Что такое гидрострелка (гидравлический разделитель) в системе отопления

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.

Два конструктивных вида гидрострелок, на которые обычно проводятся расчёты: 1 – по трём диаметрам; 2 – по чередованию патрубков. Независимо от принятия той или иной методики, базовые параметры расчётов всегда типичные – расход теплоносителя по контурам и параметр скорости

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:

Формула для расчёта диаметра трубы гидрострелки в зависимости от параметров расхода теплоносителя (расход по характеристикам насоса) и скорости вертикального протока

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.

Как устроена?

Хотя гидрострелка очень важна в отопительной системе, ее устройство и конструкция достаточно просты. Это фрагмент круглой или квадратной трубы, в котором есть два отверстия со стороны котла и такое же количество отверстий со стороны системы отопления. Чтобы гидравлический разделитель не засорялся, он может быть оборудован фильтрами-сеточками, которые задерживают сор, образованный в теплоносителе. Через определенный период времени сеточки могут забиться и их необходимо будет очищать.

Используя данное приспособление, можно разделить гидравлические системы отопительного агрегата и самой отопительной системы. Причем гидравлический разделитель допускается применять с коллектором на четыре, три, два контура и с одним котлом ветки. Контур отопительной системы и котла получают свой гидравлический режим.

Выбирая гидрострелку, нужно понимать ее принцип работы и преимущества, которыми он обладает:

  • обеспечивает хорошую производительность, минимальные потери давления и производительности;
  • создает гидравлический баланс и необходимый температурный режим;
  • служит защитой от теплового удара;
  • экономит энергоноситель;
  • понижает гидравлическое сопротивление.

Клапан для отвода воздуха выводит пузырьки кислорода из устройства, тем самым уберегая остальное оборудование от коррозии, продлевая его срок использования и обеспечивая ему стабильную работу. То же касается и фильтров, задерживающих мусор.

Внутри гидравлического разделителя предусмотрено устройство с перфорированными перегородками. Они необходимы для разделения внутреннего пространства пополам для того, чтобы не создавалось лишнее сопротивление.

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.

Схематическое изображение гидрострелки и ее места в системе отопления

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.

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. 

Возможные режимы работы системы отопления с гидроразделителем

Второй режим работы гидрострелки — когда расход отопительных контуров больше мощности котлового насоса (средний рисунок). Эта ситуация опасна для системы и допускать ее нельзя. Она возможна, если 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. 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.

При наличии двух одновременно работающих котлов (в каскаде) гидрострелка — лучший вариант

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.

Установка гидрострелки оправдана при следующих условиях:

  • 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).

Пример системы отопления с гидрострелкой

Что такое гидрострелка в системе отопления

Гидрострелка

(гидравлический разделитель, гидравлическая стрелка) – часть отопительной системы, с помощью которой проводят стыковку отопительных контуров. Она обеспечивает наименьший перепад давления между ними, что делает возможным отключение одного без потери давления в остальных. Иначе говоря, гидрострелка для отопительной системы убирает влияние насосов потребителей тепла на циркуляционные насосы источника тепла и в обратном порядке.

К тому же, гидрострелка применяется для гидродинамической балансировки теплоснабжения. Этот незатейливый прибор играет важную роль во всей отопительной системе жилья. Гидравлический разделитель препятствует образованию теплового удара в чугунных теплообменниках и котлах.

Некоторые изготовители котлов включают в документ о техническом обслуживании пункт о монтаже гидрострелки для отопления. Без ее использования покупатель лишается гарантии на прибор (к примеру, на газовый котел напольного типа).

Гидрострелку для систем отопления балансируют гидродинамические параметры системы. Таким образом, стопроцентно исключается взаимное влияние различных тепловых контуров друг на друга, что приводит их к работе без сбоев и сохранению заданных параметров и режимов.

Помимо вышеописанных возможностей гидрострелка для отопительных систем также может производить очистку теплоносителя от примесей, например, от песка или ржавчины (для этого необходимо верно рассчитать параметры). Кроме того, гидравлический разделитель удаляет из него и воздух, а это, в свою очередь, продлевает срок службы металлических деталей, так как замедляется их окисление. Увеличение срока эксплуатации запорной арматуры, насосов, датчиков, радиаторов и теплообменника напрямую влияет на надежность и долговечность всей системы отопления.

Гидравлическая стрелка выполняет следующие функции:

  1. Функция поддержки гидробаланса в системе отопления. Исключение влияния одного контура на гидравлические характеристики остальных при включении и отключении.
  2. Функция сохранения чугунных теплообменников котлов. Эксплуатация гидрострелки для систем отопления оберегает теплообменники от резких скачков температуры, которые могут быть при первом запуске котла либо при ремонтных работах, когда отключают циркуляционный насос. Общеизвестно, что такие перепады негативно сказываются на чугунных аппаратах.
  3. Функция воздухоотводчика. Гидрострелка также нужна для выведения воздуха из отопительной системы. Для этих целей на ней монтируется патрубок в верхней ее части, предназначенный для монтажа автоматического воздухоотводчика.
  4. Функция заполнения и спуска теплоносителя. Подавляющая часть гидрострелок как промышленного, так и самостоятельного изготовления оборудованы сливными кранами, с помощью которых производится наполнение или слив теплоносителя из системы отопления.
  5. Функция очистки отопительной системы. В гидрострелке теплоноситель движется с пониженной скоростью. Таким образом, эта установка собирает разного рода грязь: накипь, ржавчину, песок, окалину, и так далее. Эти твердые фракции скапливаются в нижней ее части, что позволяет провести их удаление через сливной кран. Существуют модели гидрострелок, которые комплектуются магнитными уловителями для сбора металлического мусора.

Читайте материал по теме: Подмотка для труб: правила выбора и использования

Как устроена гидрострелка

По сути своей гидравлическая стрелка — это шунт, закорачивающий потоки подачи и обратки. Целью работы такого шунта является выравнивание температуры теплоносителя, а также его расхода в генерирующей и распределительной частях гидравлической системы отопления. Для получения реального эффекта от гидросепаратора требуется тщательный расчёт его внутреннего объёма и мест врезки патрубков. Однако большинство представленных на рынке устройств изготавливается серийно без адаптации под конкретную систему отопления.

Часто можно встретить мнение, что в полости колбы обязательно должны присутствовать дополнительные элементы, такие как рассекатели потока или сетки для фильтрации механических примесей или отделения растворённого кислорода. В реальности такие способы модернизации не демонстрируют сколь-нибудь значимой эффективности и даже наоборот: например, при засорении сетки гидрострелка полностью перестаёт работать, а вместе с ней и вся система отопления.

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.

Примерно такой можно рассматривать классическую конструкцию гидравлических разделителей, сделанных на базе круглых или прямоугольных труб. Простое, но эффективное решение, кардинально меняющее состояние отопительной системы с участием котла

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).

Натуральный вид изделий – гидравлических стрелок, выполненных из трубы прямоугольного сечения и круглой. Оба варианта показывают высокую эффективность. Однако гидрострелки на базе круглых труб всё-таки рассматриваются более предпочтительным вариантом

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).

Функциональная схема действия классической гидравлической стрелки для трёх разных режимов работы котла. Схема наглядно указывает распределение тепловых потоков для каждого отдельно взятого режима работы котельного оборудования

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).

Для чего нужна гидрострелка принцип работы, назначение и расчеты

Многие системы теплоснабжения в частных домовладениях отличаются разбалансировкой. Гидрострелка позволяет разделить контур отопительного агрегата и вторичный контур отопительной системы. Это позволяет повысить качество и надежность системы.

Особенности работы устройства

Выбирая гидрострелку, нужно внимательно изучить принцип работы, назначение и расчеты, а также узнать достоинства прибора:

  • разделитель необходим для гарантии выполнения технических характеристик;
  • устройство поддерживает температурный и гидравлический баланс;
  • параллельное подсоединение обеспечивает минимальные потери тепловой энергии, производительности и давления;
  • защищает котел от теплового удара, а также выравнивает циркуляцию в контурах;
  • позволяет сэкономить топливо и электроэнергию ;
  • сохраняется постоянный объем воды;
  • снижает гидравлическое сопротивление.

Функционирование прибора с четырех ходовым смесителем

Особенности работы гидрострелки позволяют нормализовать гидродинамические процессы в системе.

Полезная информация! Своевременное устранение примесей позволяет продлить срок службы счетчиков, отопительных приборов и вентилей.

Устройство гидрострелки отопления

Прежде, чем купить гидрострелку для отопления нужно разобраться в устройстве конструкции.

Внутреннее устройство современного оборудования

Гидроразделитель представляет собой вертикальный сосуд из труб большого диаметра со специальными заглушками по торцам. Размеры конструкции зависят от протяженности и объема контуров, а также от мощности. При этом металлический корпус устанавливается на опорные стойки, а изделия небольшого размера крепятся на кронштейнах.

Подсоединение к отопительному трубопроводу производится с помощью резьбы и фланцев. В качестве материала для гидрострелки применяется нержавеющая сталь, медь или полипропилен. При этом корпус обрабатывается антикоррозийным веществом.

Обратите внимание! Изделия из полимера используются в системе с котлом мощностью 14-35 кВт. Изготовление подобного прибора своими руками требует профессиональных навыков

Дополнительные функции оборудования

Принцип работы, назначение и расчеты гидрострелки можно узнать и выполнить самостоятельно. В новых моделях присутствуют функции сепаратора, разделителя и регулятора температуры. С помощью терморегулирующего клапана обеспечивается градиент температур для вторичных контуров. Устранение кислорода из теплоносителя позволяет уменьшить риск эрозии внутренних поверхностей оборудования. Удаление лишних частиц увеличивает срок службы рабочего колеса.

Внутри устройства есть перфорированные перегородки, которые делят внутренний объем пополам. При этом не создается дополнительное сопротивление.

На схеме показано устройство в разрезе

Полезная информация! Для сложного оборудования требуется датчик температуры, манометр и линия для запитки системы.

Принцип работы гидрострелки в системах отопления

От скоростного режима теплоносителя зависит выбор гидрострелки. При этом буферная зона отделяет отопительную цепь и котел отопления.

Существуют следующие схемы подключения гидрострелки:

нейтральная схема работы, при которой все параметры соответствуют расчетным значениям. При этом конструкция обладает достаточной суммарной мощностью;

Использование контура теплого пола

определенная схема применяется, если котел не обладает достаточной мощностью. При недостатке расхода требуется подмес охлажденного теплоносителя. При разнице температур срабатывают термодатчики;

Схема системы отопления

объем потока в первичном контуре больше, чем расходование теплоносителя в второстепенной цепи. При этом отопительный агрегат функционирует в оптимальном режиме. При отключении насосов во втором контуре теплоноситель перемещается через гидрострелку по первому контуру.

Вариант использования гидрострелки

Производительность циркуляционного насоса должна быть на 10 % больше, чем напор насосов во втором контуре.

Особенности работы системы

В данной таблице продемонстрированы некоторые модели и их стоимость.

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.

Схема разделителя многоканального распределения тепловых потоков. Этот вариант позволяет обслуживать более объёмные системы, но при условии возрастания количества патрубков более четырёх, эффективность системы в целом резко снижается

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).

Многоканальная разделительная система на четыре входа/четыре выхода, довольно часто применяемая на практике. Для обслуживания отопительных систем частного хозяйства такое решение вполне удовлетворяет по технологическим параметрам и стабилизации работы котла

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.

Гидрострелка и её назначение

Гидрострелку для отопления несложно собрать самому, используя сварочный аппарат и отрезки труб необходимой длины. Для этого необходимо найти подходящий чертёж и подобрать материалы.

Мы рассмотрели принцип работы гидрострелки отопления – она просто распределяет теплоноситель по нескольким контурам. Её главная задача заключается в том, чтобы создать идеальные условия для работы вторичного и первичного контуров. Первичный контур включает в себя отопительный котёл с трубами, подключённый к гидрострелке. Вторичные контуры – это всё остальное. При равном давлении во всём контуре котёл работает в щадящем режиме – часть нагретого теплоносителя поступает в обратную трубу, что снижает нагрузку на источник тепла.

Если в системе стоит маломощный котёл, а отопление отличается высокой ёмкостью, создаются условия для подачи теплоносителя из обратной трубы в подающую, минуя котёл (частично). Оборудование в этом случае работает практически на износ – теплообменники могут прийти в негодность в самые сжатые сроки.

Равномерное распределение тепла

Идеально сбалансированное отопление – это равномерная температура во всём доме, равное давление во вторичных контурах и сбалансированная нагрузка на котёл. В этом случае задача гидрострелки проста – она «раздаёт» теплоноситель на несколько контуров, в каждом из которых установлен циркуляционный насос. Регулируя его производительность и подачу теплоносителя, можно добиться равномерной температуры во всём доме.

Самое важное – благодаря такому распределению в доме не останется холодных контуров, так как теплоноситель будет поступать в каждую трубу, а не только туда, куда проще.

Принцип работы гидрострелки

Балансировка по давлению

Дисбаланс в системе отопления может сказаться на стабильности её работы. Длинному контуру необходимо одно давление, более короткому – другое. То же самое относится к тёплым полам и бойлерам. Если бы в системе стоял один большой насос сразу на все контуры, в отдельных местах были бы перегрузки – может порвать трубы или теплообменник в накопительном водонагревателе. Гидрострелка распределит давление и позволит правильно сбалансировать все контуры.

Работа с несколькими котлами

Существуют системы отопления с двумя или даже тремя котлами (бывает и больше). Такие решения позволяют отапливать довольно большую площадь или использовать один из котлов в качестве резерва. Если используется не последовательное, а параллельное подключение оборудование, то это делается через гидрострелку. Заодно это способствует нейтрализации взаимного влияния вторичных контуров друг на друга.

Гидрострелка позволяет достичь баланса в системах отопления любой сложности. Два или три котла, пяти или семь контуров – степень может быть различной. Также раскрывается потенциал по расширению системы. Например, в будущем сюда можно подключить ещё один бойлер, полотенцесушитель, летнюю кухню с отдельным контуром отопления. Все эти работы могут выполняться даже на ходу, без остановки котельного оборудования с сохранением обогрева здания.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector