительная система потребляет теплоносителя меньше, чем вырабатывает отопительный котел. При этом в гидрострелке наблюдается движение воды вниз, по ходу движения воды в контуре котла. Эта ситуация может произойти если, например, в отопительной системе сработают термоклапаны, которые ограничивают поток воды.  Во втором случае расходы теплоносителя системы отопления и котла одинаковые, и отопление работает в оптимальном режиме. Движения воды по гидрострелке в таком случае не наблюдается. Третий вариант – когда расход отопительной системы  больше, чем расход котла. В этом случае вода в гидрострелке движется вверх.

Дополнительные функции гидрострелок

Усовершенствованные модели совмещают функции разделителя, регулятора температуры и сепаратора. Клапан-терморегулятор обеспечивает температурный градиент вторичных контуров. Выделение растворенного кислорода из теплоносителя снижает риск эрозии внутренних поверхностей оборудования. Удаление из потока взвешенных частиц продлевает срок службы рабочего колеса и подшипников циркуляционных насосов.

 

 

Горизонтальные перфорированные перегородки разделяют внутренний объем пополам. Потоки подачи-обратки соприкасаются в зоне «нулевой точки» и скользят в разные стороны, не создавая дополнительное сопротивление.

Сверху, в высокотемпературной зоне, расположены пористые вертикальные пластины деаэрации. Сборник шлама и магнитный уловитель (магниевый анод) расположены в нижней части корпуса.

Конструктивные опции гидрострелки: манометр, датчик температуры, клапан терморегулятор и линия для запитки системы при запуске. Сложному оборудованию необходима наладка, регулярные осмотры и техническое обслуживание.

 

Схема изготовления гидрострелки с коллектором

Прежде чем купить гидрострелку или приступить к ее изготовлению своими руками, не помешает изучить устройство данного элемента. Оно очень простое: полая труба круглого или прямоугольного сечения снабжена несколькими патрубками с разных сторон для присоединения к отопительной сети. Причем патрубки для подключения подачи расположены, как правило, в верхней части трубы, а обратки – в нижней.

Примечание. Указанный способ подключения актуален при вертикальном монтаже гидрострелки. В то же время ее можно устанавливать и в горизонтальном положении.

Чаще всего для отопления применяется гидравлический разделитель, чье устройство предусматривает установку коллектора. Они даже продаются одним комплектом, а изготавливаются из таких материалов:

• низкоуглеродистая сталь;
• нержавеющая сталь;
• из полипропилена.

Существуют и более сложные модели, оборудованные не только воздухоотводчиком и сливным штуцером, но и гильзами для присоединения контрольных приборов и датчиков, а также различными сеточками и пластинами. Они служат для очистки теплоносителя и разделения потоков. Подобная гидрострелка, чье устройство изображено на чертеже, имеет приличную стоимость и требует периодического обслуживания:

Среди домашних мастеров принято делать гидрострелку из металлической трубы, но в силу немалой популярности и дешевизны полипропилена эта тенденция меняется. Ведь даже изготовленный из ППР элемент вместе с коллектором стоит немалых денег. Поэтому все чаще люди предпочитают сделать разделитель из полипропилена в домашних условиях, чем покупать его в магазине. Для этого нужна ППР труба соответствующего диаметра, тройники по числу будущих патрубков и 2 заглушки.

Поскольку диаметр трубы для изготовления гидрострелки довольно велик, то потребуется приобрести к сварочному аппарату соответствующую насадку, а при пайке выдержать достаточный промежуток времени. В принципе, сложного ничего нет, тройники соединяются между собой отрезками труб, а с торцов ставятся заглушки. Другое дело, что подобный разделитель может выглядеть не очень эстетично, да и не во всякой системе его можно эксплуатировать.

Дело в том, что теплогенераторы на твердом топливе часто могут выходить на максимальный режим работы, при котором температура воды близка к 90—95 °С. Конечно, полипропилен ее выдержит, но в нештатной ситуации (например, когда отключат электричество) температура на подаче может резко подскочить и до 130 °С. Это случается из-за инертности твердотопливных котлов, поэтому вся обвязка к ним, включая гидрострелку, должны быть металлическими. Иначе вас ждут плачевные последствия, как на фото:

Расчет параметров «классической» гидрострелки

Предложенные выше схемы – это замечательно. Но вот как точно определиться с конкретными значениями этих самых D и d?

Предлагаем два варианта расчета. Первый базируется на мощности системы отопления. Второй – на производительности циркуляционных насосов, установленных в контуре котла и во всех контурах теплообмена.

Не станем утомлять заинтересованного читателя чередой формул. Лучше предложить ему воспользоваться возможностями размещённых ниже онлайн-калькуляторов, которые произведут необходимые расчеты быстро и точно. Результат будет показан в миллиметрах – рекомендуемые минимальные внутренние диаметры труб для изготовления самой гидрострелки и патрубков подключения контуров. Далее – в соответствии с предложенными выше в публикации схемами останется определиться с остальными размерами.

Калькулятор расчета параметров гидравлического разделителя на основании мощности котла

В полях ввода данных необходимо указать:

• Скорость вертикального перемещения потока.
• Максимальную расчетную мощность системы отопления.
• Температурный режим работы «малого» контура, то есть уровень температур в подаче и «обратке» непосредственно около котла отопления.

Перейти к расчётам

Калькулятор расчета параметров гидравлического разделителя на основании производительности циркуляционных насосов

Исходными данными являются:

• Желательная скорость вертикального перемещения потока в гидрострелке.
• Производительность всех насосов, которые обеспечивают работу «больших» контуров отопления горячего водоснабжения, подключённых к гидравлическому разделителю.
• Производительность насоса «малого» контура, то есть обеспечивающего работу котла. Если в системе устанавливаются два котла, и предполагается, что они могут подключаться одновременно, то необходимо указать производительность обоих насосов. Если же спаренная работа не планируется, то указывается наиболее производительный насос.

Обратите внимание: у моделей циркуляционных насосов различных брендов могут указываться параметры производительности, выраженные или в кубометрах в час, или в литрах в минуту. Для удобства пользователя предусмотрена возможность выбора нужных единиц измерения. Но при этом они, естественно, должны быть едиными для всех насосов, участвующих в расчете.

 

Схемы изготовления

Гидрострелки промышленного изготовления стоят недешево и многие изготавливают их своими руками. При этом нужно сделать предварительные расчеты. Основные расчетные размеры показаны на рисунке ниже.

Схема гидрострелки с основными расчетными размерами

Как видно из рисунка, диаметр самой гидрострелки принимают равным трем диаметрам входных патрубков, поэтому расчеты сводятся в основном к определению диаметра гидрострелки.

На рисунке показаны два варианта гидрострелок. Назначение второго варианта лучше первого тем, что вода при переходе подающего трубопровода освобождается от пузырьков воздуха, а при обратном поступлении – лучше избавляется от шлама.

Расчет сводится в основном к определению диаметра гидрострелки:

где:

• D – диаметр гидрострелки в мм;
• d – диаметр входного патрубка в мм, обычно принимают равным D/3;
• 1000 – переводной коэффициент метров в мм;
• P – мощность котла в кДж;
• π – число пи = 3,14;
• С – теплоемкость теплоносителя (вода – 4,183 кДж/кг·С°);
• W – максимальная вертикальная скорость движения воды в гидрострелке, м/с, обычно принимают равной 0,1 м/с;
• ΔТ – разница температур теплоносителя на входе и выходе котла, С°.

Также расчет можно выполнить по такой формуле:

где:

• Q – расход теплоносителя, м³/с;
• V – скорость движения воды в гидрострелке, м/с;

Также для расчета диаметра гидрострелки есть такая формула:

где:

• G – расход, м³/час;
• W – скорость движения воды, м/с;

Высота гидрострелки может быть любой и ограничиваться разве что высотой потолка в помещении.

Если сделать диаметр гидрострелки достаточно большим, то можно получить два в одном: гидрострелку и теплоаккумулятор, так называемый емкостной разделитель.

Схема емкостного разделителя в системе отопления

Как видно из рисунка, гидрострелка такого типа имеет большой объем, порядка 300 литров и более, поэтому способна, кроме выполнения своей основной задачи, еще и накапливать тепло. Использование гидрострелки такого типа особенно оправдано при отоплении твердотопливным котлом, так как способно сглаживать температурные скачки котла отопления и сохранять тепловую энергию котла после окончания горения довольно длительное время.

Нужно знать некоторые нюансы при использовании такого типа гидрострелки:

1. Во-первых, такую гидрострелку необходимо утеплить, поскольку в противном случае она будет отапливать котельную, а не отдавать тепло в систему отопления.
2. Котел будет выдавать меньшую мощность. Это объясняется тем, что требуется большая температура теплоносителя, а на котлах установлена автоматика, которая будет автоматически уменьшать его мощность для снижения температуры на выходе.

Краткие итоги

Преимущества использования гидравлического разделителя

В заключение статьи имеет смысл еще раз подчеркнуть те преимущества, которые дает установка в систему отопления несложного и недорогого устройства – гидравлического разделителя:

• Выравнивается работа котла. Расход теплоносителя через его теплообменник – всегда стабилен, без скачков давления и температуры. Долговечность котла от этого только возрастает.
• Система отопления с разноплановыми контурами становится легко управляемой – каждому контуру несложно задать индивидуальные параметры, и это никак не скажется на работе «соседей».
• Если котел имеет чугунный теплообменник, то установка гидрострелки защитит его от резких «тепловых ударов», что в итоге увеличит срок эксплуатации дорогостоящего оборудования.
• Не будет больших проблем с выбором насосов. Каждому контуру подбирается свой, исходя из имеющихся потребностей и без оглядки на другие контуры. А «дирижировать» всем этим «оркестром» станет гидравлический разделитель. Кроме того, отпадает необходимость приобретения циркуляционного насоса повышенной мощности для установки в контуре котла.
• Немаловажными могут стать и дополнительные возможности по удалению скопившихся газов и очистке теплоносителя от нерастворимых загрязнений.

Возможно, вас заинтересует информация о том, как выбрать электрокотел для отопления

Видео: наглядная демонстрация работы гидрострелки в системе отопления

Совмещение коллектора отопления с гидрострелкой

Небольшие дома обогревает котел, в который встроен насос. Вторичные контуры присоединяют к котлу через гидрострелку. Независимые контуры жилых домов с большой площадью (от 150 м2) подключают через гребенку, гидроразделитель будет громоздким.

Распределительный коллектор монтируют после гидрострелки. Устройство состоит из двух независимых частей, которые объединяют перемычки. По количеству вторичных контуров врезают попарно расположенные патрубки.

Распределительная гребенка облегчает эксплуатацию и ремонт оборудования. Запорная и регулирующая арматура системы теплоснабжения дома находится в одном месте. Увеличенный диаметр коллектора обеспечивает равномерный расход между отдельными контурами.

Применение гидрострелки убережет котел от теплового удара

Разделитель и компланарная распределительная гребенка образуют гидравлический модуль. Компактный узел удобен для стесненных условий небольших котельных.

Монтажные выпуски предусмотрены для обвязки звездочкой:

• низконапорный контур теплых полов подключают снизу;
• высоконапорный контур радиаторов — сверху;
• теплообменник — сбоку, на противоположной стороне от гидрострелки.

На рисунке представлена гидрострелка с коллектором. Схема изготовления предусматривает установку балансировочных клапанов между коллекторами подачи/обратки:

Схема гидрострелки с коллектором

Регулирующая арматура обеспечивает максимальный проток и напор на дальних от гидрострелки контурах. Балансировка снижает процессы неправильного дросселирование потока, позволяет добиться расчетной подачи теплоносителя.

Важно! Автономная система отопления относится к системам, работающим с высокой температурой среды под давлением (гидрострелка отопления частного дома в том числе).

Сделать гидрострелку отопления своими руками может специалист, обладающий достаточным запасом знаний в теплотехнике, опытом и навыками работы (электрогазосварка, слесарное дело, работа с ручным электроинструментом). Многочисленные интернет-сайты предлагают пошаговые инструкции по изготовлению гидрострелки для отопления, видео ролики также смогут помочь в этом процессе.

Размеры коллектора отопления с гидрострелкой

Теоретические знания помогут составить схемы и чертежи гидрострелки отопления, сделать индивидуальный заказ оборудования в специализированной организации, проконтролировать работу подрядчика. Доверять изготовление ответственных узлов системы отопления непрофессионалам опасно для жизни и здоровья. Следует помнить о том, что испорченное по вине владельца оборудование гарантийному ремонту и возврату не подлежит.

Источник: kachestvolife.club

Гидрострелка для отопления, дает возможность одновременного подключения низкотемпературных и высокотемпературных контуров. Задача гидроразделителя заключается не только в нивелировании разницы температур и давления. Дополнительные функции: защита системы отопления от коррозии, удаление частиц мусора и т. п.

Для чего нужна гидрострелка в системе отопления

Гидрострелка, бутылочка, гидравлический разделитель – все эти названия, относятся к простому устройству, необходимому для сложных систем отопления. Профессиональные монтажники указывают на четыре причины, по которым стоит подключить модуль.

Установка гидрострелки в системе отопления необходима для:

• Балансировка температуры в системе обогрева здания. Производители котлов с чугунными теплообменниками, требуют обязательной установки гидроразделителя. Без гидрострелки, при первой растопке, котел испытывает термический удар. Гидравлическая стрелка выравнивает разницу температур и не дает треснуть чугунному теплообменнику.
• Нивелирование давления – основной и вторичные контуры обогрева, зачастую имеют разные рабочие параметры. Гидрораспределитель помогает сократить разницу в давлении. Стрелку устанавливают в многоконтурных системах обогрева, когда в доме одновременно подключают радиаторы, теплые полы, бойлер косвенного нагрева.
• В качестве фильтра-отстойника – если установка гидравлической стрелки выполнена правильно, в ее корпусе будут оседать твердые частицы, появившиеся в результате коррозии, механических повреждений. Ржавчина, накипь и шлам, влияют на работоспособность запорной и регулирующей арматуры, насосов, различных датчиков и водяных счетчиков. Вертикальный гидроразделитель в системе отопления, служит своеобразным фильтром, где оседают все твердые частицы.
• Удаление воздуха – в корпусе гидрострелки устанавливается воздухоотводчик. При прохождении теплоносителя, из трубопровода системы отопления удаляется воздух, что снижает окисление и коррозию металлических деталей системы отопления.

Можно ли обойтись без гидрострелки

Конечно, простая система отопления, теоретически будет работать без гидрострелки. Проблемы начнутся, если к одному котлу, подключат несколько водяных контуров отопления, но и эта сложность решаема установкой коллектора. Также и другие функции: отвод воздуха из системы, фильтрацию твердых частиц, с легкостью выполняет группа безопасности, устанавливаемая для твердотопливных котлов.

Гидравлический разделитель в системе отопления дома, нужен для балансировки разницы температур и давления на подающем и обратном трубопроводе. Без модуля не обойтись, при подключении к котлу радиаторной системы отопления и теплых полов.

Разница между гидрострелкой и коллектором

Коллектор, несмотря на распространенное заблуждение, не заменяет гидравлическую стрелку и имеет отличительные функции. Основное предназначение коллектора – разделение и транспортировка теплоносителя к конечным (вторичным) контурам отопления.

В коллектор, из котла поступает поток нагретой жидкости. Внутри устройства осуществляется разделение теплоносителя по отводам, подключенным к каждой отдельной системе отопления. Дополнительно, коллектор позволяет отключать и ремонтировать отдельные контуры, не отключая обогрева дома.

Гидрострелку нужно использовать в случаях, когда предположительно температура теплоносителя на подающем и обратном трубопроводе, будет сильно отличаться. Если не поставить разделитель, происходит следующее:

• При первом запуске котла, теплоноситель внутри теплообменника котла, разогревается до 70-80°С, постепенно прогревая систему отопления.
• Давление, создаваемое при нагреве, образует циркуляцию жидкости в трубопроводе.
• Холодный, не нагретый теплоноситель, средняя температура которого около 20°С, из обратного трубопровода попадет внутрь теплообменника.

Термический удар вследствие резкого охлаждения стального теплообменника, приводит к его деформации. Чугунный аналог, попросту треснет и выйдет из строя.

Принцип работы гидравлического разделителя

Гидроразделитель, это простое и одновременно эффективное устройство. Чтобы понять, как работает система после установки модуля, все процессы делят на несколько этапов:

• Трубопровод системы отопления заполняется водой. Жидкость имеет температуру ниже комнатной и находится в пределе 5-15°С.
• При включении котла, до тех пор, пока теплоноситель не прогреется и не достигнет температуры близкой к 55-60 °С, он циркулирует по малому или первичному контуру отопления. Гидрострелка в разрезе, представляет собой полый емкостный сосуд с расположенными отводами для подачи и обратки. Сразу за разделителем устанавливают обратный или трехходовой клапан. До достижения оптимальной температуры нагрева, жидкость попадая в гидрострелку, через верхний патрубок направляется вниз по существующей полости и через нижний отвод попадает в обратку системы отопления.
• После нагрева теплоносителя до оптимальной температуры, принцип работы гидравлической стрелки меняется. Модуль начинает равномерно распределять водяной поток между первичным и вторичным контуром обогрева.

Описанный выше метод используется в вертикальных разделителях. В случае горизонтального устройства гидрострелки отопления или совместного применения с вертикальными модулями, принцип работы несколько отличается:

• На подачу и обратку системы отопления, устанавливается отдельный горизонтальный емкостной гидравлический распределитель. Две емкости, между собой соединены манометром.
• Подающая гидрострелка имеет 3-4 отвода, на каждый установлен циркуляционный насос. После подачи теплоносителя в систему отопления, контур возвращается обратно и подключается к разделителю, установленному на обратку.
• Балансировка гидрострелки выполняется при помощи автоматики, включающей и отключающей циркуляционные насосы.

Как правильно подобрать гидрострелку

Правильный выбор гидрострелки, обеспечивает плавную работу котла, отсутствие перегрева теплоносителя и комфортный обогрев помещений. При подборе подходящего разделителя, учитывают несколько факторов:

1. Материал
2. Количество контуров
3. Расчеты по тепловой мощности и пропускной способности

Традиционно, разделители изготавливали из нержавейки. Металл, отличает небольшой вес и способность сопротивляться окислению и ржавчине, несмотря на качество используемого теплоносителя. Современные гидравлические разделители, производят из полипропилена. Корпус обходится дешевле, не имеет сварных швов, проще устанавливается и нейтрален к агрессивным жидкостям: антифризу и незамерзайке

Как рассчитать гидравлическую стрелку

Расчёт гидрострелки для отопления, лучше предоставить специалисту. Как показывает практика, самостоятельные вычисления без соответствующих инженерных навыков, зачастую выполняются с ошибками, влияющими на работоспособность системы.

Существует несколько формул для расчета гидрострелки:

Для вычисления диаметра, в зависимости от пропускной способности системы отопления:

Расчет по мощности котла:

Расчет оптимальных размеров гидроразделителя:

Формула для расчета гидрострелки требует знания следующих показателей:

• D – диаметр разделителя.
• Q – расход теплоносителя (м³/с).
• V – вертикальная скорость потока (м/с).
• π – константа, равная 3,14.
• P – мощность котла (Дж).
• C – теплоёмкость теплонесущей жидкости (вода 4,183 кДж/(кг*°C))
• ΔT – разность температур на подаче и обратке трубопровода.
• W – скорость циркуляции теплоносителя.

Методика расчета с помощью специальных формул, дает точный результат, но требует определенной квалификации того, кто делает вычисления. Подбор гидрострелки для системы отопления, учитывает еще один фактор: количество отводов.

Существует правило трех диаметров: расстояние между патрубками делают больше или меньше их тройной величины диаметра. При патрубке с сечением 50 мм, соседние отводы делают не ближе чем 150 мм. Гидрострелка на 3 контура, соответственно будет не меньше 500 мм. Разделитель на 4 контура от 700 мм длиной. Такие пропорции обеспечивают максимально качественное перемешивание теплоносителя.

Как правильно подключить гидроразделитель

Простейшая схема подключения гидрострелки в системе отопления следующая:

• Котел имеет два отвода на подачу и обратку теплоносителя.
• На подающий трубопровод, устанавливается циркуляционный насос. Сразу после насоса, устанавливается разделитель, образующий малый контур отопления. Насос обеспечивает бесперебойное движение жидкости в гидравлическом разделителе.
• Участок трубопровода между стрелкой и котлом на обратке, делят установкой обратного клапана в системе отопления, что предотвращает рециркуляцию.
• Обвязка котла с гидрострелкой, для сложных систем отопления, предусматривает необходимость подключения коллекторов.

В чём плюсы и минусы использования гидроразделителя

Несмотря на встречающееся мнение, гидроразделитель, это неотъемлемое условие для длительной и бесперебойной работы системы отопления с несколькими контурами. Одна из главных особенностей и функций устройства, нивелирование давления между контурами.

Работа гидравлического разделителя в системе с естественной циркуляцией, теоретически возможна, но теряет свой смысл. Основное применение приходится на разводку закрытого типа с принудительным движением теплоносителя.

Преимущества гидрострелки в отопительной системе

Установка гидроразделителя решает несколько проблем системы отопления:

• Нивелирование давления в контурах отопления. В системах с несколькими подающими трубопроводами, тяжело достичь одинаковых параметров скорости циркуляции теплоносителя. Циркуляционные насосы имеют разную производительность и скорость движения. При одновременном включении всех контуров отопления, некоторые из них могут полностью прекратить работать из-за недостаточного давления. После попадания вовнутрь гидравлического разделителя, происходит потеря давления, нивелирование параметров, что приводит к равномерному распределению тепловых потоков. Регулировка гидрострелки осуществляется автоматически, по мере включения и выключения циркуляционного оборудования датчиками.
• Снижение разницы температур – гидроразделитель выполняет функцию первичного контура обогрева. По нему циркулирует теплоноситель до тех пор, пока не достигнет необходимой температуры нагрева.
• Дополнительные функции – ёмкость выполняет задачи отстойника, фильтра грубой очистки и воздухоотводчика.

Недостатки гидравлической стрелки

• Первый и самый главный недостаток гидроразделителя в том, что большинство из его функций, выполняют другие узлы, уже установленные в систему. После подключения группы безопасности, задачей стрелки остается только нивелирование давления и температуры на подающем и обратном трубопроводе
• Второй недостаток – увеличение сопротивления при циркуляции теплоносителя, после установки гидравлического разделителя. Последствие монтажа модуля – снижение равномерности прогрева трубопровода, необходимость в постоянном использовании циркуляционного насоса. Без нагнетания давления в системе отопления, котел перестает работать. Соответственно, система обогрева становится энергозависимой и требует подключения источника бесперебойного питания.
• Высокая стоимость устройства

При этом, существующая типичная схема изготовления разделителя показывает, что, в сущности – это простое устройство, не имеющее сложного функционала с минимальным значением в системе отопления. Не удивительно, что достаточно многие отечественные потребители, отказываются от покупки фирменных устройство в пользу изготовления кустарных аналогов.

В пользу покупки гидроразделителя, есть несколько доводов: это требование гарантийного обслуживания некоторых моделей котлов, многоконтурная система отопления сложного типа, не будет работать без разделителя.

 

 Источник

Источник: eurots.kz