Гидрострелка принцип работы

Спроектировать собственную систему отопления далеко непросто. Даже если «планируют» ее монтажники, вам надо быть в курсе многих нюансов. Во-первых, чтобы проконтролировать их работу, во-вторых, чтобы оценить необходимость и целесообразность их предложений. Например, в последние годы усиленно пропагандируется гидрострелка для отопления. Это небольшое дополнение, установка которого выливается в немалую сумму. В некоторых случаях оно очень полезно, в других без него легко можно обойтись.

Что такое гидрострелка и где её устанавливают

Правильное название этого устройства — гидравлическая стрелка или гидроразделитель. Представляет собой кусок круглой или квадратной трубы с приваренными патрубками. Внутри, как правило, ничего нет. В некоторых случаях могут стоять две сетки. Одна (вверху) для лучшего «отхождения» воздушных пузырьков, вторая (внизу) для отсева загрязнений.

В системе отопления гидрострелка ставится между котлом и потребителями — отопительными контурами. Располагаться может как горизонтально, так и вертикально. Чаще ставят вертикально. При таком расположении в верхней части ставят автоматический воздухоотводчик, внизу — запорный кран. Через кран периодически сливается некоторая часть воды с накопившейся грязью.

То есть получается, что вертикально поставленный гидроразделитель, одновременно с основными функциями, отводит воздух и дает возможность удалять шлам.

Назначение и принцип работы

Гидрострелка нужна для разветвленных систем, в которых установлено несколько насосов. Она обеспечивает требуемый расход теплоносителя для всех насосов, независимо от их производительности. То есть, другими словами, служит для гидравлической развязки насосов системы отопления. Потому еще называют это устройство — гидравлический разделитель или гидроразделитель.

Гидрострелку ставят в том случае, если в системе предусмотрено несколько насосов: один на контуре котла, остальные на контурах отопления (радиаторах, водяном теплом полу, бойлере косвенного нагрева). Для корректной работы их производительность подбирается так, чтобы котловой насос мог перекачивать немного больше теплоносителя (на 10-20%), чем требуется для остальной системы.

Зачем нужна гидрострелка для отопления? Давайте рассмотрим на примере. В системе отопления с несколькими насосами они зачастую имеют разную производительность. Часто получается так, что один насос в разы более мощный. Ставить все насосы приходится рядом — в коллекторном узле, где они гидравлически связаны. Когда мощный насос включается на полную мощность, все остальные контура остаются без теплоносителя. Такое случается сплошь и рядом. Чтобы избежать подобных ситуаций и ставят в системе отопления гидрострелку. Второй путь — разнести насосы на большое расстояние.

Режимы работы

Теоретически, возможны три режима работы системы отопления с гидрострелкой. Они отображены на рисунке ниже. Первый — когда насос котла прокачивает ровно столько же теплоносителя, сколько требует вся система отопления. Это идеальная ситуация, в реальной жизни встречающаяся очень редко. Объясним почему. Современное отопление подстраивает работу по температуре теплоносителя или по температуре в помещении. Представим, что все идеально рассчитали, подкрутили вентили и после настройки достигнуто равенство. Но через некоторое время параметры работы котла или одного из контуров отопления изменятся. Оборудование подстроится под ситуацию, а равенство производительности будет нарушено. Так что этот режим может просуществовать считанные минуты (или даже еще меньше).

Второй режим работы гидрострелки — когда расход отопительных контуров больше мощности котлового насоса (средний рисунок).

а ситуация опасна для системы и допускать ее нельзя. Она возможна, если насосы подобраны неправильно. Вернее, насос котла имеет слишком малую производительность. В этом случае для обеспечения требуемого расхода, в контуры вместе с нагретым теплоносителем от котла будет подаваться теплоноситель из обратки. То есть, на выходе котла, например, 80°C, в контура после подмеса холодной воды идет, например, 65°C (реальная температура зависит от дефицита расхода). Пройдя по отопительным приборам, температура теплоносителя опускается на 20-25°С. То есть, температура теплоносителя, подаваемого в котел, будет в лучшем случае 45°C. Если сравнить с выходной — 80°C, то дельта температур слишком велика для обычного котла (не конденсационного). Такой режим работы не является нормальным и котел быстро выйдет из строя.

Третий режим работы — когда насос котла подает больше нагретого теплоносителя, чем требуют отопительные контура (правый рисунок). В этом случае часть нагретого теплоносителя возвращается обратно в котел. В результате температура поступающего теплоносителя поднимается, работает он в щадящем режиме. Это и есть нормальный режим работы системы отопления с гидрострелкой.

Когда гидрострелка нужна

Гидрострелка для отопления нужна на 100%, если в системе будет стоять несколько котлов, работающих в каскаде. Причем работать они должны одновременно (во всяком случае, большую часть времени). Вот тут, для корректной работы гидроразделитель — лучший выход.

Еще гидрострелка для отопления может быть полезна для котлов с чугунным теплообменником. В емкости гидроразделителя постоянно происходит смешивание теплой и холодной воды. Это уменьшает дельту температур на выходе и входе котла. Для чугунного теплообменника — это благо. Но с той же задачей справится байпас с трехходовым регулируемым клапаном и обойдется он значительно дешевле. Так что даже для чугунных котлов, стоящих в небольших системах отопления, с примерно одинаковым расходом вполне можно обойтись без подключения гидрострелки.

Когда можно поставить

Если в системе отопления есть только один насос — на котле, гидрострелка не нужна совсем. Можно обойтись и если устанавливаются один-два насоса на контуры. Такую систему можно будет сбалансировать при помощи регулировочных кранов. Когда установка гидрострелки оправдана? Когда в наличии такие условия:

Контуров три и больше, все очень разной мощности (разный объем контура, требуется разная температура). В таком случае, даже при идеально точном подборе насосов и расчете параметров, есть возможность нестабильной работы системы. Например, часто встречается ситуация, когда при включении насоса теплых полов, радиаторы стынут. Вот в этом случае нужна гидроразвязка насосов и потому ставится гидравлическая стрелка.
Кроме радиаторов имеется водяной теплый пол, отапливающий значительные площади. Да, его подключать можно через коллектор и смесительный узел, но он может заставлять работать котловой насос в экстремальном режиме. Если у вас часто горят насосы на отоплении, скорее всего, нужна установка гидрострелки.
В системе среднего или большого объема (с двумя и более насосами) собираетесь установить автоматическую регулирующую аппаратуру — по температуре теплоносителя или по температуре воздуха. При этом не хотите/не можете регулировать систему вручную (кранами).

В первом случае гидроразвязка, скорее всего, нужна, во втором, стоит думать об ее установке. Почему только думать? Потому что это немалые расходы. И дело не только в стоимости гидрострелки. Она стоит около 300$. Придется ставить еще дополнительное оборудование. Как минимум нужны коллекторы на входе и выходе, насосы на каждый контур (при небольшой системе без гидрострелки без них можно обойтись), а также блок управления скоростью насосов, так как через котел они уже управляться не смогут. В сумме с платой за монтаж оборудования этот «довесок» выливается примерно в две тысячи долларов. Действительно немало.

Зачем тогда ставят это оборудование? Потому что с гидрострелкой отопление работает стабильнее, не требует постоянной подстройки потока теплоносителя в контурах. Если вы спросите владельцев коттеджей, у которых отопление сделано без гидроразделителя, вам скажут, что часто приходится перенастраивать систему — крутить вентиля, регулируя потоки теплоносителя в контурах. Это характерно, если используются различные элементы отопления.
пример, на первом этаже теплый пол, радиаторы на двух этажах, отапливаемые подсобные помещения, в которых надо поддерживать минимальную температуру (гараж, например). Если у вас предполагается примерно такая же система, а перспектива «подстройки» вас не устраивает, можно ставить гидрострелку для отопления. При ее наличии в каждый контур идет столько теплоносителя, сколько он требует в данный момент и никоим образом не зависит от параметров эксплуатации, работающих рядом насосов других контуров.

Как подобрать параметры

Подбирается гидравлический разделитель с учетом максимально возможной скорости потока теплоносителя. Дело в том, что при высокой скорости движения жидкости по трубам она начинает шуметь. Чтобы не было этого эффекта, максимальная скорость принимается равной 0,2 м/с.

По максимальному потоку теплоносителя

Чтобы рассчитать диаметр гидрострелки по этому методу, единственное, что нужно знать — это максимальный поток теплоносителя, который возможен в системе и диаметр патрубков. С патрубками все просто — вы же знаете, какой трубой будете делать разводку. Максимальный поток, который может обеспечить котел, мы знаем (есть в технических характеристиках), а расход по контурам зависит от их размера/объема и определяется при подборе контурных насосов. Расход на все контуры складывается, сравнивается с мощностью котлового насоса. Большая величина подставляется в формулу для расчета объема гидрострелки.

Приведем пример. Пусть максимальный расход в системе 7,6 куб/час. Допустимая максимальная скорость берется стандартная — 0,2 м/с, диаметр патрубков 6,3 см (трубы на 2,5 дюйма). В этом случае получаем: 18,9 * √ 7,6/0,2 = 18,9 * √38 = 18,9 * 6,16 = 116,424 мм. Если округлить, получаем, что диаметр гидрострелки должен быть 116 мм.

По максимальной мощности котла

Второй способ — подбор гидравлической стрелки по мощности котла. Оценка будет приблизительной, но ей можно доверять. Нужна будет мощность котла и разница температур теплоносителя в подающем и обратном трубопроводе.

Расчет также несложный. Пусть максимальная мощность котла — 50 кВт, дельта температур — 10°C, диаметры патрубков такие же — 6,3 см. Подставив цифры, получаем — 18,9 * √ 50 / 0,2 * 10 = 18,9 * √ 25 = 18,9* 5 = 94,5 мм. Округлив, получаем диаметр гидрострелки 95 мм.

Как найти длину гидрострелки

С диаметром гидроразделителя для отопления определились, но надо знать еще и длину. Ее подбирают в зависимости от диаметра подключаемых патрубков. Есть два вида гидрострелок для отопления — с отводами, расположенными один напротив другого и с чередующимися патрубками (располагаются со сдвигом один относительно другого).

Рассчитать длину в этом случае легко — в первом случае это 12d, во втором — 13d. Для средних систем можно и диаметр подобрать в зависимости от патрубков — 3*d. Как видите, ничего сложного. Рассчитать можно самостоятельно.

Купить или сделать своими руками?

Как говорили, готовая гидрострелка для отопления стоит немало — 200-300$ в зависимости от производителя. Чтобы снизить затраты, возникает закономерное желание сделать ее самостоятельно. Если варить умеете, никаких проблем — купили материалы и сделали. Но при этом надо учесть следующие моменты:

Резьба на сгонах должна быть хорошо прорезанной и симметричной.
Стенки отводов одинаковой толщины.

Вроде, очевидные вещи. Но вы удивитесь, как сложно найти четыре нормальных сгона с нормально сделанной резьбой. Далее, все сварные швы должны быть качественными — система будет работать под давлением. Сгоны приварены строго перпендикулярно к поверхности, на нужном расстоянии. В общем, не такая простая это задача.

Если сами пользоваться сварочным аппаратом не умеете, придется искать исполнителя. Найти его совсем непросто: либо дорого просят за услуги, либо качество работы, мягко говоря, «не очень». В общем, многие решают купить гидрострелку, несмотря на немалую стоимость. Тем более, в последнее время, отечественные производители делают не хуже, но намного дешевле.

Источник: stroychik.ru

Для чего предназначена гидрострелка системы отопления?

Понять предназначение гидравлического разделителя будет намного легче, если рассмотреть работу автономной системы отопления здания, начиная с простейших схем и постепенно усложняя их.

Итак, самая простая по схеме система отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя.

Безусловно, данное изображение, да и последующие схемы, приводятся со значительным упрощением – не показаны некоторые важные элементы системы отопления (например, расширительный бак), которые не принципиальны именно для рассмотрения предназначения гидравлического разделителя.

К – котел отопления;

Р – радиаторы отопления или другие приборы высокотемпературного теплообмена (конвекторы). Показаны в единственном числе, «собирательно» — на деле, конечно, их количество может быть различным. В данном случае важно, что они все размещены на одном замкнутом контуре.

Н – насос, обеспечивающий циркуляцию теплоносителя по общему контуру отопления.

Правильный подбор циркуляционного насоса, учитывающий необходимую тепловую мощность системы отопления, длину контуров и особенности приборов теплообмена, позволяет обеспечить стабильную, сбалансированную работу всей схемы безо всяких дополнительных узлов.

(Надо сразу отметить, что в ряде случаев даже в такой простой схеме также требуется установка гидрострелки – об этом тоже будет рассказано ниже по тексту).

Возможно, вас заинтересует информация о том, что собой представляют напольные конвекторы

Как правильно подобрать циркуляционный насос для системы отопления?

Система с принудительной циркуляцией всегда выгодно отличается своей гибкостью в плане регулировок режимов работы, в вопросах экономичности и эффективности функционирования. Главное – правильно подобрать циркуляционный насос по его техническим характеристикам. Об этом подробнее – в специальной статье портала.

Показанная выше схема отопления хороша для небольшого дома. Но если здание большое, да еще и имеет два или более уровней, то сложность системы значительно возрастает.

В таких случаях обычно применяют коллекторную схему подключения различных контуров. К общему коллектору (Кл) могут подключаться:

Р – те же высокотемпературные контуры с радиаторами причем таких контуров может быть и несколько, различной протяжённости, разветвленности и с разным количеством приборов теплообмена.

СТП – системы водяных «теплых полов». А здесь уже – совершенно иные требования по уровню температур теплоносителя, то есть необходимо качественное регулирование с обеспечением подмеса из «обратки». Протяженность уложенных труб «тёплого пола» может многократно превосходить длину высокотемпературных контуров, то есть уровень гидравлического сопротивления также будет значительно выше.

Бгвс – этой аббревиатурой отмечен бойлер косвенного нагрева, который обеспечивает работу автономной системы горячего водоснабжения. И вновь – совершенно иные требования к обеспечению циркуляции через него теплоносителя. Кроме того, управление нагревом воды в бойлере чаще всего производится именно включением и отключением этой циркуляции.

Даже у неопытного в подобных вопросах читателя должно возникнуть закономерное сомнение – а сможет ли со всей этой разносторонней системой справиться единственный насос? По всей видимости – нет. Даже если приобрести модель повышенной производительности, проблема не решится. Кроме того, это негативно скажется и на работе котла – завышать параметры допустимого расхода и давления, заложенные производителем – это значит снижать долговечность дорогостоящего оборудования.

Кроме того, каждый из подключенный контуров отличается еще и своей собственной производительностью и необходимым напором. То есть согласованности в одновременном функционировании – не будет.

Казалось бы — выход очевиден – снабдить каждый из контуров «персональным» циркуляционным насосом, который по своим характеристикам отвечал бы специфическим требованиям конкретного участка системы.

Но, оказывается, такая мера вовсе не решает вопроса. Даже наоборот – различия в параметрах отдельных контуров еще более усугубляют разбалансированность подобной схемы, и немалые проблемы могут возникнуть уже в иных проявлениях.

Чтобы все контуры работали корректно, требуется точнейшая согласованность всех установленных циркуляционных насосов. А этого достичь невозможно хотя бы из тех соображения, что в подобных системах с количественным и качественным регулированием уровня нагрева текущая производительность и напор – величины переменные.

Например, в работе системы наблюдается определенная стабильность. Но в какой-то момент на одном из контуров теплого пола достигнут максимальный нагрев. Отрегулированный термостатический клапан перекрывает до минимума или даже полностью закрывает поступление теплоносителя извне, из коллектора, а циркуляция осуществляете по замкнутому кругу. Другой похожий пример – из системы горячего водоснабжения произведен забор разогретой воды, вместо нее в емкость поступила холодная, и насос этого контура автоматически запущен, чтобы восполнить падение температуры в бойлере.

Любая из этих или подобных им ситуаций обязательно приведет к взаимному влиянию на другие контуры. Это может выражаться в скачках напора, в появлении «паразитных» потоков, в превышении допустимых температур на «тёплых полах», в полном запирании отдельных контуров и т.п. Варианты могут быть разные, но однозначно – негативные. В любом случае система становится малоуправляемой.

Насос, стоящий в обвязке котла (Нк), на котором в первую очередь будет сказываться вся эта «раздерганность» системы, вряд ли прослужит долго. А что еще хуже – подобные скачки будут вызывать абсолютно не нужные частые циклы запуска и остановки самого котла, что значительно снизит его эксплуатационный ресурс, заложенный производителем.

Коллектор выполняет роль разделителя гидравлических систем каждого из контуров системы. А если еще «предоставить автономию» и контуру котла? То есть прийти к такому положению, при котором котел создавал необходимый объем разогретого теплоносителя, но каждый из контуров мог бы забирать ровно столько, сколько требуется в текущий момент.

Это – вполне выполнимая задача, если выделить из общей схемы «малый» котловой контур. Именно такую функцию и выполняет гидравлический разделитель, который именуется по-другому гидрострелкой (на схеме – ГС). Такое название, по всей видимости, за ней закрепилось по аналогии с железнодорожными стрелками – она способна осуществлять перенаправление потоков теплоносителя в нужный в настоящий момент направлении.

Устройство обычного гидравлического разделителя – чрезвычайно простое. Это небольшой резервуар круглого или прямоугольного сечения, заглушенный с торцов, в который врезаны пары патрубков – для подключения к котлу и отдельно – к коллектору (или непосредственно к контуру отопления).

По сути, образуется два (или больше) совершенно независимых контуров. Да, они взаимосвязаны по теплопередаче, но вот циркуляция в каждом из них поддерживается своя, оптимально подходящая для конкретных условий в текущий момент времени. То есть и расход (назовём его условно Q) теплоносителя, и создаваемый напор (N) – в каждом из разделенных контуров — свои.

Как правило, показатели производительности в контуре котла стабильны (Qк) – циркуляционный насос работает в заданном оптимальном режиме, наиболее «щадящем» для котельного оборудования. Сечение самого разделителя обеспечивает минимальное гидравлическое сопротивление в «малом» контуре, что делает циркуляцию в нем совершенно независимой от тех процессов, которые происходят в данный момент в других отделах системы отопления. Такой режим работы котла, без скачков давления, без многократных частых циклов пуска и остановки – это залог его многолетней безаварийной эксплуатации.

Возможно, вас заинтересует информация о том, что собой представляют радиаторы отопления биметаллические

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).

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).

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.

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.

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.

Возможно, вас заинтересует информация о том, что собой представляет байпас в системе отопления

Основные параметры гидравлического разделителя

Итак, мы увидели, что принципиальная конструкция гидравлического разделителя – чрезвычайно проста. Правда, речь велась и будет в основном вестись далее о «классической» компоновке этого элемента системы – вертикальный цилиндр в боковыми патрубками. Дело в том, что в ассортименте магазинов и мастеров-умельцев нередко встречаются и более сложные модели, например, сразу объединенные с коллектором. Правда, это никак не меняет ни принципа работы, ни основных размерных пропорций разделителя.

Несмотря на простоту устройства, параметры гидравлического разделителя все равно должны отвечать определенным требованиям. И если мастеровитый хозяин дома, имеющий неплохие слесарные и сварочные навыки, соберется самостоятельно изготавливать гидрострелку, ему следует знать, от чего отталкиваться.

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

«Классическая» компоновка обычной гидрострелки базируется на «правиле трех диаметров». То есть диаметр патрубков – втрое меньше диаметра главного цилиндра разделителя. Патрубки располагаются диаметрально противоположно, а их размещение по высоте гидрострелки также привязано к базовому диаметру. Понятнее это показано на схеме ниже:

Практикуется и некоторое изменение расположения патрубков – своеобразной «лесенкой». В этом случае схема приобретает следующий вид:

Это изменение направлено в основном на более эффективное удаление газа и нерастворимого осадка. При движении по трубе подачи небольшое изменение направления потока теплоносителя зигзагообразно вниз способствует более качественному удалению пузырьков газа. На обратном потоке, наоборот, ступенька вверх, и это облегчает удаление твердых включений. А кроме того, такое расположение способствует лучшему смешению потоков.

А откуда взялись эти пропорции? Они выбраны с тем расчётом, чтобы обеспечить скорость вертикального потока (восходящего или нисходящего) в диапазоне от 0,1 до 0,2 метров в секунду. Превышать этот порог – нельзя.

Чем меньше скорость вертикального потока – тем эффективнее будет сепарация воздуха и шлама. Но это даже не главная причина. Чем медленнее перемещение – тем качественнее, полноценнее происходит смешивание потоков с разной температурой. В итоге по высоте гидрострелки образуется температурный градиент, что тоже можно «поставить на службу».

Если система отопления включает контуры с разным температурным режимом, то есть смысл применить даже гидрострелку, которая станет выполнять роль коллектора, причем на разных парах патрубков будет свой температурный напор. Это значительно снизит нагрузку на термостатические устройства, сделает всю систему более управляемой, эффективной и экономичной.

Для любителей самостоятельного изготовления – ниже расположена рекомендуемая схема сборки подобной гидрострелки с тремя разнотемпературными выходами на контуры отопления. Чем ближе пара патрубков к центру, тем меньше температурный напор в трубе подачи, и тем меньше разница температур в подаче и обратке. Например, для радиаторов оптимальный режим – 75 градусов в подаче с разницей Δt = 20 ºС, а для теплых полов будет достаточно 40÷45 с Δt = 5 ºС.

Если просматривать публикации про системы отопления, то можно заметить, что используются и гидравлические разделители горизонтального расположения. В таких вариантах, конечно, уже и речи не идет о сепарации воздуха или шлама. А расположение патрубков может существенно отличаться – для эффективной конвекции теплоносителя часто применяются схемы даже во встречным направлением потоков «малого» и отопительного контура. Несколько подобных примеров приведено на иллюстрации:

При желании можно изготовить и такой гидравлический разделитель, например, из соображений более компактного размещения оборудования в котельной. Встречное направление потоков, кстати, дает возможность несколько уменьшить диаметр труб. Но при этом должны соблюдаться некоторые требования к конструкции:

— Между патрубками одного контура (неважно, какого), должно соблюдаться расстояние не менее 4d.

— При применении первого правила следует иметь в виду то, что если входные патрубки имеют диаметр менее 50 мм (а так случается очень часто), то в любом случае расстояние не должно быть менее 200 мм.

Завершая рассмотрение вопроса конструкции гидравлической стрелки, можно добавить следующее. Домашние умельцы зачастую изготавливают такие устройства даже из полипропиленовых труб. При этом они отступают от «канонов» компоновки, и выполняют разделитель, например, в форме решетки. При таком подходе вполне можно изготовить гидрострелку и из труб диаметром в 32 мм. Правда, по части качества смешения подобная конструкция будет уступать однокорпусной.

Можно встретить и совсем «экзотические» конструкции. Так, один из мастеров в качестве гидрострелки установил две секции обычного чугунного радиатора отопления. Нет слов – с задачей гидравлического разделения потока такое устройство вполне справится. Но подобный подход потребует еще и очень надежной термоизоляции устройства, иначе на нем проявятся совершенно непродуктивные теплопотери.

Возможно, вас заинтересует информация о том, как промыть систему отопления в многоквартирном доме

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.

Перейти к расчётам

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

Источник: otoplenie-expert.com

Гидрострелка: принцип работы, назначение и расчеты

Чем естественная вентиляция лучше искусственной?

Рулонные шторы на пластиковые окна. Фото и варианты установки

Что такое гидрострелка в системе отопления? Гидравлический и температурный буфер, который обеспечивает процессы корреляции температур подачи/обратки и упорядоченный максимальный проток теплоносителя, называют гидрострелкой. Статья на тему: «Гидрострелка: принцип работы, назначение и расчеты» раскрывает сущность гидравлического разделения контуров отопления.

Гидрострелка необходима для осуществления гидродинамической балансировки в системе отопления

1 Зачем нужна гидрострелка в системе отопления?
2 Устройство гидрострелки отопления
3 Дополнительные функции гидрострелок
4 Принцип работы гидрострелки в системе отопления частного дома
5 Методы расчета гидрострелки в системе отопления частного дома
6 Совмещение коллектора отопления с гидрострелкой

Зачем нужна гидрострелка в системе отопления?

Объяснить, для чего нужна гидрострелка для отопления, очень просто. Процессы разбалансировки теплоснабжения знакомы владельцам частных домов. Современный котел имеет меньший по объему контур, чем циркуляционный расход потребителя. Работа гидрострелки отопления позволяет отделить гидравлический контур теплогенератора от вторичной цепи, повысить надежность и качество системы.

Ответом на вопрос: «Для чего нужна гидрострелка в системе отопления?», служит список достоинств отопления с гидравлическим терморазделителем:

разделитель — обязательное условие производителя оборудования для гарантии технического обслуживания на котел мощностью 50 кВт и более, или теплогенератора с чугунным теплообменником;
узел обеспечивает максимальный проток с ламинарным течением теплоносителя, поддерживает гидравлический и температурный баланс системы отопления;
параллельное подключение гидрострелки отопления и контура потребителей создает минимальные потери давления, производительности и тепловой энергии;
коленное расположение патрубков подачи-обратки обеспечивает температурный градиент вторичных контуров;

Схема движения теплоносителя в коллекторе с гидрострелкой

оптимальный подбор и расчет гидрострелки для отопления защищает котел от разницы температур подачи-обратки, предохраняет оборудование от теплового удара, выравнивает циркуляционный объем водяных потоков в первичном и второстепенном контуре;
узел повышает КПД котла, позволяет вторичную циркуляцию части теплоносителя в котловом контуре, экономит электроэнергию и топливо;
подмес сохраняет постоянный объем котловой воды;
при экстренной необходимости разделитель компенсирует дефицит расхода во второстепенном контуре;
полый разделитель снижает влияние насосов, обладающих различной мощностью квт, на вторичные контуры и котел;
дополнительные функции гидроразделителя — уменьшает гидравлическое сопротивление, формирует условия для сепарации растворенных газов и шлама.

В многоконтурных системах отопления использование гидрострелки обязательно для сбалансированной работы

Принцип работы гидрострелки отопления позволяет стабилизировать гидродинамические процессы в системе. Своевременное удаление механических примесей из теплоносителя продлит срок службы насосов, вентилей, счетчиков, датчиков, отопительных приборов. Разделяя потоки (контур теплогенератора и независимый контур потребителя), гидрострелка обеспечивает максимальное использование теплоты сгорания топлива.

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.

Гидравлическая стрелка «Meibes»

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.

На фото изображена модель гидрострелки для отопления в разрезе:

Устройство гидрострелки — вид в разрезе

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.

Принцип работы коллектора с гидрострелкой на 3 контура отопления

Принцип работы гидрострелки в системе отопления частного дома

Поток теплоносителя проходит разделитель со скоростью 0,1-0,2 м/с. Котловой насос разгоняет горячую воду до 0,7-0,9 м/с. Рекомендованный скоростной режим дает представление о том, для чего нужна гидрострелка для отопления.

Изменение объема и направления движения гасит скорость водяных потоков при минимальной потере тепловой энергии в системе. Ламинарное движение потока приводит к тому, что гидравлическое сопротивление внутри корпуса практически отсутствует. Буферная зона разделяет котел и цепь потребителя. Насос каждого из отопительных контуров работает автономно, не нарушая гидравлический баланс.

Принцип работы гидрострелки в схеме отопления с 4-х ходовым смесителем

Схемы гидрострелки для отопления (режим работы):

Нейтральный режим работы гидроразделителя, при котором напор, расход, температура и тепловая энергия подачи — обратки соответствуют расчетным параметрам системы. Насосное оборудование обладает достаточной суммарной мощностью. Ламинарное движение потока в гидрострелке обеспечивает процессы деаэрации и осаждения взвешенных частиц.

Нейтральный режим работы гидроразделителя

Схема отражает принцип работы гидрострелки отопления, при котором котел не обладает достаточной мощностью, чтобы обеспечить расход во второстепенном контуре. Дефицит расхода приводит к подмесу холодного теплоносителя. Разница температур подачи/обратки приводит к срабатыванию термодатчиков. Автоматика выведет теплогенератор на максимальный режим горения, однако потребитель не получает достаточного количества теплоты. Система отопления разбалансирована, возникает угроза теплового удара.

Если котел не обладает достаточной мощностью, чтобы обеспечить расход во второстепенном контуре, возникает угроза теплового удара

Объемный поток первичного контура больше, чем расход теплоносителя зависимой цепи. Вариант, при котором котел функционирует в оптимальном режиме. При розжиге агрегата или параллельном отключении насосов вторичных контуров, теплоноситель циркулирует через гидрострелку по первичному (малому) контуру. Температура обратки, которая поступает в котел, выравнивается подмесом из подачи. Достаточный объем теплоносителя поступает потребителю.

Объемный поток первичного контура больше, чем расход теплоносителя зависимой цепи — котел функционирует в оптимальном режиме

Обязательное условие: производительность, которой обладает циркуляционный насос первичного (котлового) контура на 10% больше, чем суммарный максимальный напор насосов во второстепенном контуре.

Методы расчета гидрострелки в системе отопления частного дома

Как рассчитать гидрострелку системы отопления частного дома самостоятельно? Можно вычислить необходимые размеры по формулам или подобрать диаметр по правилу «3D».

Формула определяет диаметр (D) по максимальной пропускной способности гидравлического разделителя (расчеты по паспортным данным на котел):

Формула определяет диаметр гидрострелки по мощности теплогенератора. ?T разница температур подачи/обратки — 10°C:

Диаметр патрубка, входящего в гидрострелку или распределительный коллектор:

Источник: lucheeotoplenie.ru

Разделение гидравлических потоков

Гидрострелку для отопления чаще называют гидравлическим разделителем. Отсюда становится понятным, что эта система предназначена для внедрения в схемы отопления.

В отоплении предполагается использование нескольких контуров, например, таких как:

линии с группами радиаторов;
система тёплого пола;
горячее водоснабжение через бойлер.

При отсутствии гидрострелки для такой системы отопления придётся либо делать тщательно просчитанный проект каждого контура, либо оснащать каждый контур индивидуальным циркуляционным насосом.

Но даже в этих случаях нет полной уверенности достижения оптимального баланса.

Между тем решается задача просто. Необходимо всего лишь применить гидравлический разделитель в схеме – гидрострелку. Таким образом, все входящие в систему контуры будут оптимально разделены без риска гидравлических потерь в каждом из них.

Гидрострелка – название «обиходное». Правильному наименованию соответствует определение – «гидравлический разделитель». С конструктивной точки зрения устройство выглядит куском обычной полой трубы (круглого, прямоугольного сечений).

Оба торцевых среза трубы заглушены металлическими блинами, а по разным сторонам корпуса имеются входные/выходные патрубки (по паре на каждой стороне).

Традиционно завершение монтажных работ по устройству системы отопления является началом следующего процесса – тестирования. Созданная конструкция сантехники заполняется водой (Т = 5 – 15°С), после чего запускается отопительный котёл.

До того момента, пока теплоноситель не прогрет до требуемой температуры (заданной программой котла), водяной поток «крутится» циркуляционным насосом первичного контура. Циркуляционные насосы второстепенных контуров не подключены. Теплоноситель направлен по гидрострелке от горячей стороны к холодной (Q1 > Q2).

При условии достижения теплоносителем заданной температуры, активируются второстепенные контуры системы отопления. Потоки теплоносителя основного и второстепенных контуров выравниваются. Гидрострелка в таких условиях функционирует только как фильтр и отводчик воздуха (Q1 = Q2).

Если какая-то часть (например, контур теплых полов) отопительной системы достигает заданной точки прогрева, отбор теплоносителя второстепенным контуром временно прекращается. Циркуляционный насос отключается автоматикой, а поток воды направляется через гидрострелку от холодной стороны на горячую (Q1 < Q2).

Расчётные параметры гидрострелки

Главным опорным параметром для расчёта является скорость теплоносителя на участке вертикального движения внутри гидрострелки. Обычно рекомендуемое значение не более 0,1 м/сек, при любом из двух условий (Q1 = Q2 или Q1 < Q2).

Малая величина скорости обусловлена вполне разумными выводами. При такой скорости находящийся в составе водяного потока мусор (шлам, песок, известняк и т.п.) успевает оседать на дно трубы гидрострелки. К тому же за счёт низкой скорости успевает формироваться необходимый температурный напор.

Малая скорость передачи теплоносителя способствует лучшему отделению воздуха от воды для последующего вывода через воздухоотводчик гидравлической системы разделения. В общем, стандартный параметр выбран с учётом всех значимых факторов.

Для расчётов часто используется так называемая методика трёх диаметров и чередующихся патрубков. Здесь конечный расчётный параметр – значение диаметра разделителя.

Исходя из полученного значения, вычисляются все иные требуемые значения. Однако чтобы узнать размер диаметра гидроразделителя, нужны данные:

по расходу на первом контуре (Q1);
по расходу на второстепенном контуре (Q2);
скорость вертикального тока воды по гидрострелке (V).

По сути, эти данные для расчёта всегда имеются.

К примеру, расход на первом контуре составляет 50 л/мин. (из технической характеристики насоса 1). Расход на втором контуре равен 100 л/мин. (из технической характеристики насоса 2). Значение диаметра гидрострелки вычисляется формулой:

где: Q – разница расходов Q1 и Q2; V – скорость вертикального протока внутри стрелки (0,1 м/сек.), π – постоянная величина 3,14.

Между тем диаметр гидравлического разделителя (условный) допустимо выбирать, пользуясь таблицей примерных стандартных величин.

Параметр высоты для устройства разделения тепловых потоков не критичен. Фактически высоту трубы можно брать любую, но с учётом уровней подвода входящих/исходящих трубопроводов.

Схемное решение по сдвигу патрубков

Классический вариант гидравлического разделителя предполагает создание патрубков симметрично расположенных относительно один другого. Однако практикуется также схемный вариант несколько иной конфигурации, где патрубки располагаются несимметрично. Что это даёт?

Как показывает практическое применение несимметричных схем, в этом случае происходит более эффективное отделение воздуха, а также достигается лучшая фильтрация (отстой) взвешенных частиц, присутствующих в теплоносителе.

Количество соединений на гидрострелке

Классическая схемотехника определяет подвод четырёх трубопроводов на конструкцию гидравлического разделителя. Отсюда неизбежно появляется вопрос о возможности увеличения числа входов/выходов. В принципе, такой конструктивный подход не исключается. Однако эффективность схемы снижается с увеличением числа подводов/отводов.

Рассмотрим возможный вариант с большим количеством патрубков в отличие от классики и сделаем анализ работы гидравлической разделительной системы для таких условий монтажа.

В данном случае тепловой поток Q1 полностью поглощается тепловым потоком Q2 для состояния системы, когда величина расхода для этих потоков фактически равноценна:

Q1=Q2.

В том же состоянии системы тепловой поток Q3 по значению температуры приблизительно равен средним значениям Тср., протекающим по линиям обратки (Q6, Q7, Q8). В то же время отмечается незначительная разница температур в линиях с Q3 и Q4.

Если тепловой поток Q1 становится равным по тепловой составляющей Q2+Q3, отмечается распределение температурного напора в следующей зависимости:

Т1=Т2, Т4=Т5,

тогда как

Т3= Т1+Т5/2.

Если же тепловой поток Q1 становится равным сумме тепла всех остальных потоков Q2, Q3, Q4, в таком состоянии уравниваются все четыре температурных напора (Т1=Т2=Т3=Т4).

При таком положении дел на многоканальных системах (более четырёх) отмечаются следующие факторы, оказывающие негативное влияние на работу устройства в целом:

сокращается естественная конвекция внутри гидравлического разделителя;
снижается эффект естественного смешивания подачи с обраткой;
общая эффективность системы стремится к нулю.

Получается, что отход от классической схемы с увеличением числа отводных патрубков практически полностью нивелирует рабочее свойство, каким должна обладать гирострелка.

Гидравлический разделитель без фильтра

Конструкция стрелки, где исключается присутствие функций воздухоотделителя и фильтра-отстойника, тоже несколько отходит от принятого стандарта. Между тем на такой конструкции можно получить два потока с разными скоростями движения (динамически независимые контуры).

Например, есть тепловой поток контура котла и тепловой поток контура отопительных приборов (радиаторов). Нестандартной конструкцией, где перпендикулярное направление потоков, скорость потока второстепенного контура с приборами нагрева значительно возрастает.

По контуру котла, напротив, движение замедлено. Правда это чисто теоретический взгляд. Практически необходимо испытывать в конкретных условиях.

Чем полезна гидрострелка?

Необходимость применения классической конструкции гидравлического разделителя очевидна. Более того, на системах с котлами внедрение этого элемента становится обязательным действием.

Установка гидрострелки в систему, обслуживаемую котлом, обеспечивает стабильность потоков (расхода теплоносителя). В результате полностью устраняется риск возникновения гидроударов и скачков температуры.

Для любой обычной водяной отопительной системы, сделанной без гидравлического разделителя, отключение части линий неизбежно сопровождается резким подъёмом температуры контура котла по причине малого расхода. В то же время имеет место возврат сильно охлаждённого обратного потока.

Появляется риск образования гидроударов. Такие явления чреваты быстрым выходом котла из строя и значительно сокращают срок службы оборудования.

Для бытовых систем в большинстве случаев удачно подходят пластиковые конструкции. Этот вариант применения видится более экономным по установке.

К тому же использование фитингов делает возможным производить монтаж системы из полимерных труб и подключение пластиковых гидрострелок без сварки. С точки зрения обслуживания подобные решения также приветствуются, так как гидравлический разделитель, установленный на фитингах легко снять в любой момент.

Выводы и полезное видео по теме

Видео о практическом применении: когда возникает необходимость в установке гидрострелки, а когда она не нужна.

Значимость гидрострелки в распределении тепловых потоков переоценить сложно. Это действительно необходимое оборудование, которое следует устанавливать на каждой системе индивидуального отопления и ГВС.

Главное – правильно рассчитать, спроектировать, изготовить устройство – гидравлический разделитель. Именно точный расчёт позволяет добиваться максимальной отдачи от устройства.

Пишите, пожалуйста, комментарии в находящемся ниже блоке, публикуйте фото по теме статьи, задавайте вопросы. Расскажите о том, как оснащали систему отопления гидрострелкой. Опишите, как изменилась работа сети после ее установки, какие плюсы приобрела система после включения этого устройства в схему.

Источник: sovet-ingenera.com