Нередко в обеспечении частных домов участвует не один, а два или даже три контура, требующие разных температур. Каким образом в таком случае обеспечить равномерное распределение тепла по всем жилым площадям? Удачным решением здесь может стать установка гидравлического разделителя, который так же называют гидрострелкой. Устройство такого приспособления не сложно. Что такое гидрострелка, принцип работы, назначение и расчеты необходимых диаметров корпуса и патрубков – с этими вопросами мы и попробуем сегодня разобраться.
Читайте в статье:
Что такое гидравлический разделитель: общее понятие
Давайте попробуем понять, что такое гидрострелка в системе отопления. По сути, это небольшая вытянутая емкость цилиндрического, реже прямоугольного или квадратного сечения, расположенная вертикально. По граням ее расположены патрубки на определенном расстоянии друг от друга. Такое устройство можно приобрести в магазинах, но при наличии некоторых навыков его вполне можно сделать своими руками. Многие владельцы частных домов жалуются, что контуры отопления неравномерно распределяют температуру. На вопрос о разделителе они задают встречный: «Гидравлическая стрелка? Что это такое?». Чтобы не возникало подобных вопросов, будем разбираться.
Для чего нужна гидрострелка и какие функции в системе отопления она выполняет
Подобное приспособление может выполнять несколько функций – как основную, так и дополнительные. Все зависит от конструкции и варианта изготовления. Попытаемся понять, для чего нужна гидрострелка в системе отопления.
Основная функция гидравлического разделителя
Главной задачей такого устройства является распределение потоков по контурам. При этом гидрострелка вполне способна работать не только с несколькими контурами, но и с каскадом котлов, обеспечивая необходимый и равномерный нагрев радиаторов той или иной комнаты. При правильном расположении патрубков такое устройство может направлять немного подогретый теплоноситель на , более горячий на одни помещения и сильно нагретый на третьи. Здесь все зависит от пожеланий домовладельца.
Статья по теме:
Выбрать среди всего многообразия, представленного на рынке отопительных систем? Попробуем разобраться с основными критериями выбора обогревательных приборов в данном материале.
Гидроразделитель в системе отопления нужен только при наличии множества радиаторов и нескольких контуров. Если в небольшом доме смонтировано одноконтурное отопление, необходимости в его установке нет.
Дополнительные возможности распределительного устройства
Дополнительными функциями емкостного гидравлического разделителя является удаление из теплоносителя растворенного в нем кислорода, который способствует коррозии деталей системы. Так же в нем отстаиваются тяжелые частицы ржавчины и извести, которые неизбежно будут переноситься теплоносителем.
Некоторые модели, которые можно приобрести в магазинах, оснащаются специальными фильтрами грубой очистки, а также так называемыми деаэраторами.
Устройство гидрострелки: какие особенности имеет такое оборудование
Устройство гидрострелки довольно просто. Если апеллировать элементарными понятиями, то можно сказать, что это труба (круглого или квадратного сечения) со сферообразными заглушками по обеим сторонам. По ее ребрам расположены патрубки на определенном расстоянии, к которым при помощи фланцев крепятся патрубки подачи и обратки. Располагается гидравлический разделитель между котлом и отопительными приборами.
Принцип работы гидравлического разделителя в системе отопления
Принцип работы гидравлической стрелки построен на изменении не только объема, но и направления движения теплоносителя в системе. За счет разницы температур внутри разделителя остывший теплоноситель находится снизу. Чем выше по цилиндру, тем больше его температура. Если патрубки распределения расположены правильно, то такая система обеспечит нужный нагрев для каждого из отдельно взятых контуров, независимо от их количества и численности насосов и котлов.
Мнение эксперта
Инженер-проектировщик ОВиК (отопление, вентиляция и кондиционирование) ООО "АСП Северо-Запад"
Спросить у специалиста“Многие производители котлов мощностью выше 50 кВт предоставляют гарантийное обслуживание своих изделий только при наличии в системе отопления гидрострелки. В противном же случае в гарантийном ремонте владельце будет отказано.”
Говоря простыми словами, принцип работы такого устройства заключается в балансировке разницы температур различных контуров и котлов.
Какие конструкции гидрострелок бывают: некоторые примеры подобных устройств
Подобные приспособления могут иметь два типа конструкций:
- вертикальная – такая гидравлическая стрелка помогает удалить шлам и излишний воздух из теплоносителя;
- горизонтальная – применяется, когда в системе имеется отдельная система фильтрации и удаление воздуха и различных частиц не требуется.
Интересно, что в последнее время стали довольно распространены гидрострелки из полипропилена. При условии, что вся система выполнена из того же материала, это избавляет от необходимости фильтрации теплоносителя. Ведь в пластиковых трубах никак не может образоваться коррозия, что позволяет использовать теплоноситель даже с избытком воздуха – никакого вреда это системе отопления не наносит.
Использование гидрострелки для нескольких контуров
Для того, чтобы подобное устройство можно было использовать для нескольких контуров, его устройство должно быть следующим. С одной стороны цилиндра на определенной высоте находится два патрубка – подача и обратка котла. С другой пары патрубков, по одной на каждый из контуров. При этом следует понимать, что чем выше будет расположена подача контура, тем горячее будут радиаторы отопления на нем. Если смотреть со стороны, все кажется довольно простым. На самом деле так и есть. Единственной сложностью здесь могут стать необходимые расчеты, как высоты расположения отводов, так и их диаметр и размер основного цилиндра емкости.
Расчет гидрострелки в системе отопления по различным величинам
Существуют различные методы производства подобных расчетов. Можно все выполнить и самостоятельно, используя множество формул и данных. Но этот метод часто приводит к ошибкам в вычислениях, что в итоге негативно сказывается на работе всей системы отопления. Намного удобнее воспользоваться онлайн-калькулятором, в который уже внесены все необходимые алгоритмы. Для этого нужно лишь правильно внести технические данные, которые он запрашивает.
Один из вариантов расчетов диаметров патрубков и самой емкости гидрострелки – по мощности котла. Для упрощения его производства предлагаем воспользоваться специальной программой.
– это достаточно сложный «организм» для эффективного функционирования которого требуется добиться максимального согласования, балансировки работы всех его элементов. Добиться такой «гармонии» — не так просто, особенно если система сложная, разветвленная, включающая несколько контуров, различающихся и по принципу работы, и по температурному режиму. Кроме того, отопительные контуры отдельные приборы теплообмена могут иметь свои устройства автоматической регулировки и обеспечения работы, которые своим вмешательством не должны оказывать влияния на функциональные возможности «соседей».
Существует несколько подходов к достижению подобного «унисона», но одним из наиболее простых и эффективных способов является совсем несложное, но очень эффективное устройство – гидравлический разделитель, или, как его чаще называют, гидрострелка для отопления. Что это за элемент, каков принцип его работы, как его правильно рассчитать и смонтировать – в настоящей публикации.
Для чего нужен гидравлический разделитель в системе отопления
Чтобы разобраться в предназначении гидрострелки, давайте вспомним, как вообще работает
- В простейшем варианте систему с принудительной циркуляцией можно представить так.
Схема приведена с большим упрощением. Так, на ней не показаны расширительный бак и элементы группы безопасности, просто из соображений «облегчения» рисунка.
К – котел, обеспечивает нагрев теплоносителя.
N1 – циркуляционный насос, благодаря работе которого теплоноситель перемещается по трубам подачи (красные линии) и «обратки» (синие линии). Насос может быть установлен на трубе или же быть входить в конструкцию котла – особенно это характерно для настенных моделей.
На замкнутом контуре труб врезаны радиаторы отопления (РО), обеспечивающие теплообмен – тепловая энергия теплоносителя передаётся в помещения дома.
При правильном подборе циркуляционного насоса по производительности и создаваемому напору в простейшей одноконтурной системе отопления, его может быть вполне достаточно в единственном экземпляре, и особой нужды в установке дополнительных устройств вроде бы и нет. Будет по этому поводу замечание – несколько позднее.
Циркуляционные насос – важнейший элемент системы отопления
Хотя и существуют схемы с естественной циркуляцией теплоносителя, следует все же установить циркуляционный насос – это резко поднимет эффективность работы системы отопления. Как выбрать , как просчитать оптимальные параметры прибора – в специальной публикации нашего портала.
- Для небольшого дома такой простой схемы может быть вполне достаточно. Но в здании побольше часто приходится использовать несколько контуров отопления. Усложним схему.
Справиться ли один насос с несколькими контурами? Далеко не факт…
На данном рисунке показано, что насос обеспечивает движение теплоносителя через коллектор (Кл), откуда он разбирается на несколько разных контуров. Это могут быть:
— Один или несколько высокотемпературных контуров с обычными радиаторами или конвекторами (РО).
— (ВТП), для которых уже температура теплоносителя должна быть значительно ниже, значит будут задействованы специальные термостатические устройства. Сенсорная длина контуров теплых полов также обычно превышает в несколько раз обычную радиаторную разводку.
— 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.
Справится ли наш единственный насос с такой нагрузкой, с таким расходом теплоносителя? Наверное, нет. Конечно, существуют модели высокой производительности и мощности, с большими показателями создаваемого напора, но не беспредельны возможности и самого котла. Его теплообменник и внутренние патрубки рассчитаны на определенную производительность и создаваемое давление, и завышать эти значения – не следует, так как это вполне может привести к выходу из строя дорогостоящей котельной установки.
Да и сам насос, если будет работать постоянно на пике своих возможностей, обеспечивая теплоносителем все контуры разветвлённой системы, вряд ли прослужит долго. Это не говоря даже о повышенной шумности мощного оборудования и немалом расходе электроэнергии.
- Какой выход – устанавливать на каждый контур собственный циркуляционный насос, рассчитанный по параметрам своей «подсистемы», которую он обслуживает.
Итак, на каждый из контуров установлен собственный насос. Проблема решена? Увы, это далеко не так – она просто перешла в «другую плоскость» и даже усугубилась!
В итоге это нередко приводит к недопустимому перегреву теплых полов, к неравномерности отопления различных помещений, к «запиранию» контуров и к другим негативным явлениям, которые сводят на нет старания хозяев создать высокоэффективную систему.
А хуже всего в этом случае насосу, установленному около котла – вся нестабильность параметров системы в первую очередь отражается на его работе, и в конечном итоге – на «раздерганном», не поддающимся точным регулировкам функционировании котла. А ведь нередко в крупных домах устанавливаются каскадно два и более котлов – управление такой системой становится вообще чрезвычайно сложной, почти невыполнимой задачей. Все это вызывает быстрый износ дорогостоящего оборудования.
- А выход, оказывается, совсем прост – необходимо разделить всю гидравлическую систему не только на контуры конечного потребления, через коллектор, но и выделить отдельный контур котла.
Именно эту функцию и выполняет гидравлическая стрелка (ГС). Это нехитрое устройство устанавливается между котлом и коллектором.
Правильное полное название гидрострелки – гидравлический разделитель. Стрелкой ее назвали, по всей видимости, потому, что она способна перенаправлять гидравлические потоки теплоносителя, обеспечивая сбалансированность всей системы в целом.
Конструкция обычной гидрострелки — чрезвычайно проста
Конструктивно этот элемент представляет собой полую трубу круглого или прямоугольного сечения, заглушенную с обоих торцов, с двумя парами патрубков – выходных, для подачи, и входных – для трубы «обратки».
По сути, образуются два взаимосвязанных, но, по сути – независимых друг от контура: малый конур котла и большой, включающий коллектор со всеми разветвлениями на остальные контуры. В каждом из этих двух контуров свой расход и скорость движения теплоносителя, которые не оказывают сколь-нибудь значимого влияния друг на друга. Обычно показатель Q1 – величина стабильная, так как насос котла работает постоянно на одних оборотах, Q2 – изменяющаяся по ходу текущей работы системы отопления.
По сути, система разделяется на малый контур котла и большой — с приборами теплообмена.
Диаметр трубы подбирается таким образом, чтобы создавался участок пониженного гидравлического сопротивления, что позволяет выровнять давление в малом контуре, поставить его вне зависимости от работы или простоя рабочих контуров. В целом это приводит к сбалансированной работе каждого из участков системы отопления, к плавному, не подверженному скачкам давления и температуры функционированию котельного оборудования и всей системы в целом.
Как работает гидравлический разделитель
В принципе, возможны три режима функционирования гидравлического разделителя.
| Иллюстрация | Описание режима работы гидрострелки |
|---|---|
 | Это – практически идеальное, равновесное состояние системы. Напор, созданный насосом малого контура котла равен суммарному напору всех контуров отопления (Q1 = Q2) . Температура на входе и выходе подачи равны (t1 = t3) . Аналогичная ситуация и на патрубках «обратки» (t2 = t4) . Вертикальное перемещение теплоносителя минимально или даже вовсе отсутствует. На практике такая ситуация если и встречается, то крайне редко, эпизодически, так как параметры работы контуров отопления имеют тенденцию к периодическому изменению. |
 | Ситуация вторая. Суммарный расход теплоносителя в контурах отопления превышает аналогичный показатель насоса котла (Q1 . По сути, можно охарактеризовать так, что «спрос» на воду превышает то, что может «предложить» котел. Ситуация достаточно часто встречающаяся, когда одновременно задействовано большинство контуров. В этом случае образуется вертикальный восходящий поток от патрубка обратки большого контура к патрубку подачи. Перемещаясь вверх, вертикальный поток перемешивается с горячим теплоносителем, поступающим от котла. Температурный режим: t1 > t3, t2 = t4. |
 | Ситуация диаметрально противоположная – расход в малом контуре (не изменяясь номинально) стал выше, чем суммарно в контурах отопления (Q1 > Q2)
. «Предложение» превысило «спрос» на теплоноситель. Типичные причины такой ситуации: – срабатывание термостатической аппаратуры на контурах отопления или на бойлере косвенного нагрева, временно выключающей подачу теплоносителя. – временное полное отключение одного или нескольких контуров из-за невостребованности в отоплении тех или иных помещений. – временный вывод из эксплуатации контуров для проведения ремонтных или профилактических работ. – запуск котельного оборудования для прогрева, с постепенным ступенчатым подключением рабочих контуров. Ничего критичного не происходит – контур котла работает в большей части «на себя», перекачивая основной объем теплоносителя по малому кругу. В самой гидрострелке образуется вертикальный нисходящий поток, от подачи к «обратке». Температурный режим: t1 = t3, t2 > t4 . При таком режиме работы температура в «обратке» достаточно быстро доходит до порога срабатывания автоматического отключения котельного оборудования, чем достигается рациональное использование топлива. |
Гидравлический разделитель может выполнить еще ряд полезных функций.
- Прежде всего – обещанное замечание про систему отопления не самого разветвленного типа. Гидрострелка может стать полезным, а иногда даже – и обязательным элементом в том случае, если теплообменник котла изготовлен из чугуна.
Чугунные теплообменники не любят резких перепадов температур — могут дать трещину
При всех своих достоинствах этот металл все же обладает существенным недостатком – механической и термической хрупкостью. Резкий перепад температуры с большой амплитудой может привести к появлению трещины в чугунной детали. Таким образом, при розжиге системы отопления в холодное время года может возникнуть очень существенная разница температур – в топке и в трубе обратки. Прогрев теплоносителя в большом контуре займет немало времени, и этот период является весьма критичным для чугунного теплообменника. А вот если контур «укоротить», то есть запустить через гидравлический разделитель, нагрев теплоносителя осуществится гораздо быстрее, и вероятность деформации теплообменника котла будет минимальной.
Цены на гидравлический разделитель STOUT
Гидравлический разделитель STOUT
Кстати, некоторые производители котельного оборудования с прямо указывают на необходимость установки гидрострелки – нарушение этих требований влечет прекращение гарантийных обязательств.
- Резкое расширение объема в трубе гидрострелки и вызванное этим падение скорости движения жидкости вполне можно дополнительно «поставить на службу».
Возможные дополнительные функции гидрострелки — сепарация воздуха и очистка теплоносителя от твердых взвесей
- Полностью исключить газообразование в теплоносителе – практически невозможно, поэтому в системе отопления устанавливаются спускные краны Маевского или автоматические воздухоотводчики – в группе безопасности, на радиаторах отопления и т.п. Очень эффективным, за счет большого объема, сепаратором воздуха способен стать и гидравлический разделитель. Для этого на него сверху врезают автоматический воздухоотводчик (поз. 1). Кроме того, на моделях заводского производства часто внутри цилиндра устанавливается специальная мелкоячеистая сетка, которая способствует активному отделению растворенного воздуха от жидкости с последующим выпуском его через отводчик.
- Резкое замедление скорости потока способствует гравитационному оседанию твердых взвесей, появление которых вполне вероятно в теплоносителе. Если снизу установить кран (поз. 2), то появится возможность регулярно очищать систему от скопившегося шлама.
Видео: Анимированная демонстрация функционирования гидравлического разделителя
Специфика конструкции гидравлического разделителя
Как видно из изложенного, конструкция гидравлического разделителя – достаточно незамысловата. Тем не менее, она должна подчиняться определенным правилам.
В продаже в специализированных магазинах можно встретить немало предложений, разных размеров и конфигураций, то есть имеется возможность подобрать модель, максимально по своим параметрам подходящую под имеющуюся или планируемую систему отопления. Нередко встречаются оригинальные модели, которые конструктивно совмещают и сам гидравлический разделитель, и коллектор для подключения контуров. Иногда можно увидеть гидрострелки и вообще необычной звездчатой конфигурации.
Однако, если посмотреть на стоимость этих изделий, то наверняка возникнет мысль о возможности самостоятельного изготовления. И вправду, для хозяина дома, знакомого со слесарными и сварочными работами смонтировать гидравлический разделитель – не должно составить особого труда. Главное, соблюсти рекомендуемые размерные параметры, которые обеспечат оптимальную функциональность прибора.
Классическая схема гидравлического разделителя основывается на правиле «трех диаметров». Как это выглядит – показано на схеме.
«Классическая» схема по принципу «трех диаметров»
Диаметры, безусловно, показывают внутренний, условный проход, вне зависимости от толщины стенок.
Другая схожая схема - с патрубками, чередующимися по высоте. Ее пропорции показаны на второй схеме.
Считается, что «ступенька вниз» для подачи будет способствовать лучшей сепарации газов, а «ступенька вверх» на обратке эффективнее отделяет твёрдые взвеси.
Как рассчитать диаметр гидрострелки D – будет рассказано в следующем разделе публикации. А пока что стоить заметить, что подобное соотношение диаметров выбрано неслучайно. Одна из главных целей – обеспечить скорость вертикальных потоков в пределах 0,1 ÷ 0,2 м/с, не более. Для чего это нужно:
- Минимальная скорость обеспечивает максимальную очистку теплоносителя от шлама, способствует лучшей сепарации воздуха.
- При небольшой скорости обеспечивается наиболее качественная естественная конвекция горячего, из подачи, и остывшего, из «обратки» теплоносителя. Это создает определенную температурную градацию по высоте – подобным свойством нередко пользуются применяя гидрострелка в качестве коллектора с разным температурным напором — отдельно для высокотемпературных (радиаторы или бойлер) и низкотемпературных («теплые полы») контуров. Такой подход позволяет снизить нагрузки на терморегулирующее оборудование, повысить общую эффективность каждого из контуров и всей системы в целом.
Следует сказать, что вертикальное расположение гидрострелки, хотя и считается «классическим», но отнюдь не является догмой. Если не брать в расчет функции отделения из теплоносителя воздуха и сбора твердых взвесей, то, в зависимости от конкретных условий расположения труб в системе отопления, можно принять и горизонтальный вариант. Причем, даже расположение патрубков подачи и обратки котлового и отопительного контуров тоже может меняться. Несколько примеров представлено на схеме ниже.
При таком расположении гидравлического разделителя требование к минимизации скорости потока в нем уходит на «второй план» — отделения осадков не требуется, а смешивание происходит за счет встречного направления потоков из первичного котлового контура и контура отопления. Это позволяет задействовать при изготовлении трубы меньшего диаметра. Но при этом необходимо создать условия, чтобы обеспечивалось качественное перемешивание. Для этого подающий и обратный патрубки каждого их контуров должны быть разнесены на расстояние, не менее чем четыре диаметра d, и при этом при любом диаметре патрубка эта дистанция не может быть менее 200 мм.
Гидрострелка не обязательно всегда является сварной стальной конструкцией. Можно встретить немало примеров, когда мастера их изготавливают из медных труб или даже из – такое устройство вообще будет стоить совсем недорого. Правда, при использовании пластика температурный режим в системе отделения не должен превышать максимальных 70 °С.
Можно встретить и совсем неожиданные решения. Так, например, гидравлический разделитель выполняют из труб небольшого диаметра, придавая ему вид решетки. При таком подходе вполне можно ограничиться полипропиленовыми или даже металлопластиковыми трубами Ø 32 мм.
Следуя этому же принципу, некоторые мастера устанавливают вместо такой решетки несколько секций старого ненужного радиатора отопления. С функцией гидравлического разделителя такое устройство справится в полной мере. Правда, необходимо учесть то, что неизбежны большие тепловые потери. Придётся продумать качественную термоизоляцию подобной импровизированной гидрострелки.
Расчет стандартного гидравлического разделителя
Предлагаемые в продаже готовые гидравлические разделители рассчитаны на определенную мощность системы отопления. Но если принято решение самостоятельно изготовить эту, в принципе, несложную конструкцию, то важно рассчитать базовые параметры – минимальный диаметр самой гидрострелки и диаметры подводящих патрубков. После этого, руководствуясь схемами, представленными выше, несложно будет составить собственный чертеж.
Ниже будут представлены два варианта расчета гидравлического разделителя «классического» вертикального типа.
Расчет 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»
Q = W / (с × Δt)
Q – расход, л/час;
W – мощность системы отопления, кВт
с – 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.
Вместе с тем, расход при движении жидкости по трубе равен.
Итак, что же называется гидрострелкой в отопительной системе частного дома? Температурный и гидравлический буфер, который обеспечивает процессы корреляции температур обратки и подачи, упорядоченный максимальный проток теплоносителя, называется гидрострелкой. Для чего же нужна гидравлическая стрелка?
Очень просто можно объяснить, для чего нужна в отопительной системе гидрострелка? Владельцы частных домов хорошо знают, что такое разбалансировка теплоснабжения. Современные котлы имеют меньший по объему контур. В то же время расход потребителя при циркуляции – меньше. С помощью гидрострелки можно отделить ее работу от теплогенератора вторичной цепи, увеличить надежность и качество работы системы.
Гидроразделитель в системе отопления
Чтобы понять, для чего нужна в системе отопления гидрострелка, нужно назвать ряд преимуществ систем отопления с гидравлическим терморазделителем. Прежде всего, разделитель является обязательным условием производителей оборудования для гарантии технического обслуживания на котел мощностью до 50 киловатт и больше. С помощью вспомогательного узла обеспечивается максимальный проток с ламинарным течением теплоносителя. Постоянно поддерживается температурный и гидравлический баланс в отопительной системе. Гидрострелка и контур отопления подключается параллельно. Это создает минимальные потери давления, производительности и тепла. Патрубки подачи и обратки расположены по коленному принципу. Это обеспечивает температурный градиент вторичных контуров. Если подобрать оптимально гидрострелку для отопления, то можно защитить котел от разницы температур подачи и обратки.
Предохраняется оборудование от теплового удара. Гидравлическая стрелка увеличивает коэффициент полезного действия котла. Кроме того, обеспечивается вторичная циркуляция части теплоносителя в котловом контуре. Топливо и электроэнергия экономится. Сохраняется постоянный объем котловой воды. При необходимости можно с помощью разделителя компенсировать дефицит расхода во второстепенном контуре. Если насосы имеют высокую мощность, то их влияние можно с помощью полого разделителя снизить. Нагрузка подается на вторичный контур и котел.
Гидродинамические процессы в системе стабилизируются принципом работы гидрострелки. Для того чтобы продлить срок эксплуатации насоса, нужно своевременно удалять механические примеси из теплоносителя. Кроме того, продлевается эксплуатационный срок датчиков, счетчиков, вентилей. При делении потоков (независимый контур потребителя и контур теплогенератора) гидрострелка обеспечивает максимальное использование теплоты сгорания топлива.
Видео: Что такое гидрострелка (гидравлическая стрелка)
Гидравлическая стрелка для систем отопления, схема и как устроена
Гидравлический разделитель – это полый вертикальный сосуд, который состоит из труб большого диаметра (квадратного профиля) с заглушками эллиптического типа с торцов. Размеры разделителя обуславливаются мощностью котла, зависят от количества и объемов контура.
Гидравлическая стрелка имеет массивный металлический корпус. Его устанавливают на опоры, чтобы на трубопроводе не было линейного напряжения. Компактные устройства крепятся к стене с помощью кронштейна. Отопительный трубопровод и патрубок гидрострелки соединяется с помощью фланцев или же резьбы.
Устройство гидравлического разделителя
В верхней точке корпуса устанавливается автоматический клапан воздухоотводчика. Через специальный клапан или вентиль можно удалять осадок. Он врезан снизу. Как правило, гидравлическую стрелку изготавливают из низкоуглеродистой стали или из нержавейки, меди, а также из полипропилена. Корпус будет обработан антикоррозийным составом и покрыт утеплителем.
Важно! Полимерные гидрострелки используются в системах, которые работают от котла мощностью 13-35 киловатт. Для теплогенераторов, которые работают на твердом топливе, НЕ используются полипропиленовые гидрострелки.
Дополнительные параметры оборудования системы отопления
Современные модели, как правило, совмещают с функцией разделителя, регулятора температуры и сепаратора. Терморегулятор-клапан обеспечивает температурный градиент на вторичном контуре. Выделение растворенного кислорода из теплоносителя позволяет снизить риск эрозии внутренних поверхностей оборудования. Продлить срок работы колеса и подшипников циркуляционных насосов поможет удаление из потока взвешенных частиц.
Перфорированные горизонтальные перегородки разделяют внутренний объем пополам. Потоки обратки подачи соединяются в зоне нулевой точки, скользят в разные стороны, при этом не создается дополнительное сопротивление.
Подключение гидроразделителя и принцип работы
В высокотемпературной зоне находятся пористые вертикальные пластины деаэрации. Сборник шлама и магнитный уловитель находятся в нижней части корпуса.
Гидрострелка обладает некоторыми конструктивными особенностями. Итак, она имеет температурный датчик, манометр, терморегулятор и клапан, а также линию по запитке системы при включении. Для сложного оборудования нужна наладка, частые осмотры, техобслуживание.
Работа гидравлической стрелки в системе отопления
В теплоносителе поток проходит со скоростью 0,2 метра в секунду. Котловой насос разгоняет кипяток до 0.9 метров в секунду. По рекомендованному скоростному режиму можно понять, для чего предназначена гидравлическая стрелка.
За счет изменения направления движения потока гасится скорость водяных потоков при минимальной потере тепла в системе. Ламинарный поток приводит к тому, что гидравлическое сопротивление в корпусе почти отсутствует. Буферная зона делит котел на цепь потребителя. Обеспечивается автономная работа насоса на каждом отопительном контуре. Гидравлический баланс не нарушается.
Расчетным параметрам системы соответствует нейтральный режим работы гидроразделителя, при котором соответствуют такие параметры, как напор, температура и расход. Насосное оборудование имеет достаточную суммарную мощность. Взвешенные частицы осаживаются в гидрострелке по средствам ламинарного движения потока.
Гидравлический разделитель: принцип работы в отоплении частного дома
Принцип работы гидрострелки отражается . Котел при этом не обладает достаточной мощностью, чтобы обеспечить расход во второстепенном контуре. Термодатчики срабатывают при разнице температур подачи-обратки. При дефиците расхода подмешивается холодная вода (теплоноситель). Автоматическое оборудование выводит теплогенератор на максимальный режим горения. Но потребитель не получает достаточного количества тепла. При разбалансировке системы отопления появляется угроза теплового удара.
Гидравлическая стрелка для систем отопления, схема работы
На первичном контуре объемный поток больше, чем расход теплоносителя зависимой цепи. Если котел работает в оптимальном режиме, то при розжиге агрегата или при параллельном выключении насосов вторичных контуров, теплоноситель циркулирует через гидравлическую стрелку по первичному контуру. Температура обратки, поступающая в котел, выравнивается доливанием теплоносителя из подачи. Потребитель получает достаточное количество теплоносителя.
Обязательным считается условие, при котором производитель, обладающий циркуляционным насосом первичного контура, на 10 процентов больше, чем суммарный напор насосов во второстепенном контуре.
Как рассчитать параметры гидравлической стрелки в системе отопления дома
Примечательно! Формулы расчета гидрострелки для отопления получаются эмпирическим путем. Диаметр входного патрубка в гидроразделитель соответствует диаметру выпуска котла.
Например, если определять параметры гидравлической стрелки практическим методом, то ориентировочный размер для малых разделителей нужно выбирать по диаметру выпускных патрубков. Расстояние между врезками составляет не меньше 10 диаметров штуцера. Высота корпуса будет намного больше диаметра труб.
Коленчатая схема гидравлической стрелки для отопления используется в подборе установки больших размеров. Согласно правилу 3D, диаметр корпуса будет составлять три диаметра патрубка. Расстояние 3Д определяется пропорции конструкции.
Если в системе нет распределительного коллектора, то количество врезок в разделитель будет больше. Трубопровод, который соединяет первый контур с гидравлической стрелкой, распределяются по высоте. Данный метод дает возможность регулировать температурный градиент в динамике. Условие должно выполняться для качественного отбора теплоносителя вторичными контурами. Для обогревания небольших домов нужен котел. В него встраивают насос. Вторичные контуры присоединяются к котлу по средствам гидравлической стрелки. Независимые контуры в жилых домах с большой площадью подключаются через гребенку. В таком случае гидравлический разделитель будет большим. Распределительный коллектор устанавливается после гидравлической стрелки. Устройство состоит из двух независимых частей. Они объединяются перемычками. По количеству вторичных контуров врезают попарно расположенные патрубки.
Внешний вид гидроразделителя
- За счет распределительной гребенки облегчается эксплуатация и ремонт техники. Регулирующая и запорная арматура системы теплоснабжения дома находится в одном месте. Увеличенный диаметр коллектора создает равномерный расход между разными контурами.
- Компланарная распределительная гребенка и разделитель создают в комплексе гидравлический модуль. Компактный узел удобен для котельных, которые не имеют большой площади.
- Монтажные выпуски создаются для обвязки звездочкой. Контур низкого напора теплого пола подключается снизу. Высоконапорный контур радиаторов включается в систему сверху.
- Теплообменник устанавливается сбоку, на противоположной стороне от гидравлической стрелки.
С помощью регулирующей арматуры обеспечивается максимальный проток, а также напор на дальних от гидравлической стрелки контурах. Посредством балансировки уменьшаются процессы неправильного дросселированного потока. Это дает возможность получить расчетную подачу теплоносителя.
Важно! Автономная отопительная система – это контур, который работает с высокой температурой среды под давлением.
Для того чтобы сделать гидравлическую стрелку в отопительной системе частного дома, нужно обладать специальными навыками. Кроме того, нужно обладать определенными знаниями в теплотехнике. Сегодня существует множество сайтов, на которых представлены пошаговые инструкции по созданию своими руками гидравлической стрелки для системы отопления.
Гидрострелка — это простое устройство, которое предназначено для балансировки и защиты системы отопления. Встречаются также и другие названия, например, гидравлический разделитель систем отопления, гидроразделитель, бутылочка и др. Этими наименованиями, как правило, пользуются профессиональные монтажники.
Принцип работы и назначение гидрострелки
- Гидрострелка необходима для гидродинамической балансировки системы отопления и служит в качестве добавочного узла. Она дает возможность сберечь теплообменники котлов, сделанные из чугуна, от возможных тепловых ударов. Подобное может произойти во время первоначального пуска котла, проведения технических проверок или обслуживающих работ, которые сопровождаются обязательным отключением циркуляционного насоса отопления и горячего водоснабжения. Также, применение гидрострелки, предохранит целостность вашей системы отопления при автоматическом отключении контуров ГВС, теплового пола и др.. При монтировании отопительной системы в вашем доме для соблюдения гарантийных обязательств изготовителя на оборудование, установка гидрострелки, является обязательным условием. Требования эти являются обязательными для котлов, у которых теплообменник изготавливается из чугуна. Так как, при возникновении большой разницы температур между водой на выходе и входе, возможно разрушение чугуна из-за его природной хрупкости.
- Чтобы выровнять давление при неодинаковых расходах в основном контуре котла и сумарном потреблении вторичными контурами тепла. Гидроразделитель будет полезным в случае многоконтурных систем отопления (батареи отопительные, водонагреватель, горячий настил и другое). Соблюдая гидродинамические нормы, наше устройство дает возможность на 100% устранить воздействие друг на друга контуров и гарантировать их бесперебойную работу в заданных режимах.
- При правильном расчете размеров и гидромеханических параметров, гидрострелка будет выполнять функцию отстойника и убирать из теплоносителя механические образования, такие как ржавчина, шлам, накипь. Это значительно продлит время работы всех движущихся и трущихся элементов системы отопления, например насосов, запорной арматуры, счетчиков и датчиков.
- Гидроразделитель осуществляет важную роль удаления с теплоносителя, находящегося в нем воздуха. Это в существенной степени снизит количество окислившихся металлических деталей системы отопления.
Для того чтобы были понятны причины установки гидроразделителя в систему отопления дома, необходимо понять, что же происходит с водой во время её прохождения в полости гидрострелки. Для этих целей обязательно нужно вникнуть в суть основных параметров функционирования, верно спроектированной, двух и более контурных автономных систем отопления с применением гидроразделителя.
- После выполнения монтажных работ, сварки всех стыковых соединений в трубах, система отопления заполняется прохладной водой, как правило, в пределах 5 – 15 градусов.
- При включении котла автоматика подключает циркуляционный насос основного контура и выполняется разжигание горелки, так как теплоноситель пока что не набрал заданную программой температуру, насосы вторичных контуров не включаются и теплоноситель движется только по первичному контуру. Таким образом, весь поток будет направлен вниз по гидрострелке, как показано на схеме (Ситуация №1).
- Сразу же после того, как теплоноситель достигнет заданного температурного уровня, начинается равнозначный отбор второстепенным контуром водяного потока. В исключительном порядке, равных водяных потоков, основного и второстепенного контура, гидрострелка функционирует только лишь как воздушный отводчик и грязе-мазутоулавливатель, то есть, так как уже упомянуто выше в пунктах 3 и 4. Таким образом, происходит стандартный отопительный процесс и нагревание горячей воды для нужд вашего дома (на схеме это Ситуацию №2). Обязательно необходимо обратить внимание, что достичь при практическом применении абсолютного равенства водяных потоков Q1=Q2 во всех контурах отопительной системы практически невозможно. Именно поэтому, в обязательном порядке необходимо устанавливать гидрострелку в системе отопления дома.
- Далее автоматика будет регулировать расход во второстепенном контуре, например, когда вода в ГВС достигнет заданной температуры насос горячего водоснабжения отключится; в условиях, если термоголовки радиаторов прикрывают поток в следствии перегрева помещения на солнечной стороне, тем самым повышая гидросопротивления в этом контуре отопления, срабатывает автоматика адаптивного насоса, понижая их производительность и снижая поток Q2. Через это поток Q1-Q2 начинает движение вверх по гидрострелке (на схеме Ситуацию №3). Если в системе отопления нет гидрострелки, из-за значительного гидравлического перекоса вышли бы из строя как минимум циркуляционные насосы.
- Когда автоматика котла останавливает насос основного отопительного контура, поток теплоносителя в гидрострелке стремится вверх (на схеме Ситуацию №3). Но данная ситуация бывает очень редко.
Подведём краткие итоги. Учитывая вышеизложенное можно сказать, что установка гидрострелки в системе отопления вашего дома жизненно необходима, если у вас 2 и более контуров отопления и котел имеет теплообменник из чугуна.
Изготавливая гидравлический разделитель своими руками, нужно знать его будущие размеры. Для этого проводится несложный расчет гидрострелки двумя способами: методом трех диаметров и чередующихся патрубков (см. схему).
Суть расчета заключается в том, чтобы найти единственный параметр — это диаметр разделителя (или диаметр подводящего патрубка). Все остальные размеры привязаны к этому значению.
Подбор гидравлического разделителя нужно делать исходя из максимального протока воды в системе (куб. м/час) и обеспечения минимальной скорости воды в разделителе и в подводящих патрубках. Максимальная скорость движения воды через гидравлический разделитель принимается 0,2 м/сек.
Расчет диаметра гидрострелки можно выполнить двумя способами:
Исходя из максимального протока теплоносителя в отопительной системе.
G - максимальный проток сквозь разделитель, куб. м./час;
w - максимальная скорость движения теплоносителя, рекомендуется принимать 0,2 м/сек.
Исходя из максимальной мощности котельного оборудования при разнице температур подачи и обратки 10°С.
D - диаметр гидравлического разделителя, мм;
P - мощность (максимальная) отопительного котла/котлов, кВт;
∆T - разница температур подачи и обратки, °С
Давайте рассмотрим пример расчета. Допустим у нас есть котел максимальной мощностью 40 кВт, а система рассчитана под радиаторный обогрев с режимом 75/65, а значит ∆T = 10 °С, то диаметр гидравлической стрелки будет следующий: D = 78 мм
Гидрострелка своими руками — личный опыт
Что лучше – сделать гидрострелку своими руками или купить уже готовую?
Предыстория
Несколько лет назад я купил 6 соток земли для постройки собственного дома. Хотелось построить для своей семьи уютное комфортабельное жилье. Опыта в строительстве домов у меня конечно не было, да и денежные запасы были не очень велики. Посоветовавшись с семьей, решили строить двухэтажный каркасный дом размером 12х14м. Помогали мне в постройке дома гости из ближнего зарубежья. Собрали деревянный каркас, обшили его ОСП, минеральной ватой 200мм утеплили его. Затем сделали крышу, накрыли ее металлочерепицей.
Приближались холода и мы спешили установить окна и утеплить стены. Конечно в бюджет, рассчитанный в начале стройки, не вложились. «Знатоки» говорили, что после того, как будут построены стены и возведена крыша, трудовые и финансовые затраты станут меньше. Осенью стало понятно, что это совсем не так.
Проблемы появились, когда начали проводить газ и делать отопление. Если бы мне в то время на глаза попалась статья в Интернете «Газификация частного дома », то проблем было бы намного меньше. Я думаю, что вдаваться в подробности своего строительства нет необходимости, так как в Интернете и без моих советов очень много информации о постройке каркасных строений.
Расскажу о том, с какими проблемами я столкнулся, когда начал делать отопление. Такие советы пригодятся тем, кто начинает это делать. Надеюсь, некоторых проблем они смогут избежать, учитывая мой опыт.
Об отоплении
Площадь моего дома 230 м.кв. Учитывая площадь, мы рассчитали, что подойдет двухконтурный итальянский настенный газовый котел мощностью 25 кВт. Цена котла так же устраивала.
Взял у знакомого аппарат для сварки полипропиленовых труб и самостоятельно сделал разводку по всему дому. Оказывается, что эта работа совсем не сложная и не требует никаких профессиональных навыков.
В котельной сделал разводку медью. Случайно попался недорогой материал. Сам не решился выполнять эту работу. Нанял опытного монтажника, который взялся подключить мне и газовый котел. Он мне посоветовал поставить гидравлический разделитель. Так же он посоветовал на каждый контур установить отдельный циркуляционный насос. Также мастер настаивал на том, чтобы поставить импортный гидравлический разделитель, который стоит до 10000 рублей. Цена насоса так же была большая – 5-8 тысяч рублей. Он не смог меня убедить в том, что это необходимо, а лишних денег у меня не было, поэтому мы решили не ставить это оборудование.
На первичный отопительный контур газового котла установили на первом этаже 5 веток теплого пола и медный коллектор на два контура батарей. Запустили котел в работу. Как ни странно, все заработало с первого раза. Неравномерно прогревались дальние батареи и пол на первом этаже. Но так как было не холодно, я не обратил на это должного внимания.
Зимой появились первые неприятности. Перестал работать циркуляционный насос. В доме стало холодно. Я снял котел и повез его в сервисный центр, так как он был на гарантии. Как всегда там не оказалось необходимых запасных частей. Предложили подождать в пределах двух месяцев, пока не поступят запчасти. Так как семья замерзала, поехал в магазин и купил другой насос, который подходил к котлу. Считал, что насос сломался потому, что не хватало мощности, поэтому выбрал более мощный. Конечно же насос не поместился туда, где стоял прежний. Пришлось повесить его на стенку. К котлу подсоединил его через реле. Включил, и опять все заработало. Я был очень рад и считал, что проблема решена.
Весной возникла еще одна проблема – начал перегреваться теплый пол. Чтобы снизить температуру пола, приходилось убавлять температуру на котле. Появились проблемы с ванной. Приходилось долго набирать воду в ванну. В мае сломался новый насос WILO. За советом я обратился к тому мастеру, что делал мне медную разводку. Он напомнил о том, что советовал мне поставить гидрострелку. Я пошел в Интернет за необходимой информацией. Нашел много неоднозначной информации, которую попытался собрать вместе. Начала вырисовываться картина, из которой я понял, что в системе отопления своего дома нужно было непременно устанавливать гидравлический разделитель, а так же дополнительные циркуляционные насосы.
В Интернете нашел продажу импортных гидрострелок, которые стоили примерно 200-300 долларов. Там еще была масса статей, о том, как сделать гидрострелку своими руками, а так же расчеты.
Немного поразмышлял и пришел к выводу, что лишними деньги не бывают и решил самостоятельно сделать гидравлический разделитель. Произвел несложный расчет гидравлического разделителя, сделал чертежи и отправился на рынок покупать запчасти. Проинспектировав цены на рынке, пришел к выводу, что самостоятельно изготовленный гидравлический разделитель обойдется мне не очень дорого. Купил трубы, заглушки с отверстиями для воздухоотвода и слива, патрубки для подключения котла, в общем, приобрел все нужные детали. Сверил все с чертежами. Теперь всю эту груду металла нужно будет собрать в один узел. Тут опять появились проблемы. Нужно было найти хорошего сварщика. Начав звонить по объявлениям, был поражен. Цены на сварочные работы были космические. Одни предлагали 3000 рублей за выезд. Другие просили за один шов 700 рублей. Просчитав нужное количество швов, и умножив все это на цену одного шва, я понял, что цена получилась заоблачная.
Знакомый посоветовал сходить в гаражи. Там я нашел дядька, который согласился сделать всю работу за 700 рублей. Дядя Вася пообещал качественно выполнить работу и мы ударили по рукам. Увидев выполненную работу, я пришел в ужас. Я увидел криво сваренные патрубки, на сварочных швах были чуть ли не дыры. Я начал возмущаться, а дядя Вася, дыша на меня перегаром, сказал, что я ничего не понимаю и работу он выполнил качественно. Аванс, который я ему дал, естественно пропал. Расчет он не получил. Но все детали были испорчены.
Я опять начал искать хорошего сварщика с адекватными запросами. Ища сварщика, я понял, что у нас в стране остро не хватает хороших специалистов. К поиску сварщика я подключил всех своих друзей, а они – своих друзей. Наконец мои поиски увенчались успехом. Я объяснил ему, что хочу, показал чертеж. Он сказал, что бы сделать качественные швы, нужна сварка аргоном и озвучил цену – 1800 рублей. Я принял его условия и отправился на рынок. По знакомым местам быстро купил все необходимое. Комплект деталей обошелся мне около 1000 рублей. Сварщик долго прикидывал все комплектующие и забраковал патрубки с резьбой. Там был действительно брак, который я не увидел – не совпадали центры резьбы с центрами патрубков, да и резьба была нарезана не правильно.
Мне повезло, что сварщик попался толковый, а то опять пришлось бы выбрасывать деньги напрасно. Отправился по магазинам в поисках нормальных сгонов и резьбовых концов. Удивился, в магазинах торгуют таким же браком. Везде разная резьба, все кривое и косое, гайки на резьбу не накручиваются или наоборот, болтаются.
Было принято решение заказать резьбовые концы у токаря, который выточит качественную резьбу. Найти токаря так же оказалось не просто. Так как эта работа была кропотливая и дешевая, ее никто не хотел делать. Да и чертежи требовали грамотные, а не мои рисунки. Но наконец токаря я нашел. Четыре втулки мне обошлись 600 рублей. Это приемлемая цена. Токарь детали выточил, сварщик сварил необходимый узел. За то, чтобы зачистить швы, потребовал дополнительные деньги. Сварщик пообещал, что гидравлический распределитель будет качественный. Для проверки качества я взял автомобильный компрессор и продул узел. Протечки воздуха не было. Теперь нужно покрасить гидрострелку. Нашел людей, которые красят порошковой краской. Объем работы был маленький, поэтому взяли не дорого. Хоть с этим проблем не возникло.
Подводим итоги моим усилиям, которые были приложены для того, чтобы сделать гидрострелку своими руками:
- 3700 рублей я потратил, чтобы сделать гидрострелку.
- Потраченные деньги на брак деталей и оплату за плохую работу сварщика – примерно 1200 рублей.
Итого потрачено около 6000 тысяч рублей. В эту сумму не включены расходы на бензин, мои нервы, потраченное свободное время на протяжении двух недель. Деньги деньгами, а свободное время жалко. Его лучше потратить на семью и детей. Цена моего самодельного изделия получилась такая же, как и цена импортного гидравлического распределителя. Плюс то, что стационарные узлы выпускают с теплоизоляционным кожухом, поэтому летом, когда и так жарко, он не излучает тепло. На сегодняшний день и отечественные производители стали выпускать такие изделия, но стоят они меньше, чем импортные. Если бы я раньше нашел такую статью в интернете, то мог бы избежать этих проблем и купил бы качественный распределитель, не потратив свои нервы.
Установил этот выстраданный гидравлический распределитель. Поставил дополнительно еще два насоса – один на теплый пол, а второй на отопление батарей. Отпилил от негодного коллектора ненужные контуры и поставил гребенку на контур теплого пола. Новый коллектор сделал из меди. Мои мытарства увенчались успехом. Система отопления работает уже три года. И пол и батареи равномерно прогреваются. Насос так же греется меньше, чем это было, когда стоял первый, родной насос. Уже не перегревается в межсезонье теплый пол. Благодаря распределителю, температура воды регулируется. Это никак не сказывается на отоплении радиаторов и нагрев воды для домашних нужд. Не могу утверждать точно, но расход газа стал меньше. За это время я утеплил дом, да и зимы бывают разные.
Надеюсь на то, что прочитав эту статью, вы не будете повторять мои ошибки. Так что, если вы не специалист в токарной и сварочной сфере, гидравлический распределитель проще купить. Нервы будут целее.
Гидрострелка. Принцип работы, назначение и расчеты.
Полный перечень информации о гидрострелках
Как я Вам завидую, что Вы попали сюда и читаете эту статью. В интернете, я не нашел подробного объяснения гидрострелкам и прочим гидравлическим разделителям.
Поэтому решил проделать свое, расследование по принципам работы гидравлического разделителя. И развеять глупые доводы и расчеты по гидрострелкам.
Видео о назначение гидрострелки
Видео: Тройниковая гидрострелка - расчет диаметров/расходов гидрострелки
Это полный перечень информации о том, как понять работу гидрострелки и сделать расчет. Также я Вам расскажу, как понять раскрученную формулу по расчету гидрострелки и Вы поймете насколько можно откланиться от расчетов, чтобы понять эффективность гидрострелки. Решим задачку из реального примера. Рассмотрим физические законы применимые для гидрострелок.
В этой статье Вы узнаете:
Данная статья не является плагиатом по копированию чужих расчетов, и чужих рекомендаций!!!
И так приступим!!! Объясняю качественно и на простом языке, для чайников.
Чтобы понять, как работает гидрострелка, мы затронем гидравлику и теплотехнику. С помощью гидравлики мы поймем, как движется вода в гидрострелке. А с помощью теплотехники, мы поймем, как проходит и распределяется нагретая вода.
Я как гидравлик, предлагаю рассматривать любую систему отопления через много связующие трубки способные пропускать определенный расход воды внутри себя. Например, в этой трубе - идет такой-то расход в другой трубе - другой расход. Или в этом кольце (контуре) - идет один расход в другом кольце - производится другой расход.
Напутствие будущим специалистам
Для того, чтобы правильно считать систему отопления, необходимо систему рассматривать как систему из образующие кольца в которой происходит, какой-либо расход. По расходу можно будет вычислять , а также расход нам дает точный перевод, сколько требуется передать тепла по трубе теплоносителем. Также понадобиться понимать разницу напоров на подающем и обратном трубопроводе. Об этом как-нибудь в других статьях напишу, по качественному расчету схем систем отопления.
О формах гидрострелки:
В разрезе:
Как видите ничего сложного внутри. Существуют, конечно, всякие модификации еще и с фильтрами. Может в будущем какой-нибудь дядя Ваня и придумает более сложные структуру, а пока будем изучать такие гидрострелки. По принципу работы круглые гидрострелки от профильной гидрострелки практически не отличаются. Прямоугольная (профильная) гидрострелка, больше красивая, чем лучше работающая. С точки зрения гидравлики, лучше круглая гидрострелка. А профильная гидрострелка скорее уменьшает расположение в пространстве и увеличивает емкость гидрострелки. Но все это не влияет на параметры гидрострелок.
Гидрострелка - служит для гидравлического разделения потоков. То есть гидравлический разделитель является неким каналом между контурами и делает контура динамически независимыми при передачи движения теплоностителя. Но при этом хорошо передает тепло от одного контура другому. Поэтому официальное название гидрострелки: Гидравлический разделитель.
Назначение гидрострелки для систем отопления:
Первое назначение. Получить при малом расходе теплоносителя - большой расход во втором искусственно-созданном контуре. То есть, например, у Вас имеется с расходом 40 литров в минуту, а получилась в два-три раза больше по расходу - это к примеру, расход = 120 литров в минуту. Первым контуром будет являться контур котла, а вторым контуром будет - система развязки отопления. Экономически не целесообразно разгонять контур котла - до расхода больше чем это было предусмотрено производителем котла. Иначе увеличится , которое либо не даст необходимый расход, либо увеличит нагрузку на движение жидкости, что приведет - к дополнительным расходом насоса на электроэнергию.
Второе назначение. Исключить гидродинамическое влияние, на включение и отключение определенных контуров систем отопления на общий гидродинамический баланс всей системы . Например, если у Вас имеются , радиаторное отопление и контур горячего водоснабжения (бойлер косвенного нагрева), то имеет смысл разделить эти потоки на отдельные контура. Чтобы они друг на друга не влияли. Схемы рассмотрим ниже.
Гидрострелка является связующим звеном двух отдельных контуров по передаче тепла и полностью исключает динамическое влияние двух контуров между собой.
Нет динамического или гидродинамического влияния в гидрострелке между контурами - это когда - движение (скорость и расход) теплоносителя в гидрострелке не передается от одного контура к другому. Имеется ввиду: Влияние толкательной силы движущегося теплоносителя не передается от контура к контуру.
Смотри изображение простого примера. Далее будут схемы сложнее.
Это упрощенная схема, предназначена понять суть работы гидрострелки. Насосы, которых могут или должны быть установлены на обратный остывший трубопровод, для увеличения их срока службы. Впрочем, существуют факторы, которые намеренно вынуждают ставить насосы на подающий горячий трубопровод. С точки зрения гидравлики, то лучше ставить насос на подающем трубопроводе, так как горячая жидкость обладает минимальной вязкостью, что увеличивает скорость потока теплоносителя через насос. Об этом как-нибудь напишу.
Насос Н 1 создает расход в первом контуре равный Q 1 . Наос Н 2 создает расход во втором контуре равный Q 2 .
Принцип работы
Насос Н 1 создает циркуляцию теплоносителя через гидрострелку по первому контуру. Насос Н 2 создает циркуляцию теплоносителя через гидрострелку по второму контуру. Тем самым происходит перемешивание теплоносителя в гидрострелке. Но если расход Q 1 =Q 2 , то происходит взаимное проникновение теплоносителя из контура в контур, тем самым как бы создавая один общий контур. В этом случае вертикальное движение в гидрострелке не происходит или это движение стремится к нулю. В случаях, когда Q 1 >Q 2 , движение теплоносителя в гидрострелке происходит сверху в низ. В случаях, когда Q 1
При расчете гидрострелки, очень важно получить очень медленное вертикальное движение в гидрострелке. Экономический фактор указывает на скорость не более 0,1 метр в секунду, для первых двух причин (смотри ниже).
Почему нужная маленькая вертикальная скорость в гидрострелке?
Первая, основная причина маленькой скорости - это дать возможность осесть (упасть вниз) плавающему мусору (крошки песка, шлама) в системе . То есть со временем некоторые крошки постепенно оседают в гидрострелке. Гидрострелка еще может служить как накопителем шлама в системе отопления.
Вторая причина - это возможность создать естественную конвекции теплоносителя в гидрострелке. То есть дать возможность холодному теплоносителю уходить вниз, а горячему устремляться вверх. Это нужно для того, чтобы использовать гидрострелку как возможность получения из температурного градиента гидрострелки, необходимый температурный напор. Например, для теплого пола можно получить второстепенный контур отопления с пониженной температурой теплоносителя. Также для бойлера косвенного нагрева можно получить более высокую температуру, которая способна будет перехватить максимальный температурный напор, чтобы быстрее нагреть воду для горячего потребления.
Третья причина - это уменьшить гидравлическое сопротивление в гидрострелке. Оно в принципе и так уменьшено, почти до нуля, но если опустить две первые причины, можно сделать гидрострелку как . То есть уменьшить диаметр гидрострелки и увеличить вертикальную скорость гидрострелки, сделать более - повышенную. Этот метод позволяет сэкономить на материалах и может быть использован в тех случаях, когда не нужен температурный градиент и получить всего один контур . Данный метод существенно экономит средства на материалах. Ниже представлю схему.
Четвертая причина - это выделить из теплоносителя микроскопические пузырьки воздуха и выпустить их через .
В каких случаях становятся нужна гидрострелка?
Опишу приблизительно, для чайников. Обычно, гидрострелка стоит в доме, площадь которого превышает 200 квадратных метров. Там где имеется сложная система отопления. Имеется в виду, что распределение теплоносителя делится на множество контуров . Данные контура, которых следует делать динамически независимыми от общей системы отопления. Система с гидрострелкой становится идиально стабильной системой отопления, в которой тепло распространяется по дому в точных выверенных пропорциях. В-которых отклонение пропорций в передаче тепла - исключено!
Может ли гидрострелка стоять под углом 90 градусов к горизонту?
Если по-простому, то - может! Ведь правильно заданный вопрос половина ответа! Если Вы опускаете две первых причины (описанных выше), то смело можно вращать ее как хотите. Если необходимо накопить шлам(грязь) и выпускать воздух в автоматическом режиме, то необходимо ставить как положено. А также если необходимо разделить контура по температурным показателям.
Расчет гидрострелки
В интернете гуляет очень раскрученный расчет по расчету гидрострелок, но не объясняется принцип каждой переменной цифры. Откуда взялась эта формула? Нет доказательств данной формулы! Мне как математику происхождение формулы очень волнует...
И я Вам проясню все детали...
В особенности самый простой метод это:
Метод трех диаметров и метод чередующихся патрубков
Я Вам расскажу, чем отличаются эти два вида гидрострелок, и который лучше. И стоит ли прибегать к какому-либо варианту или все равно. Об этом ниже.
И так разбираем по кусочкам эту формулу:
Цифра (1000) - это перевод количество метров в миллиметры. 1 метр = 1000 мм.
А теперь по порядку разбирая все нюансы, влияющие на диаметр гидрострелки...
Для того, чтобы вычислить диаметр гидрострелки, необходимо знать:
Для примера возьмем это изображение:
Расходом первого контура будет являться максимальный расход выдаваемый насосом Н 1 . Примем за 40 литров в минуту.
Запоминайте в решение пригодиться.
Расходом второго контура будет являться максимальный расход выдавемый насосом Н 2 . Примем за 120 литров в минуту.
Максимально-возможная вертикальная скорость теплоносителя в гидрострелке, будет являться скорость 0,1 м/с.
Для вычисления диаметра вспомним эти формулы:
Отсюда формула диаметра:
Чтобы соблюсти скорость в гидрострелке просто вставляем в формулу V = 0,1 м/с
Что касается расхода в гидрострелке, он равен:
Q = Q1-Q2 = 40-120 = -80 литр/мин.
Избавляемся от минуса! Он нам не нужен. И того Q=80л/мин.
Переводим: 80 л/мин = 0,001333 м 3 /сек.
Ну как Вам расчет? Мы нашли диаметр гидрострелки, ни прибегая к температурным и тепловым значениям, нам даже не нужно знать мощность котла и температурные перепады! Достаточно знать только расходы контуров.
А теперь попытаемся понять, как пришли к расчетам такой формулы:
Рассмотрим формулу нахождения мощности котла:
Вставляя в формулу получаем:
ΔT и С по правилам математики сокращаются или взаимно уничтожаются, так как делятся друг на друга (ΔT/ ΔT, С/ С). Остается Q - расход.
Можно не указывать коэффициент 1000 - это перевод метра в миллиметры.
В итоге мы пришли к этой формуле [ V=W ]:
Также на некоторых сайтах гуляет такая формула:
[ 3 d ] - это экономический показатель найденный опытным путем. (Этот показатель для чайников, кому лень считать). Ниже предоставлю расчет по всем диаметрам.
Цифра (3600) - это перевод скорости (м/с) количества секунд в часы. 1 час = 3600 секунд. Так как расход указан в (м 3 /час).
Теперь рассмотрим, как нашли цифру 18,8
Объем гидрострелки?
Влияет ли объем гидрострелки на качество работы системы ?
Конечно, влияет и чем оно больше, тем лучше. Но для чего лучше?
Для того, чтобы уровнять температурные скачки для !
Эффективным объемом для уравнивания температурных скачков будет объем равный 100-300 литров. В особенности в той системе отопления, где имеется твердотопливный котел. Твердотопливный котел, к сожалению, может выдавать очень не приятные температурные скачки для .
Представили такую гидрострелку в виде бочки?
Если нет, то смотри изображение:
Емкостной гидравлический разделитель - это гидрострелка ввиде бочки.
Такая бочка служит неким накопителем тепла. И создает плавное изменение температуры во втором контуре. Защищает систему отопления от твердотопливного котла, который способен резко повышать температуру до критического уровня.
Ниже описанные законы частично применимы к гидрострелкам с малым объемом (до 20 литров).
Подробнее о местах соединения.
Расстояния от дна бочки до трубопровода К2 = a = g - является запасом для скопления шлама. Должно быть равно примерно 10-20 см. (Чтобы хватило лет на 10, так как чистка там обычно не делается, место для шлама - много).
Размер d - необходим для скопления воздуха (5-10 см) в случаях не предвиденного скопления воздуха и неровности потолка бочки. Обязательно поставьте на верхнюю точку бочки.
(В динамике) Чем выше трубопровод К3 тем, быстрее поступает высокая температура, проходящая во второй контур (в динамике). Если опустить К3, то высокая температура начнет попадать тогда, когда полностью нагреется теплоноситель заполняющий пространство по высоте d (Между потолком и трубопроводом К3). Поэтому чем ниже трубопровод К3, тем более инерционной получается в температурных скачках.
Расстояние от трубопровода К3 и К4 = f - будет являться температурным градиентом, поэтому можно смело подбирать необходимый потенциал (температуру в динамике) для определенных контуров отопления. Например, для теплых полов, можно сделать пониженную температуру. Или например, необходимо какие-то контура сделать менее приоритетными в потребление тепла.
Трубопровод К1 - является питающим теплом бочку. Чем выше К1, тем быстрее и без сильного остывания достигает теплоноситель трубопровода К3. Чем ниже трубопровод К1, тем сильнее теплоноситель разбавляется с температурным градиентом тепла. И это означает, что сильно высокая температура, больше разбавляется с остывшим теплоносителем в бочке. Чем ниже трубопровод К1, тем более инерционной получается в температурных скачках. Для более инерционной системы лучше опустить К1.
Имейте ввиду, что бочку лучше теплоизолировать. Так как неизолированная бочка начнет терять тепло и отапливать , в которой она находиться.
Для максимального получения и выравнивания температурных скачков, необходимо оба трубопровода К1 и К3 опускать вниз до середины бочки по высоте.
Если вы желаете уменьшить влияние температурного напора на котел? То можно поменять трубопровод К1 и К2 между собой. То есть поменять направление теплоносителя в первом контуре. Это даст возможность не загонять в котел сильно холодный теплоноситель, который сможет разрушить нагревательный элемент или приводить к сильному конденсату и коррозии. В этом случае необходимо по высоте подобрать необходимый потенциал, который даст необходимый температурный напор. Также трубопроводы не должны быть расположены друг над другом. Так как горячий теплоноситель может, не разбавляясь поступать сразу в выходящий трубопровод. Имейте в виду, что мощность котла падает. То есть падает количество получаемого тепла в единицу времени. Это вызвано тем, что мы уменьшаем температурный напор, что приводит к получению тепла в меньших количествах. Но это не означает, что Ваш будет потреблять, то же самое количество топлива и давать меньше тепла. Просто автоматически увеличиться температура на выходе из котла. Но в котлах стоит регулятор температуры, и он попросту уменьшит поступление топлива. Что касается твердотопливных котлов, то там регулируется поступлением воздуха.
Температурный напор котла - это разница между выдаваемым котлом температуры и приходящим остывшим теплоносителем.
Теперь перейдем к обычным маленьким гидрострелкам (объемом до 20 литров)...
Какая должна быть высота гидрострелки?
Высота гидрострелки может быть абсолютно любой. Как Вам удобно расположить .
Диаметр гидрострелки?
Диаметр гидрострелки должен быть не менее определенного значения, который находиться по формуле:
На самом деле все просто до безумия . Скорость выбираем экономически оправданную 0,1м/с, а расход делаем равным разнице между контуром котла и остальными расходами. Расходы можно посчитать по насосам, в которых по паспорту указаны максимальные расходы.
Выше был пример расчетов диаметра гидрострелок.
Не забываем переводить единицы измерения.
Косые или коленные переходы в гидрострелке
Часто мы видим вот такие гидрострелки:
Но бывают и с коленным переходом или сдвигом по высоте:
Рассмотрим схему со сдвигом по высоте.
Трубопровод Т1 относительно Т3 находится выше, для того, чтобы теплоноситель от котла смог, немного притормозить движение и лучше отделить микроскопические пузырьки воздуха. При прямом соединении по инерции может возникнуть прямое движение и процесс отделения пузырьков воздуха будет слабым.
Трубопровод Т2 относительно Т4 находится выше, для того, чтобы микроскопический шлам и мусор приходящий из трубопровода Т4 смогли отделиться и не попасть в Т2.
Можно ли в гидрострелке сделать больше 4х соединений?
Можно! Но стоит, кое-что узнать. Смотри изображение:
Используя гидрострелку в такой форме, мы хотим получить различный температурный напор на определенных контурах. Но не все так просто...
При такой схеме Вы не получите качественный температурный напор, так как существует ряд особенностей которые мешают этому:
1. Горячий теплоноситель в трубопроводе Т1 полностью поглощается трубопроводом Т2, если расход Q1=Q2.
2. При условии Q1=Q2. Теплоноститель попадающий в трубопровод Т3 становиться равный средней температуре обратных трубопроводов Т6, Т7, Т8. При этом разница температур между Т3 и Т4 не значительна.
3. При условии Q1=Q2+Q3 0,5. Наблюдаем более распределенный температурный напор между контурами. То есть:
Температура Т1=Т2, Т3=(Т1+Т5)/2, Т4=Т5.
4. При условии Q1=Q2+Q3+Q4. Наблюдаем что Т1=Т2=Т3=Т4.
Почему невозможно получить качественный температурный градиент для отбора заданной температуры?
Потому что отсутствуют факторы, формирующие качественное распределение температуры по высоте!
Подробнее на видео: Как узнать расходы в программе
Факторы:
1. Отсутствует естественная конвекция в пространстве гидрострелки, потому что мало пространства и потоки проходят между собой так близко, что перемешиваются между собой, исключая температурное распределение.
2. Трубопровод Т1 находится в верхней точки и поэтому естественной конвекции не может быть. Так как заходящая высокая температура не может опускаться вниз и остается вверху заполняя все верхнее пространство высокой температурой. Естественным путем остывший холодный теплоноситель не перемешивается с верхним горячим теплоносителем.
2. Схема не требует точного расстояния между трубопроводами (Т2,Т3,Т4).
3. Возможность регулировать температурный градиент.
4. Возможность сделать температуры трубопроводов Т2,Т3,Т4 одинаковыми или распределить по температуре.
5. Высота гидрострелки не ограничена, можете сделать хоть в два метра в высоту.
6. Такая схема работает без дополнительного распределительного коллектора.
8. Большинство встроенных бойлеров (Водонагреватель косвенного нагрева) имеют в себе реле автоматического включения по мере остывания воды. Цепью реле необходимо запитать насос, который будет - включать и отключать насос. И поэтому, в такой схеме можно не использовать для перенаправления горячего потока для того, чтобы быстро нагреть воду. Так как при таком градиенте температур можно получить особенность, когда практически весь поток контура котла может отбираться контуром бойлера для нагревания воды. А отопительные контуры могут питаться остывшим теплоносителем. В динамике - это так.
На практике сталкивался с некоторыми схемами, которые имея трехходовой клапан, и если что-то выходило из строя, например, реле, то это приводило к риску отключить . Или кто-то закрыл вентиль питания бойлера, и это привело к тому, что бойлер не нагревается, а реле не включает насос отопления. Так как завязана логика с отключением и включением отопления.
Я в схеме не обозначил воздухоотводчик и спускник для выпуска шлама. Поэтому не забываем про них: Воздухоотводчик на верхнюю точку, а спускник на нижнюю точку гидрострелки.
Диаметры входящих в гидрострелку патрубков.
Выбор диаметра для входящего патрубка в гидрострелку определяется тоже по специальной формуле:
Только расход выбирается исходя из расхода теплоносителя для каждого трубопровода в отдельности.
Скорость выбирается исходя из экономического фактора и равен от 0,7-1,2 м/с
Например, чтобы вычислить диаметр патрубка отопительного контура, необходимо знать максимальный расход насоса находящийся в этом контуре. К примеру, он будет 40 литров в минуту (2,4м 3 /ч), скорость возьмем 1м/с.
Дано:
На короткую трубу можно закрыть глаза, а когда эта труба исчисляется десятками метров, тут стоит задуматься! И рассчитать потерю напора по длине трубопровода, если это дойдет до сотни метров в длину, то вообще стоит удвоить диаметр для экономии. Иначе возможно придется подбирать более мощный насос, который будет потреблять энергию больше.
Различные метаморфозы с гидрострелками
Давайте исключим две особенно не важные причины для гидрострелок: - это удаление воздуха и отделение шлама. И оставим основную задачу для гидрострелки: - Это получение динамически независимого контура для увеличения расхода теплоносителя.
Тогда получим такое превращение гидрострелки: (Лучший вариант).
При таком способе отопительный контур в гидрострелке становиться скоростным. А контур котла по расходу может быть не занчительным. То есть: Q1
Вообще если у Вас система работает на больших температурах свыше 70 градусов цельсия или есть риск придти к таким температурам, то следует циркуляционные насосы ставить на обратный трубопровод. Если у Вас низкотемпературное отопление 40-50 °C, то лучше на подачу поставить, так как горячий теплоноситель обладает меньшим гидравлическим сопротивлением, и насос будет потреблять меньше энергии.
Вы заметили петлю?
Это не позволительная роскошь! При движении теплоносителя происходит два лишних поворота. От петли можно избавиться таким образом:
Как видите гидрострелку можно вращать в пространстве как угодно... Все зависит от направления трубопроводов. Длина гидрострелки и места соединения на гидрострелке - могут быть любыми на Ваш выбор по расположению , главное соблюсти направление теплоносителя, как показано на рисунках стрелками. Но лучше расстояние между патрубками подающего и обратного трубопровода, сделать не менее 20 см (0,2м). Это нужно для того, чтобы исключить попадания подающего теплоносителя в обратный трубопровод. Необходимо сделать расстояние длиннее. Необходимо создать условие для качественного перемешивания теплоносителя. Расстояние между патрубками должно быть не менее диаметра патрубка помноженное на 4. То есть:
L>d 4, где L-расстояние между патрубками (общего контура по расходу, например, подача Q1 и обратка Q1), d-диаметр патрубка.
А теперь посмотрите фото из реального примера подобных стрелок:
Диаметр гидрострелок доходит до безумия...
Скорость теплоносителя в таких гидрострелках может достигать 0,5-1м/с.
А достоинство: Это упрощенный вид, легче монтаж и дешево обходится.
Не стандартное решение по изготовлению гидрострелок
В большинстве случаев гидрострелки изготавливают из стали или железных труб большого диаметра. А если у Вас есть желание не устанавливать в систему отопления железные элементы, которые ржавеют и ржавчину разносят по системе ? Да и большого диаметра проблематично найти из пластика или нержавейки.
Тогда на помощь придет схема в виде решеток из труб маленького диаметра:
Данную конструкцию можно собрать из труб оригинального диаметра патрубков, соединив любыми тройниками. Например, из диаметром 32 мм. Также можно использовать полипропилен, только для низких температур отопления не выше 70 градусов. Можно использовать медную трубу.
Дешевле и проще будет за место этой конструкции поставить (отопительный прибор). Но в этом случае придется нести . Или теплоизолировать радиатор.
Смотри изображение:
Очень часто с гидрострелкой используют такой коллектор:
Для такой схемы температура, поступающая в контура(Q1,Q2,Q3,Q4) на подачу у всех одинакова.
Диаметр коллектора берется большим, чтобы исключить гидравлическое сопротивление на повороте для каждого контура. Если не увеличивать диаметр коллектора, то гидравлическое сопротивление на поворотах может достигать таких величин, что может вызвать не равномерное потребление теплоносителя между контурами.
Расчет диаметров тоже вычисляется банально по такой формуле:
Хотите сделать температурный градиент в коллекторе?
Это возможно! Смотри изображение:
В этой схеме между подающим и обратным коллекторами - установлены балансировочные клапана, которые дают возможность снизить температурный напор - на последних (правых) контурах. Проходимость балансировочных клапанов должна быть по возможности максимальной и равняться трубопроводу (d). На трубопровод (d), тоже необходимо поставить , для более сильного распределения градиента. Или уменьшить его диаметр, согласно расчетам по гидравлическому сопротивлению.
Также не забывайте, что существуют смесительные узлы для теплых полов, на которых можно тоже регулировать температурный напор.
Стоит ли покупать готовую гидрострелку?
Вообще говоря гидрострелки это дорогое удовольствие.
Выше были описаны многочисленные варианты, как сделать гидрострелку самому или применить не стандартный метод решения. Если вы не желаете экономить средства и сделать красиво, то можете покупать. Если есть проблемы, то можно воспользоваться вышеописанными методами.
Почему температура теплоносителя после стрелки (гидравлического разделителя) меньше чем на входе?
Это связано с разными расходами между контурами. Поступающая температура в гидрострелку быстро разбавляется с остывшем теплоносителем, потому что расход остывшего теплоносителя больше чем расход нагретого.
Основные преимущества применения гидравлических стрелок
Если сравнивать с обычной системой, где все завязано одним контуром, то при отключение некоторых веток, возникает маленький расход в котле, что увеличивает резкое повышение температуры в котле и последующий приход сильно остывшего теплоносителя.
Гидрострелка помогает поддерживать постоянный расход котла, что уменьшает разницу температуры между подающим и обратным трубопроводом.
Для значительного уменьшения температурного напора необходимо в гидрострелке поменять направление движения теплоностителя, что уменьшит температурный напор!
Скорее есть возможность купить несколько слабеньких насосов и увеличить функциональность системы. Распределяя их на отдельные контура.
3. Долговечность котельного оборудования?
Скорее всего, имелось ввиду, что расход через котел всегда стабильный и исключаются резкие скачки температурного напора.
Если сравнивать с обычной системой, где все завязано одним контуром, то при отключение некоторых веток, возникает маленький расход в котле, что увеличивает резкое повышение температуры в котле, а следом и приход сильно остывшего теплоносителя в .
4. Гидравлическая устойчивость системы, отсутствие разбалансировки.
Имеется ввиду, когда контуров или веток (распределение потоков) в системе отопления становиться много, то возникает нехватка расходов теплоносителя. То есть мы не можем в котле увеличить расход больше чем установлено ее проходным диаметром. Да и одним слабеньким насосом не увеличишь расход до требуемого значения. И на помощь приходит гидрострелка, которая дает возможность получить дополнительный расход теплоносителя.
Загрузка...
