Оглавление
Гидрострелка: принцип работы, назначение и расчеты
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
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.
Важно! Модели из полимера применяют в системе, которую отапливает котел мощностью от 13 до 35 кВт. Гидравлические разделители из полипропилена не используют для теплогенераторов, которые работают на твердом топливе. Изготовление гидрострелки своими руками из пропилена требует опыта и навыков работы с профессиональным слесарным и ручным электроинструментом.
Гидравлическая стрелка «Meibes»
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
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. ΔT разница температур подачи/обратки — 10°C:
- Диаметр патрубка, входящего в гидрострелку или распределительный коллектор:
| Обозначение | Расшифровка символа | Единица измерения |
| D | Диаметр корпуса гидрострелки | мм |
| d | Диаметр патрубка | мм |
| P | Максимальная мощность, которой обладает котел (паспортные данные котла) | кВт |
| G | Максимальный проток (пропускная способность, расход) через гидроразделитель за час | м3/час |
| π | Постоянное значение (3,14) | |
| ω | Максимальная вертикальная скорость теплоносителя через разделитель (0,2) | м/сек |
| ΔT | Разница температур подачи — обратки (паспортные данные котла) | °C |
| C | Теплоемкость воды (относительная единица) | Вт/(кг°C) |
| V | Скорость теплоносителя через вторичные контуры | м/с |
| Q | Максимальный расход в контуре потребителя | м3/ч |
Важно! Формулы, по которым производят расчет гидрострелки для отопления, получены эмпирическим путем. Диаметр входного патрубка в гидроразделитель соответствует диаметру выпуска котла.
- Определение параметров гидрострелки практическим методом:
Ориентировочный размер для небольших разделителей выбирают по диаметру входных (выпускных) патрубков. Расстояние между врезками составляет не менее 10 диаметров штуцера. Высота корпуса значительно превышает диаметр.
Коленчатую схему гидрострелки для отопления используют в подборе установки больших размеров. По «правилу 3d» диаметр корпуса составляет три диаметра патрубка. Расстояние 3d определяет пропорции конструкции.
Определение параметров гидрострелки по «правилу 3d»
- Распределение врезок по высоте колонны разделителя:
Если в системе не предусмотрен распределительный коллектор, то количество врезок в разделитель увеличивают. Трубопровод, соединяющий первый (котловой) контур с гидрострелкой, распределяют по высоте. Способ позволяет регулировать температурный градиент в динамике. Выполнение условия необходимо для качественного отбора теплоносителя вторичными контурами.
Схема врезки контуров системы отопления в обвязку котла
Небольшие дома обогревает котел, в который встроен насос. Вторичные контуры присоединяют к котлу через гидрострелку. Независимые контуры жилых домов с большой площадью (от 150 м2) подключают через гребенку, гидроразделитель будет громоздким.
Статья по теме:
Распределительный коллектор монтируют после гидрострелки. Устройство состоит из двух независимых частей, которые объединяют перемычки. По количеству вторичных контуров врезают попарно расположенные патрубки.
Распределительная гребенка облегчает эксплуатацию и ремонт оборудования. Запорная и регулирующая арматура системы теплоснабжения дома находится в одном месте. Увеличенный диаметр коллектора обеспечивает равномерный расход между отдельными контурами.
Применение гидрострелки убережет котел от теплового удара
Разделитель и компланарная распределительная гребенка образуют гидравлический модуль. Компактный узел удобен для стесненных условий небольших котельных.
Монтажные выпуски предусмотрены для обвязки звездочкой:
- низконапорный контур теплых полов подключают снизу;
- высоконапорный контур радиаторов — сверху;
- теплообменник — сбоку, на противоположной стороне от гидрострелки.
На рисунке представлена гидрострелка с коллектором. Схема изготовления предусматривает установку балансировочных клапанов между коллекторами подачи/обратки:
Схема гидрострелки с коллектором
Регулирующая арматура обеспечивает максимальный проток и напор на дальних от гидрострелки контурах. Балансировка снижает процессы неправильного дросселирование потока, позволяет добиться расчетной подачи теплоносителя.
Важно! Автономная система отопления относится к системам, работающим с высокой температурой среды под давлением (гидрострелка отопления частного дома в том числе).
Сделать гидрострелку отопления своими руками может специалист, обладающий достаточным запасом знаний в теплотехнике, опытом и навыками работы (электрогазосварка, слесарное дело, работа с ручным электроинструментом). Многочисленные интернет-сайты предлагают пошаговые инструкции по изготовлению гидрострелки для отопления, видео ролики также смогут помочь в этом процессе.
Размеры коллектора отопления с гидрострелкой
Теоретические знания помогут составить схемы и чертежи гидрострелки отопления, сделать индивидуальный заказ оборудования в специализированной организации, проконтролировать работу подрядчика.
Доверять изготовление ответственных узлов системы отопления непрофессионалам опасно для жизни и здоровья.
Следует помнить о том, что испорченное по вине владельца оборудование гарантийному ремонту и возврату не подлежит.
REMOO В ВАШЕЙ ПОЧТЕ
Источник: //remoo.ru/otoplenie/gidrostrelka-princip-raboty-naznachenie-i-raschety
Назначение и схемы установки гидрострелки для отопления
Отопительные системы в современном их виде — это сложные тепловые узлы, оснащённые разным оборудованием. Обеспечение эффективной работы таких узлов сопровождается оптимальной балансировкой всех входящих в их состав элементов.
Лучшим способом достижения баланса видится гидрострелка для отопления. Что это такое? Попробуем разобраться.
Разделение гидравлических потоков
Гидрострелку для отопления чаще называют гидравлическим разделителем. Отсюда становится понятным, что эта система предназначена для внедрения в схемы отопления, где 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 расчёт 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.
Как работает гидравлический разделитель
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 ГВС) 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
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
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.
Три диаметра и череда патрубков
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.
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?
Схема изготовления гидравлического разделителя, где патрубки вторичного контура несколько смещены относительно патрубков первичного контура.
По мнению изобретателей (и доказано практикой), этот вариант видится более продуктивным по фильтрации частиц и отделению воздуха
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.
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.
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).
Нестандартное конструктивное решение изготовления гидрострелки. Отличается от классики тем, что здесь нет функций фильтрации и вывода воздуха.
К тому же распределение тепловых потоков имеет схему перпендикулярного транспорта, чем достигается развязка по скорости
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 скачков температурного напора.
Примеры гидрострелок в классическом простом исполнении на базе пластиковых трубопроводов. Теперь такие конструкции можно встретить даже чаще, чем металлические.
Эффективность действия практически такая же как у металлических, но факт экономии на устройстве и внедрении в систему
Для любой обычной 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 пластиковых гидрострелок без сварки.
С точки зрения обслуживания подобные решения также приветствуются, так как гидравлический разделитель, установленный на фитингах легко снять в любой момент.
по теме
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.
Источник: //sovet-ingenera.com/santeh/razvodka/gidrostrelka-dlya-otopleniya.html
Гидрострелка: принцип работы, назначение и расчеты
Для того чтобы выровнять гидравлическое давление в системе отопления и уменьшить давление на котел используется гидравлический разделитель или, проще говоря, гидрострелка. Это устройство представляет собой отрезок трубы круглого или квадратного сечения, с приваренными к нему патрубками. Общий вид такого устройства можно увидеть на рисунке ниже.
Как выглядит гидрострелка для системы отопления
Как видно из рисунка, с одной и с другой стороны расположены патрубки для подсоединения труб от котла и от контуров системы отопления. Вверху обычно располагается автоматический клапан для сброса воздуха, а внизу –кран для сброса осадка из системы отопления.
Использование
Обычно гидравлический разделитель устанавливают в следующих случаях:
- Если в доме большая, мощная система отопления с большим количеством радиаторов, но при этом с небольшим водяным контуром отопительного котла. Если такая система работает без гидрострелки, то, во-первых, ее очень сложно отбалансировать, если вообще возможно, во-вторых, создается большая нагрузка на насос котла отопления, что выводит его быстро из строя.
- Если система отопления комбинированная из нескольких контуров: батареи отопления, теплый пол, бойлер косвенного нагрева. В таких системах отопления без гидравлического разделителя при отключении одного контура может возникнуть разбалансировка системы отопления с резким повышением температуры теплоносителя. Это также неблагоприятно влияет на работу котла.
- При использовании в системе отопления двух и более отопительных котлов для увязки их в одну систему отопления.
Благодаря установке гидрострелки в систему отопления можно получить такие положительные изменения:
- Равномерный прогрев всех батарей системы отопления. При хорошей правильнойбалансировке можно установить оптимальный тепловой режим в отопительной системе.
- Согласованная работа контуров водяного пола, отопительных батарей и бойлера косвенного нагрева.
- Возможность удалять накопившуюся грязь и лишний воздух в системе отопления. С помощью спускного крана и автоматического воздушного клапана на гидрострелке можно удалять различный шлак из системы отопления.
- Можно согласовать работу двух котлов, при этомне используя сложное громоздкое оборудование.
Недостатки применения гидрострелки:
- Необходимость работать только на системах отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя;
- Нужно устанавливать дополнительный циркуляционный насос на каждый контур.
Гидрострелку в системе отопления устанавливают строго вертикально, для того чтобы внизу собирался осадок, а вверху выходил воздух из системы отопления.
Устройство и принцип работы
Схема устройства гидравлического разделителя промышленного изготовления представлена на рисунке ниже.
Устройство гидравлического разделителя
На рисунке движение воды от котла показано красной стрелкой. Вода, поступая в гидрострелку, огибает разделительную пластину (2) и поступает через канал воздухоудаления (3) к выпрямителю потока (4). Для сброса лишнего воздуха из воды в конструкции предусмотрен автоматический воздухоотводчик (1).
Для контроля температуры воды в гидрострелке в гильзу (5) устанавливается термометр. Дальнейшее движение воды в систему показано красной стрелкой. Синей стрелкой показано обратное движение воды из системы к котлу. Через разделительные пластины (6) вода перемешивается в гидрострелке. Внизу гидрострелки расположен грязесборник с пластинами (7).
Грязь из гидрострелки сливается краном (9).
Как видно из рисунка, конструкция не такая сложная, и потому никаких особых требований к эксплуатации нет. Просто нужно следить за работой автоматического воздухоотоводчика и сбрасывать накопившуюся грязь из гидрострелки.
Схема подключения и режимы работы гидрострелки показаны на рисунке ниже.
Схема режимов работы гидрострелки
На рисунке показаны три основных варианта работы гидрострелки. Как видно из рисунка, в первом случае отопительная система потребляет теплоносителя меньше, чем вырабатывает отопительный котел. При этом в гидрострелке наблюдается движение воды вниз, по ходу движения воды в контуре котла.
Эта ситуация может произойти если, например, в отопительной системе сработают термоклапаны, которые ограничивают поток воды. Во втором случае расходы теплоносителя системы отопления и котла одинаковые, и отопление работает в оптимальном режиме. Движения воды по гидрострелке в таком случае не наблюдается.
Третий вариант – когда расход отопительной системы больше, чем расход котла. В этом случае вода в гидрострелке движется вверх.
Схемы изготовления
Гидрострелки промышленного изготовления стоят недешево и многие изготавливают их своими руками. При этом нужно сделать предварительные расчеты. Основные расчетные размеры показаны на рисунке ниже.
Схема гидрострелки с основными расчетными размерами
Как видно из рисунка, диаметр самой гидрострелки принимают равным трем диаметрам входных патрубков, поэтому расчеты сводятся в основном к определению диаметра гидрострелки.
На рисунке показаны два варианта гидрострелок. Назначение второго варианта лучше первого тем, что вода при переходе подающего трубопровода освобождается от пузырьков воздуха, а при обратном поступлении – лучше избавляется от шлама.
Расчет сводится в основном к определению диаметра гидрострелки:
где:
- D – диаметр гидрострелки в мм;
- d – диаметр входного патрубка в мм, обычно принимают равным D/3;
- 1000 – переводной коэффициент метров в мм;
- P – мощность котла в кДж;
- π – число пи = 3,14;
- С – теплоемкость теплоносителя (вода – 4,183 кДж/кг·С°);
- W – максимальная вертикальная скорость движения воды в гидрострелке, м/с, обычно принимают равной 0,1 м/с;
- ΔТ – разница температур теплоносителя на входе и выходе котла, С°.
Также расчет можно выполнить по такой формуле:
где:
- Q – расход теплоносителя, м³/с;
- V – скорость движения воды в гидрострелке, м/с;
Также для расчета диаметра гидрострелки есть такая формула:
где:
- G – расход, м³/час;
- W – скорость движения воды, м/с;
Высота гидрострелки может быть любой и ограничиваться разве что высотой потолка в помещении.
Если сделать диаметр гидрострелки достаточно большим, то можно получить два в одном: гидрострелку и теплоаккумулятор, так называемый емкостной разделитель.
Схема емкостного разделителя в системе отопления
Как видно из рисунка, гидрострелка такого типа имеет большой объем, порядка 300 литров и более, поэтому способна, кроме выполнения своей основной задачи, еще и накапливать тепло.
Использование гидрострелки такого типа особенно оправдано при отоплении твердотопливным котлом, так как способно сглаживать температурные скачки котла отопления и сохранять тепловую энергию котла после окончания горения довольно длительное время.
Нужно знать некоторые нюансы при использовании такого типа гидрострелки:
- Во-первых, такую гидрострелку необходимо утеплить, поскольку в противном случае она будет отапливать котельную, а не отдавать тепло в систему отопления.
- Котел будет выдавать меньшую мощность. Это объясняется тем, что требуется большая температура теплоносителя, а на котлах установлена автоматика, которая будет автоматически уменьшать его мощность для снижения температуры на выходе.
Гидрострелка для нескольких контуров
Для отопления нескольких контуров существуют разные конструкции гидравлических разделителей.
Схема использования гидрострелки в отопительной системе с несколькими контурами
Как видно из рисунка, в такой конструкции вода поступает из котла к гидрострелке и возвращается в него по двум патрубкам, а отводится в систему – по нескольким. Такая схема подключения позволяет разделить контуры отопления и подавать на каждый контур воду с разным температурным градиентом.
Если сделать устройство по этому принципу, то при его работе будет происходить следующее:
- Горячая вода из трубы (Т1) поглотится трубой (Т2), при расходе Q1=Q2.
- Если Q1=Q2 вода, попадающая в трубу (Т3) по температуре становится равной температуре труб (Т6), (Т7), (Т8), а разница температур между (Т3) и (Т4) при этом не значительна.
- Если Q1=Q2+Q3•0,5, происходит следующее: температура Т1=Т2, Т3=(Т1+Т5)/2, Т4=Т5.
- Если Q1=Q2+Q3+Q4, то Т1=Т2=Т3=Т4.
Как видно, такая схема подключения имеет ряд недостатков и не может разделять контура отопления качественно с нужным температурным градиентом.
Для того чтобы правильно распределить температуру по контурам, используют такую схему соединения:
Схема гидрострелки для правильного распределения температуры по контурам
При запитывании по этой схеме необходимо соблюдать некоторые условия для правильной работы устройства:
- Трубопровод (Т1) должен располагаться выше трубопровода (Т2).
- Труба (Т9) должна находиться строго посередине между трубами (Т3) и (Т4).
- Трубопровод (Т10) и (Т5) между собой должны располагаться на расстоянии не менее 20 см.
- Труба (Т5) должна располагаться выше труб (Т6), (Т7) и (Т8), для того чтобы вода, поступающая из этих труб, перемешивалась перед подачей в трубу (Т5).
- Расстояние между трубами (Т2), (Т3) и (Т4) должно быть по возможности одинаковым.
При такой схеме работы температуру в контурах можно выровнять с помощью балансировочных клапанов на трубопроводах (Т1), (Т9) и (Т10). Это особенно хорошо для бойлера, которому необходимо подать самую высокую температуру теплоносителя для теплого пола с самой низкой температурой.
Вместо балансировочных клапанов, так как они слишком дороги, можно использовать обычные вентили с плавным регулированием.
Можно также подсоединить контура по такой коллекторной схеме:
Коллекторная схема подсоединения гидрострелки
При такой схеме подсоединения температурный напор также регулируется балансировочными клапанами, но не в таких пределах, как по предыдущей схеме. При этом диаметр коллекторов должен быть достаточно большим для равномерного распределения теплоносителя.
Конструкции гидрострелок
Если при использовании гидрострелки не ставится цель убирать шлам и воздух из системы отопления, то можно ее расположить горизонтально по такой схеме:
Схема горизонтального расположения гидрострелки
Как видно из рисунка, тут гидрострелка располагается горизонтально, и патрубки, соответственно, могут быть как снизу, так и сбоку. При этом длина гидрострелки и расстояние между трубопроводами могут быть какое угодно, только желательно, чтобы подающий и отводящий патрубок между собой располагались на расстоянии не менее 20 см.
Обычно гидравлический разделитель изготавливают из металла, но если не хочется, чтобы в систему попадала ржавчина, то можно ее изготовить из полипропилена своими руками. При этом если нет труб из полипропилена подходящего диаметра, то конструкции можно придать такой вид:
Гидрострелка из пластмассовых труб
Еще проще можно сделать, если поставить вместо такой конструкции радиатор отопления. При этом его нужно утеплить, чтобы он не отдавал тепло в котельную. В противном случае будет происходить потеря тепла.
При использовании гидрострелки в системе отопления можно добиться таких улучшений в работе:
- Повышается долговечность котла. При работе без гидрострелки очень часто можно наблюдать скачки температуры в системе, что плохо сказывается на работе котла.
- Возможность регулировать температуру на каждом отдельном контуре.
Назначение гидрострелки.
Про устройство, назначение и принцип работы гидрострелки рассказывает видео ниже.
Гидравлический разделитель считается одним из самых удачных решений для регулирования системы отопления.
Несмотря на свои недостатки, такие как, например, необходимость использования дополнительных насосов и невозможность работать в безнапорном режиме, использование гидрострелки в системе отопления имеет ряд достоинств.
Она лучше всех справляется с распределением гидравлического сопротивления и температурного градиента в сети отопления, при этом ее можно изготовить своими руками из подручных средств.
Этого не скажешь, например, о трехходовом клапане, для изготовления которого нужен как минимум токарный станок. Да и последующие эксплуатационные издержки сводятся к минимуму. Так что гидравлический разделитель можно считать одним из лучших средств для регулирования системы отопления по соотношению цена/функциональность.
Источник: //aqueo.ru/otoplenie/gidrostrelka-princip-naznachenie.html
Гидрострелка для отопления — что это такое, как работает и установить
Чтобы отопительная система работала с максимальной эффективностью, необходимо добиться хорошей балансировки всех его узлов, а все элементы хорошо справлялись со своими функциями. Такая задача — достаточно сложная, особенно, когда речь идет и о разветвленном механизме с большим количеством контуров.
Очень часто подобные контуры имеют индивидуальные схемы термостатического управления, свой температурный градиент, различаются пропускной способностью, а также требуемым уровнем напора теплоносителя.
Для того, чтобы объединить все узлы в единое целое. Поможет решить данную задачу гидрострелка для отопления.
О том, что представляет собой гидравлические разделитель и как он работает, мы расскажем в этой статье.
Гидравлическая стрелка MEIBES МНK 32
Назначение гидроразделителя
Если в своем доме вы планируете установить простую отопительную систему закрытого типа, где функционирует не более двух циркуляционных насосов, то надобности в гидравлическом разделителе нет.
Когда контуров и насосов — три, при этом один из них необходимо для работы с бойлером косвенного нагрева, то и здесь можно не прибегать к монтажу гидрострелки. Устанавливать гидрострелку целесообразно в больших домах, где имеется два и более отопительных контура.
Гидрострелка нужна для того, чтобы балансировать уровень давления во всей котельной системе, когда меняются показатели в главном контуре.
Такой агрегат отвечает за регулировку трехконтурного варианта системы, в который входят одновременно и нагреватель воды, и радиатор отопления, и теплый пол.
В случае соблюдения всех правил гидродинамики, будет обеспечено стабильное функционирование в нормальном режиме.
Помимо этого гидрострелка выступает как своеобразный отстойник, в котором происходит изъятие различных отложений из теплоносителя: накипи, коррозии. Достигается это только при полном соблюдении всех гидромеханических норм.
Такая функция гидрострелки, выполненной как из нержавеющей стали, так и из других материалов способствует продолжительности срока эксплуатации многих элементов в системе отопления. Кроме этого устройство отводит образующийся в теплоносителе воздух, за счет чего уменьшается окислительный процесс в механических частях.
Традиционный вариант исполнения гидравлического разделителя предусматривает наличие только одного контура. В случае отключения нескольких веток, снижается расход тепла в системе.
Именно поэтому температура теплоносителя после прохождения всего пути снижается не сильно.
Гидрострелка дает возможность поддерживать стабильный уровень расхода тепла, тем самым обеспечивает стабильную циркуляцию в системе.
Для того, чтобы дать ответ на вопрос: в чем предназначение гидрострелки, следует разобраться как функционирует отопительная система. Наиболее простой вариант системы с принудительной циркуляцией упрощенно состоит из:
- котла (К), здесь теплоноситель нагревается;
- циркуляционного насоса (N1), за счет функционирования которого, теплоноситель движется по трубам подачи (красные линии) и обратки (синие линии). Насос монтируется на трубе или же входит в комплект конструкции котла — особенно это характерно для моделей настенного исполнения;
- радиаторов отопления (РО), благодаря которым происходит теплообмен — тепловая энергия теплоносителя передается в комнаты.
Осуществив правильный выбор циркуляционного насоса по производительности и образуемому напору в простой одноконтурной системе, вам может вполне хватить одного экземпляра и не придется монтировать вспомогательные устройства.
Циркуляционный насос — неотъемлемое звено системы отопления. Благодаря этому прибору эффективность функционирования системы увеличивается.
Для домов, небольших по размеру, такой простой схемы может быть вполне достаточно. Но в больших помещениях очень часто приходится прибегать к применению несколько контуров отопления. Усложним схему.
Гидрострелка в системе с несколькими контурами отопления
Как видно на рисунке, благодаря насосу осуществляется циркуляция теплоносителя через коллектор Кл, откуда он разбирается на несколько разных контуров. Это могут быть:
- Один или более высокотемпературных контуров с обычными радиаторами или конвекторами (РО).
- Водяные теплые полы (ВТП), для которых температурный режим теплоносителя должен быть намного ниже. Это означает, что придется задействовать специально предназначенные для этого термостатические устройства. Чаще всего сенсорная длина контуров теплых полов в несколько раз выше обычной радиаторной разводки.
- Система обеспечения дома горячей водой с установкой бойлера косвенного нагрева (БКН). Здесь – совершенно особые требования к циркуляции теплоносителя, так как обычно изменением расхода протекающего через бойлер теплоносителя регулируется и температура нагрева горячей воды.
Теперь возникает вопрос: сможет ли справиться один насос с такой большой нагрузкой и таким расходом теплоносителя? Навряд ли.
Несомненно, на рынке можно найти высокопроизводительные и высокомощные модели, которые отличаются хорошими показателями образуемого напора, но здесь стоит учесть и возможности самого котла, которые никак нельзя назвать неограниченными.
Его теплообменник и патрубки рассчитаны на определенную производительность и определенное давление, которое возникает. Если превысить заданные параметры, можно попросту прийти к тому, что ваш отопительный прибор выйдет из строя.
Да и если насос все время будет функционировать на гране своих возможностей, обеспечивая теплоносителем все контуры разветвлённой системы, то долго он не прослужит. К тому же работа будет сопровождаться громким шумом, а электрическая энергия будет потребляться в больших количествах.
Чтобы решить эту проблему, необходимо необходимо разделить всю гидравлическую систему не только на контуры конечного потребления, через коллектор, но и выделить отдельный контур котла.
Как установить гидрострелку
Именно для этого и предназначена гидрострелка, которая монтируется между котлом и коллектором.
Установка гидрострелки в системе отопления позволяет избавиться от скачков температурного напора.
Что такое гидравлический разделитель и его устройство
Гидроразделительэто вертикальный полый сосуд, состоящий из труб большого диаметра (квадратного профиля) с эллиптическими заглушками по торцам.
Размеры разделителя обусловлены мощностью котла, зависят от количества и объема контуров.
Тяжелый металлический корпус монтируется на опорные стойки, чтобы не создавать линейное напряжение на трубопровод. Компактные устройства крепят к стене, размещают их на кронштейнах.
Патрубок емкостного гидравлического разделителя и отопительный трубопровод соединяются с посредством фланцев или резьбы.
Автоматический клапан воздухоотводчика размещается в самом верхнем участке корпуса. От осадка избавляются при помощи вентиля или используют специальный клапан, который врезан снизу.
Материал, из которого изготавливается гидрострелка — низкоуглеродистая нержавеющая сталь, медь, полипропилен. Корпус обрабатывают антикоррозийным составом, покрывают теплоизоляцией.
Устройство гидрострелки
Принцип работы
Теперь, когда мы знаем для чего нужна гидрострелка для отопления и разобрались с ее конструкцией, можно переходить к особенностям ее функционирования.
В процессе её работы выделяется три основных режима.
Схема работы гидравлического разделителя
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.
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.
В продаже можно найти модели коллекторов со встроенными гидравлическими разделителями. Выбрать можно варианты на 2, 3, 4 или 5 контуров.
Режим второй.
В текущий момент сложилось так, что суммарный расход на контурах отопления превышает расход в контуре котла.
С такой ситуацией приходится сталкиваться достаточно часто, 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.
Коллектор с гидрострелкой на 3 контура позволяет безопасно и грамотно подключить радиаторы, бойлер и тёплые полы. Является самым популярным в своём сегменте. Наличие 4 контуров позволяет дополнительно подключить нагреватель воздуха в вентиляции. Для подключения ещё и резервного котла нужно наличие 5 контуров.
Режим 3.
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». 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.
При монтаже гидрострелки в индивидуальных системах отопления чаще всего используются пластиковые модели, которые и стоят дешевле, и установка их производится при помощи фитингов.
На самом деле у гидрострелки имеется один единственный принцип функционирования, он представлен под номером три.
Достичь идеального режима (представленного на первой схеме) невозможно, поскольку гидравлическое сопротивление ветвей потребителей постоянно меняется из-за функционирования терморегуляторов, да и подобрать так точно насосы не получится.
По второй схеме действовать недопустимо, поскольку в таком случае большая часть теплоносителя станет обращаться по кругу со стороны потребителей.
Как итог вы получите пониженную температуру в отопительной системе, т.к. со стороны котла в гидрострелке будет перемешивать малое количество горячей воды. Для повышения температуры придется прибегнуть к выводу теплогенератора на максимальный режим, что негативно скажется на стабильности работы системы в целом.
Таким образом, остается третий вариант, при котором в коллекторы подается оптимальное количество воды нужной температуры. А уже за понижение ее в контурах отвечают трехходовые клапаны.
функция гидрострелки в отопительной системе — создание зоны с нулевым давлением, откуда появится возможность осуществлять отбор теплоносителя любое число потребителей.
Расчет гидрострелки
Многие пользователи задаются вопросом: как рассчитать гидрострелку для отопления? Поскольку устройства, которые есть в продаже предназначены для определенной мощности отопительной системы.
Многие хотят самостоятельно изготовить прибор и тогда очень важно произвести правильные и точные расчеты.
Представим расчет в зависимости от мощности системы отопления.
Существует универсальная формула, описывающая зависимость расхода теплоносителя от общей потребности в тепловой мощности, теплоемкости теплоносителя и разницы температур в трубах подачи и «обратки».
Формула расчёта расхода теплоносителяQ = W / (с × Δt)
Q – расход, л/час;W – мощность системы отопления, кВтс – теплоемкость теплоносителя (для воды – 4,19 кДж/кг×°С или 1,164 Вт×ч/кг×°С или 1,16 кВт/м³×°С)
Δt – разница температур на подаче и «обратке», °С.
Источник: //teplofan.ru/sistemy-otopleniya/oborudovanie/gidrostrelka-dlya-otopleniya-naznachenie-princip-raboty-raschyot