Содержание
Назначение и принцип действия гидравлической стрелки для отопления
Чтобы различные контуры, узлы и приборы в разветвленных сложных системах отопления работали слажено, нужны устройства, которые будут регулировать их работу. Гидрострелка для отопления позволяет объединить разрозненные контуры в единую систему и наладить бесперебойную работу. Гидравлический разделитель имеет простое устройство. Если рассмотреть принцип его работы, можно понять, в каких режимах работает гидрострелка и какие дополнительные возможности у нее есть. Не менее важно правильно выполнить расчет разделителя и совместить его с коллектором.
Что такое гидрострелка?
Если в многоконтурной сложной отопительной системе установить насосное оборудование значительной мощности, то даже оно не сможет справиться с разными условиями и параметрами функционирования сети. Такие несоответствия в работе разных контуров будут негативно влиять на работу нагревательного котла и сокращать сроки службы дорогого оборудования.
Разветвленные отопительные сети не могут работать слаженно по причине того, что у каждого контура своя производительность и напор. Но даже если каждый контур укомплектовать собственным циркуляционным насосом с учетом параметров магистрали, то проблема разрозненности системы только обострится. Это приведет к разбалансировке сетей, потому что у каждого отопительного контура будут свои параметры.
Для решения проблемы один общий котел должен подогревать требуемое количество теплоносителя, но каждый контур должен получать из коллектора требуемое ему количество подогретой жидкости. В этом случае функции разделителя гидравлической системы выполняет коллектор. Гидроразделитель нужен для выделения из общего контура котлового потока. Другое название гидроразделителя – гидрострелка или ГС (гидравлическая стрелка).
Такое название устройства произошло от аналогии с железнодорожной стрелкой. Как ж/д стрелка разводит поезда в нужном направлении, так и гидрострелка распределяет потоки теплоносителя по отдельным контурам. Внешне устройство напоминает отрезок трубы круглого или прямоугольного сечения с торцевыми заглушками. Приспособление соединяется посредством трубопровода с коллектором и котлом и имеет несколько патрубков в боковой части.
Как работает гидравлический разделитель?
Насос котельного оборудования разгоняет циркулирующий теплоноситель до скорости 0,7-0,9 м/с, но через гидравлический разделитель для отопления жидкость проходит 0,1-0,3 м в секунду. Снижение скорости потока происходит из-за изменения направления тока жидкости и ее объема, проходящего через определенный отрезок трубопровода. Но такое снижение скорости не сказывается на теплопотерях в контуре.
Гидравлическая стрелка имеет принцип работы, который основан на том, что внутри корпуса прибора практически отсутствует гидравлическое сопротивление ламинарного потолка жидкости. Это позволяет сохранить скорость движения теплоносителя и уменьшить тепловые потери сети. По сути, гидрострелка – это буферная зона, разделяющая нагревательный котел и потребительскую цепь. В итоге каждый насос может работать автономно, не вызывая разбалансировку гидравлического равновесия.
Режимы работы
Гидроразделитель в системе отопления может работать в трех режимах:
- В одном из режимов гидравлическая стрелка для систем отопления создает равновесие, при котором расход котлового контура такой же, как у всех подключенных к коллектору и гидрострелке отдельных контуров. В таком случае тепловой носитель проходит устройство в горизонтальном направлении и не задерживается в нем. При этом температура жидкости в отводящем и подающем патрубке одинаковая. Такой режим работы, когда гидрострелка практически не оказывает влияния на деятельность всей сети, встречается очень редко.
- При втором режиме работы суммарный расход во всех разрозненных контурах превышает количество теплоносителя, который выдает котел. Такие ситуации случаются, если все контуры одновременно расходуют максимальное количество нагретой жидкости. Иными словами спрос на теплоноситель значительно превышает возможности нагревательного оборудования. Благодаря гидрострелке разбалансировка и остановка системы не произойдет. В корпусе устройства образуется восходящий по вертикали поток жидкости, обеспечивающий подмес горячего носителя из малого котлового контура.
- Есть еще один режим, в котором термострелка на отопление функционирует в большинстве случаев. В таком режиме общий расход на коллекторе меньше, чем потребление нагретой воды в малом контуре. Иными словами, предложение превышает спрос всех разрозненных контуров. Разбалансировки системы удается избежать, потому что в термострелке формируется нисходящий по вертикали поток. Благодаря ему лишний объем жидкости сбрасывается в обратку.
Дополнительные функции гидрострелки
Благодаря особому принципу работы гидравлического разделителя в системе отопления устройство может иметь дополнительные возможности:
- Когда жидкость попадает в корпус разделителя, ее скорость немного снижается, что способствует сбору на дне нерастворимых примесей. Они содержатся в любом теплоносителе. Чтобы периодически сливать собравшийся осадок, снизу на корпусе агрегата установлен кран.
- Также благодаря уменьшению скорости тока теплоносителя из воды легко выделяются пузырьки воздуха. Скопившиеся в верхней части корпуса газы легко выводятся через автоматический воздухоотводчик, который установлен в этом месте. В таком случае гидрострелка выполняется функции сепаратора. Удаление скопившихся газов важно делать сразу после выхода теплоносителя из нагревательного оборудования, ведь при нагревании воды газообразование усиливается.
- В сетях с чугунными котлами гидроразделитель выполняется функции дополнительного защитного оборудования. Благодаря этому устройству в теплообменник котла не попадает очень холодная вода, которая может привести к трещинообразованию и поломке нагревателя.
Устройство гидрострелки
В продаже есть гидроразделители разной формы и размера. В любом случае устройство гидрострелки максимально простое. Независимо от конфигурации и габаритов прибора его конструкция соответствует определенным принципам. Также в продаже есть универсальные модели, объединяющие в себе коллектор и разделитель.
Стоит знать! Классическая гидрострелка конструируется с учетом правила «3-х диаметров». При определении диаметра берут внутреннее сечение без учета толщины стенок.
Разделитель имеет цилиндрический корпус, от которого отходят несколько патрубков. При желании его можно изготовить самостоятельно. Обычно гидроразделитель устанавливается вертикально, но это не обязательно. Такое расположение является классическим, потому что при вертикальной установке проще отводить газы и удалять нерастворимый осадок. В большинстве случае это сварная конструкция из металлических труб. Но такое устройство можно сделать из отрезков медных или полипропиленовых труб.
Расчет гидроразделителя для отопительных систем
При расчете гидрострелки для отопления учитывают расход теплоносителя и необходимую тепловую мощность контура. При проведении расчетов также важно учитывать теплоемкость циркулирующей жидкости, а также разницу температур носителя в трубах отведения и подачи. Обычно для расчета используют следующую формулу, позволяющую определить диаметр гидроразделителя:
Как совмещается коллектор с гидрострелкой?
Для устройства системы отопления небольшого частного дома используется нагревательное оборудование со встроенным насосом. Если к котельному агрегату подсоединяются вторичные контуры, то требуется провести установку гидрострелки в системе отопления. Для подключения отопительных контуров построек с площадью, превышающей 150 м², используют специальные гребенки, а не обычный гидроразделитель, который в таком случае получится очень громоздким.
При устройстве отопительной магистрали сначала подключают гидрострелку, а потом распределительный коллектор. Это приспособление состоит из двух отдельных частей, соединенных перемычками. Количество парных патрубков будет таким же, как и число контуров, то есть для каждого контура понадобится по паре патрубков.
Благодаря распределительной гребенке ремонт и эксплуатация отопительных сетей упрощаются. Удобно и то, что запорная и регулирующая арматура расположены в одном месте. Коллектор имеет увеличенный диаметр, что способствует равномерному распределению теплоносителя по контурам.
Гидравлический модуль состоит из коллектора и гидроразделителя. Такая компактная конструкция не занимает много места, что очень важно в небольшой котельной.
Для устройства обвязки используется несколько монтажных выпусков:
- в самом верху расположены выпуски для радиаторного высоконапорного контура;
- в нижней части установлены патрубки для подключения низконапорного контура обогрева полов;
- с одной боковой стороны (напротив гидрострелки) установлен теплообменник.
Между подающим и обратным коллектором вмонтирован балансировочный клапан. За счет наличия регулирующей арматуры можно настроить нужное давление теплоносителя на самом дальнем контуре и отрегулировать поток. Балансировочные клапаны позволяют более равномерно распределять потоки теплоносителя для удовлетворения спроса каждого контура.
Прежде чем самостоятельно сконструировать гидроразделитель, проводят необходимые расчеты, делают чертежи и схемы. Подобная работа под силу только мастеру, разбирающемуся в теплотехнике и имеющему необходимые навыки монтажных работ.
Гидрострелка для отопления: назначение + схема установки + расчеты параметров
Отопительные системы в современном их виде – это сложные сооружения, оснащённые разным оборудованием. Их эффективная работа сопровождается оптимальной балансировкой всех входящих в их состав элементов. Гидрострелка для отопления призвана обеспечивать баланс. С ее принципом действия стоит разобраться, согласны?
Мы расскажем о том, как работает гидравлический разделитель, какими преимуществами обладает оснащенный им отопительный контур. В представленной нами статье описаны правила установки и подключения. Приведены полезные рекомендации по эксплуатации.
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.
| Величина мощности котла, кВт | Входной патрубок, мм | Диаметр гидрострелки, мм |
| 70 | 32 | 100 |
| 40 | 25 | 80 |
| 25 | 20 | 65 |
| 15 | 15 | 50 |
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,
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 https://dizain-vannoy.ru/sistema-otopleniya/sistemy-otopleniya/vodyanoe/gidrostrelka-dlya-otopleniya.html
Источник https://sovet-ingenera.com/santeh/razvodka/gidrostrelka-dlya-otopleniya.html
Источник
Источник
