Что такое гидравлический разделитель в системе отопления?

Гидрострелка для отопления: принцип работы и назначение

Гидравлический разделитель — устройство, овеянное множеством мифов. Чтобы разобраться, с какими задачами гидрострелка действительно способна справляться, а какие её свойства — лишь необоснованные заявления маркетологов, предлагаем подробно рассмотреть принцип действия этого узла и его назначение.

Как устроена гидрострелка

Гидрострелка представляет собой колбу с установленным в верхней части автоматическим воздухоотводчиком. На боковой поверхности корпуса врезаются патрубки для присоединения магистральных труб отопления. Внутри гидрострелка абсолютно полая, в нижней части может врезаться резьбовой патрубок для установки шарового крана, предназначение которого — слив отстоявшегося шлама со дна разделителя.

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

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

Какие возможности приписывают гидросепаратору

В среде инженеров-теплотехников встречаются диаметрально противоположные мнения по поводу необходимости установки гидрсотрелок в системах отопления. Масла в огонь подливают заявления производителей гидротехнического оборудования, сулящие увеличение гибкости настройки режимов работы, повышение КПД и эффективности теплоотдачи. Чтобы отделить зёрна от плевел, для начала рассмотрим абсолютно беспочвенные заявления о «выдающихся» способностях гидравлических сепараторов.

КПД котельной установки никак не зависит от устройств, установленных после присоединительных патрубков котла. Полезное действие котла целиком и полностью заключено в преобразовательной способности, то есть в процентном отношении тепла, выделенного генератором, к теплу, поглощённому теплоносителем. Никакие специальные методы обвязки не могут повысить КПД, он зависит только от площади поверхности теплообменника и корректного выбора скорости циркуляции теплоносителя.

Многорежимность, которая якобы обеспечивается установкой гидрострелки, это также абсолютный миф. Суть обещаний сводится к тому, что при наличии гидрострелки можно реализовать три варианта соотношений расхода в генераторной и потребительской части. Первый — абсолютное выравнивание расхода, что на практике как раз возможно только при отсутствии шунтирования и наличии в системе только одного контура. Второй вариант, при котором в контурах расход больше, чем через котёл, якобы обеспечивает повышенную экономию, однако в таком режиме по обратке в теплообменник неизбежно поступает переохлаждённый теплоноситель, что порождает ряд негативных эффектов: запотевание внутренних поверхностей камеры сгорания или температурный шок.

Также существует ряд доводов, каждый из которых представляет бессвязный набор терминов, но по сути своей не отражающий ничего конкретного. К таковым относятся повышение гидродинамической стабильности, увеличение срока службы оборудования, контроль за распределением температуры и иже с ними. Также можно встретить утверждение, что гидроразделитель позволяет стабилизировать балансировку гидравлической системы, что на практике оказывается прямо противоположным. Если при отсутствии гидрострелки реакция системы на изменение протока в любой её части неизбежна, то при наличии разделителя она ещё и абсолютно непредсказуема.

Реальная область применения

Тем не менее, термогидравлический разделитель — устройство далеко не бесполезное. Это гидротехнический прибор и принцип его действия достаточно подробно описывается в специальной литературе. Гидрострелка имеет вполне определённую, пусть и достаточно узкую область применения.

Важнейшая польза от гидроразделителя — возможность согласовать работу нескольких циркуляционных насосов в генераторной и потребительской части системы. Часто случается, что подключенные к общему коллекторному узлу контуры снабжаются насосами, производительность которых отличается в 2 и более раз. Наиболее мощный насос при этом создаёт разницу давлений настолько высокую, что забор теплоносителя остальными устройствами циркуляции оказывается невозможным. Несколько десятков лет назад эта проблема решалась так называемым шайбованием — искусственным занижением протока в потребительских контурах путём вваривания в трубу металлических пластин с различным диаметром отверстий. Гидрострелка шунтирует подающую и обратную магистраль, за счёт чего разрежение и избыточное давление в них нивелируются.

Второй частный случай — избыточная производительность котла по отношению к потреблению контуров распределения. Такая ситуация характерна для систем, в которых ряд потребителей работает не на постоянной основе. Например, к общей гидравлике могут быть привязаны бойлер косвенного нагрева, теплообменник бассейна и отопительные контуры зданий, которые отапливаются лишь время от времени. Установка гидрострелки в таких системах позволяет поддерживать номинальную мощность котла и скорость циркуляции всё время, при этом излишек нагретого теплоносителя поступает обратно в котёл. При включении дополнительного потребителя разница расходов снижается и излишек уже направляется не в теплообменник, а в открытый контур.

Гидрострелка также может служить коллектором генераторной части при согласовании работы двух котлов, особенно если их мощность существенно отличается. Дополнительным эффектом от работы гидрострелки можно назвать защиту котла от температурного шока, но для этого расход в генераторной части должен превышать расход в сети потребителей не менее чем на 20%. Последнее достигается путём установки насосов соответствующей производительности.

Схема подключения и монтаж

Гидравлическая стрелка имеет схему подключения, столь же простую, как и собственное устройство. Большая часть правил относится не столько к подключению, сколько к расчёту пропускной способности и расположению выводов. Тем не менее, знание полной информации позволит провести монтаж корректно, а также убедиться в пригодности выбранной гидрострелки для её установки в конкретную систему отопления.

Первое, что нужно чётко усвоить — гидрострелка будет работать только в системах отопления с принудительной циркуляцией. При этом насосов в системе должно быть как минимум два: один в контуре генерационной части, и хотя бы один в потребительской. При прочих условиях гидравлический разделитель будет играть роль шунта с нулевым сопротивлением и, соответственно, закоротит собой всю систему.

Пример схемы подключения гидрострелки: 1 — котёл отопления; 2 — группа безопасности котла; 3 — расширительный бак; 4 — циркуляционный насос; 5 — гидравлический разделитель; 6 — автоматический воздухоотводчик; 7 — запорные вентили; 8 — кран слива; 9 — контур № 1 бойлер косвенного нагрева; 10 — контур № 2 радиаторы отопления; 11 — трёхходовой кран с электроприводом; 12 — контур № 3 тёплый пол

Следующий аспект — размеры гидрострелки, диаметр и расположение выводов. В общем случае диаметр колбы определяется исходя из наибольшего расчётного протока в магистрали. За максимум может приниматься расход теплоносителя либо в генерационной, либо в потребительской части системы отопления согласно данным гидравлического расчёта. Зависимость диаметра колбы разделителя от протока описывается соотношением расхода к скорости протока теплоносителя через колбу. Последний параметр фиксированный и, в зависимости от мощности котельной установки, может варьироваться от 0,1 до 0,25 м/с. Частное, полученное при вычислении указанного соотношения, нужно умножить на поправочный коэффициент 18,8.

Диаметр патрубков подключения должен составлять 1/3 от диаметра колбы. При этом вводные патрубки располагаются от верха и низа колбы, а также друг от друга на расстоянии, равном диаметру колбы. В свою очередь выходные патрубки располагаются так, чтобы их оси были смещены относительно осей вводов на два собственных диаметра. Описанными закономерностями определяется общая высота корпуса гидрострелки.

Гидрострелка подключается к прямому и возвратному магистральному трубопроводам котла или нескольких котлов. Разумеется, при подключении гидрострелки не должно быть и намёка на сужение условного прохода. Это правило вынуждает использовать в обвязке котла и при подключении коллектора трубы с очень значительным условным проходом, что несколько осложняет вопрос оптимизации компоновки оборудования котельной и повышает материалоёмкость обвязки.

О сепарационных коллекторах

Напоследок кратко коснёмся темы многовыводных гидрострелок, также известных как сепколлы. По сути своей это коллекторная группа, в которой подающий и возвратный разветвитель объединены разделителем. Такого рода устройства крайне полезны при согласовании работы нескольких контуров отопления с разной нормой расхода и температурой теплоносителя.

Сепарационный коллектор вертикального монтажа позволяет обеспечить градиент температур в выходных патрубках за счёт смешивания порций теплоносителя. Это делает возможным прямое подключение, к примеру, бойлера косвенного нагрева, радиаторной группы и петель тёплого пола без смесительной группы: разница температур между соседними выводами сепколла будет естественным образом поддерживаться в пределах 10–15 °С в зависимости от режима циркуляции. Однако стоит помнить, что такой эффект возможен только если возвратный патрубок генераторной части расположен выше возвратных отводов потребителей.

В качестве итога дадим важную рекомендацию. Для большинства бытовых систем отопления мощностью до 100 кВт установка гидравлического разделителя не требуется. Гораздо более правильным решением будет подобрать производительность циркуляционных насосов и согласовать их работу, а для защиты котла от температурного шока связать магистрали трубкой-байпасом. Если же проектная либо монтажная организация настаивают на установке гидрострелки, это решение обязательно должно обосновываться технологически.

Гидрострелка – когда нужно устанавливать гидроразделитель, и как его подключить

Гидравлический разделитель чаще называют — гидрострелка. Он настолько прост, что с его применением не должно возникнуть никаких вопросов. Ответить, — зачем нужно такое устройство, — можно просто взглянув на него.

Гидрострелка представляет из себя не длинную трубу относительно большого диаметра, с отводами меньшего диаметра, она похожа на вытянутый бочонок.

Очевидно, гидроразделитель нужен для выравнивания давления во всех подключенных к нему трубопроводах. Действительно, если подключить к этому куску толстой трубы трубопроводы подачи и обратки, то давление в них сразу выровняется, ведь само гидравлическое сопротивление устройства не значительное, специалисты называют его «нулевым».


Но какая в этом практическая польза? В каких случаях нам понадобится выравнивать давление между подачей и обраткой?

Читайте также  Автоматический спускник воздуха системы отопления принцип работы

Рассмотрим подробней, как применяется гидрострелка, и что нужно учесть в системе отопления, чтобы решить вопрос о необходимости применении. Но прежде нужно понять и другое – откуда вокруг такого простого устройства столько толкований и рекомендаций по его установке? А ноги растут из у.е., т.е. из $.

Откуда берутся сложности

Сама гидрострелка хоть и проста на вид, но не столь дешева. Не в гаражном, а в фирменном исполнении — 250$. А ее применение еще влечет и ее обвязку (фитинги, сливы, краны), что под 100$. А с установкой все это вместе уже целых 400 $. Действительно не дешевый получается кусок трубы в фирменном исполнении.

Но этого мало. Если простую систему, под соусом «установка полезнейшей гидрострелки», преобразовать в сложную, и напичкать автоматикой (примерно как на схеме ниже), т.е. вынести из под насоса котла 3 контура (бойлер, радиаторы, теплые полы) и обеспечить каждый своей насосной группой и подключить это все к фирменному коллектору с этим устройством, и установить контроллер автоматики, то все это вместе может потянуть на целых 2500$. Вот мы и добрались до золотого дна «установщиков радиаторов».

И за что же нужно выкинуть такую сумму? Оказывается, что не за что, так как в подавляющем большинстве случаев гидрострелка в системе отопления не нужна, и никакой особой роли не играет. Необходима она лишь в действительно сложных системах отопления, с множеством контуров отходящих от основной магистрали, обеспеченных собственными насосами.

Чтобы каждый контур не сильно влиял на соседний, параллельный ему, необходимо подровнять давление между магистралями подачи и обратки. Вот тогда и применяют гидростерлку и все необходимые для ее работы аксессуары.

Подробней, зачем нужен гидравлический разделитель и какая его роль рассмотрим на схемах.

Особенности применения гидрострелки

Рассмотрим схему отопления с несколькими насосами и с двумя котлами.

От подачи (красным) ответвляются контур радиаторов, контур теплых полов, контур водяного бойлера (теплоноситель отопления греет воду для бытовых нужд), может быть еще контур для отопления других удаленных помещений – этажей, оранжереи, гаража, сауны, другого дома…

Теперь видно, что насосы на этих контурах нужны разные. Длины этих контуров и их сопротивление разное…. Если включается мощный насос в одном контуре, то он изменит давление на границах параллельного контура, хотим мы этого или не хотим. Он может уменьшить количество проходящего теплоносителя по соседнему контуру, остановить там движение или вообще опрокинуть струю. Из этого положение нужно как то выходить, что и указано на следующей схеме.

Теперь подача и обратка соединены возле котла гидрострелкой. А это значит, что давление в них выровнялось, и влияние насосов в контурах на соседние контуры сошло на нет. Мы получили стабильную систему.

Понятно, что через гидрострелку между подачей и обраткой начнет циркулировать жидкость. Движется она от подачи на обратку, т.е. котел частично замыкается сам на себя. Не вредно ли это? А не может ли теплоноситель поменять направление движения в другую сторону?

Как работает система отопления с гидравлическим разделителем

Режим работы системы отопления с гидрострелкой, когда жидкость не движется между подачей и обраткой через гидрострелку в принципе невозможен. Это из разряда фантастики, так как не бывает абсолютно одинаковых давлений в контурах подачи и обратки.

Режим, когда жидкость движется из обратки в подачу, в принципе, возможен, если почему-то подобран слишком слабомощный котел, или насос контура котла, или если этот насос вышел из строя.

Тогда жидкость под воздействием насосов дополнительных контуров может циркулировать из обратки в подачу через гидрострелку. Это аварийный режим, он будет хорошо заметен по горячему котлу и холодным потребителям и должен быть устранен. Котел с таким режимом будет работать на максимуме температуры, а теплоноситель в контурах будет прохладным.

При этом разница температур между подачей и обраткой на котле будет весьма большой, во всяком случае, больше чем рекомендуют производители – «не более 20 градусов». Этот режим вредный для котла, он будет образовывать конденсат на камере сгорания или даже может привести к поломке теплообменника.

Режим, когда жидкость частично циркулирует через гидрострелку от подачи на обратку является нормальным (небольшое превышение расхода в контуре котла над сумой расходов потребителей).

При этом разница температур между подачей и обраткой на котле уменьшается, что нормально для его работы, и даже полезно во время запуска холодной системы. Важно лишь, чтобы этот нисходящий поток через гидравлический разделитель не оказался бы слишком большим, что возможно при абсолютно неграмотном монтаже системы или при поломке в контурах. Котел, работающий сам на себя, будет останавливаться слишком часто, что тоже нехорошо.

«Особенные свойства»

Гидрострелке приписывают «чудесные» свойства в виде:
— «повышение КПД котла»;
— «оптимизация работы насосов с повышением их долговечности»;
— «очистка системы от мусора»;
— «увеличение моторесурса всей системы»;
— «нормализация работы гидравлического оборудования»;
— «температурная оптимизация коллекторов, при интегральном подключении забора с улучшением всех связующих составляющих системы и встроенных контуров, для оптимального прогрева органики инфракрасным облучением»;
— «снятие порчи с жильцов», — и пр.
Все это являются или рекламной выдумкой, не имеющей ничего общего с реальностью, или тиражированием в свободной интерпретации ранее выдуманной нелепости. Следование некоторым утверждениям может нанести вред системе. Гидравлический разделитель нужен лишь для выравнивания давлений между подачей и обраткой в сложных системах.

Нужно ли устанавливать

Скорее всего, необходимости в установке гидрострелки нет. Ведь система не настолько сложная, чтобы один контур «забивал» другой?

Если есть обычный набор – котел, радиаторы, бойлер, — то разделитель не нужен . Если даже радиаторный контур обеспечен своим отдельным насосом то, когда периодически включается насос бойлера, радиаторный насос отключается автоматикой (приоритет бойлера) и конфликта этих насосов не происходит. А конфликт всего двух насосов (разница давлений и расходов), — полы и радиаторы — легко устраняется и без гидрострелки.

Как правило, подравнивать давление нужно если параллельно подключен более чем один котел (резервный не учитывается), или в системе имеются 4 и более насосов. Т.е. контуров много – 1 этаж, 2-й этаж, 3-й этаж, беседка, зимний сад, мастерская, сауна…., то с такой сложной системой придется раскошелится и на гидрострелку и связанное с ней оборудование.

В других случаях надобность в гидравлическом разделителе отсутствует. А подогрев обратки с целью оптимизации работы котла (разница не больше 20 градусов), особенно во время разогрева холодной системы, может выполнить и маленький байпас с краником между подачей и обраткой для возможности регулировки вручную, что составит «копейки» по сравнению с нагромождением не нужной гидрострелки….

Гидрострелка для отопления: конструкция и алгоритм работы гидравлического распределителя

Гидравлический разделитель, более известный под названием гидрострелка, является современным техническим устройством, выполняющим важнейшие задачи.

Наличие этого изделия в схеме автономного водяного отопления с несколькими потребителями тепла значительно улучшает качество работы системы, в большинстве случаев снижает потребление топлива, создает щадящий режим работы для оборудования. В материале данной статьи приводится обзор конструкции и алгоритма работы гидрострелки, режимов ее функционирования, дается порядок расчета гидравлического разделителя.

Назначение и функции гидроразделителя

Особенности работы систем водяного отопления

В индивидуальных системах водяного отопления довольно часто используются различные потребители теплоты, среди них основными являются следующие:

  • 1. Система приборов отопления различного типа;
  • 2. Комплексы водяного напольного отопления (теплые полы и теплые стены);
  • 3. Емкостное оборудование для горячего водоснабжения – БКН (бойлер косвенного нагрева);
  • 4. Дополнительные – теплообменные аппараты приточной вентиляции, бассейнов и другие.

Каждый из указанных потребителей тепла имеет свой обособленный гидравлический и температурный алгоритм работы.

  • Бойлеры косвенного нагрева ГВС работают в высокотемпературном режиме – это необходимо для быстрого нагрева воды при ее интенсивном потреблении, оборудование имеет минимальное значение гидравлического сопротивления по тракту теплоносителя.
  • Блок отопительных приборов (радиаторов, конвекторов, регистров) работает на средних температурах и отличается средними значениями гидравлического сопротивления.
  • Теплые полы обладают самым высоким сопротивлением в системе и функционируют в низкотемпературном режиме – температура воды здесь не превышает 55 0 С.

Также следует отметить, что каждый потребитель тепла работает в различном режиме – если радиаторы имеют чаще всего довольно стабильный, постоянный характер работы, то БКН и водяные теплые полы имеют циклический режим. Определенная нестабильность и цикличность может наблюдаться и у батарей – при условии оснащения их термостатической арматурой, работающей в автоматическом режиме.

Все указанные обстоятельства обычно негативно отражаются на общей работе системы – котел может постоянно работать на предельной нагрузке или часто включаться/выключаться – это вызывает повышенный износ оборудования и снижение срока его службы. Если говорить о потребителях тепла, то здесь также может наблюдаться снижение качества работы – прежде всего колебания температуры теплоносителя.

Назначение гидростреки

Гидрострелка предназначена для разделения потоков циркулирующего теплоносителя в зависимости от нагрузки и мощности котлоагрегата на 2 области – котловой первичный контур и вторичный контур потребителей тепла. Это позволяет наладить нормальный режим работы котла (или группы теплогенераторов, соединенных каскадом), обеспечивает эффективный режим работы каждого отдельного вида потребителей тепла – отопительных приборов, БКН системы горячего водоснабжения и комплексов водяных теплых полов.

Следует отметить, что циркуляционный насос котла (встроенный в агрегат или установленный отдельно) обычно не гарантирует обеспечения качественной циркуляции теплоносителя в системе с большим числом потребителей – поэтому каждый блок потребления обычно оснащается независимым насосом (узел теплых полов – в обязательном порядке, БКН – в соответствии со схемой подключения).

Таким образом, основными функциями гидрострелки в системе автономного отопления являются:

  • 1. Разделение циркуляции теплоносителя на первичный и вторичный контуры;
  • 2. Снижение взаимного влияния потребителей тепла;
  • 3. Поддержание нормального гидравлического и температурного режима работы теплогенерирующего и нагревательного оборудования – котла, отопительных приборов, теплых полов и бойлера ГВС, различных теплообменников;
  • 4. Частично – воздухоудаление и отделение твердых частиц из потока теплоносителя;
  • 5. Выполнение функции распределительных коллекторов – при наличии соответствующего количества патрубков.
Читайте также  Как установить гидроаккумулятор для систем отопления?

Конструкция и порядок расчета гидрострелки отопления

Конструкция и материалы

Конструктивно гидравлический разделитель представляет из себя полый металлический сосуд прямоугольного или цилиндрического сечения, оснащенный резьбовыми или фланцевыми патрубками для подключения трубопроводов от котла и блоков потребителей тепла. В классическом варианте имеется 2 пары патрубков, но существуют модели с целым набором патрубков со стороны вторичного контура – отдельная пара штуцеров для каждого потребителя с соответствующим расположением на корпусе.

Верхние патрубки обычно предназначены для подключения бойлера косвенного нагрева, патрубки средней зоны – для присоединения радиаторов, нижняя зона – для подключения комплекса водяного теплого пола.
Материалом изготовления гидроразделителей служит обычная углеродистая или высоколегированная нержавеющая сталь, изделия чаще всего устанавливаются настенным способом, но существуют и модели с напольным размещением.

Зачастую внутри гидрострелки размещаются перегородки различных модификаций – вертикальные, горизонтальные, сплошные или перфорированные – для более качественного разделения потоков; сетчатые – для воздухоудаления и отсеивания загрязняющих частиц. На верхней части устройства обычно размещается воздухоотводчик ручного или автоматического типа, на нижней части – арматура для слива теплоносителя и освобождения от шлама, корпус разделителя чаще всего закрывается съемной тепловой изоляцией.

Расчет диаметра корпуса гидрострелки

Расчет диаметра корпуса гидравлического разделителя производится по следующей формуле:

где Q – тепловая мощность отопительного котла, кВт;

t – разница температур прямого и обратного теплоносителя, обычно принимается значение в 100С.

После определения диаметра сосуда применяется правило 3d = D – для определения диаметров патрубков и межосевого расстояния между ними.
Диаметр патрубков обычно принимается равным 1/3 от диаметра гидрострелки, расстояние между патрубками (и от патрубков до верха и низа устройства) должно иметь значение не менее 3d.

Подключение и гидравлические режимы работы

Подключение

Присоединение оборудования к гидроразделителю производится в следующем порядке:

  1. 1. Подача котла – к верхнему патрубку со стороны котлового контура, температура теплоносителя t1;
  2. 2. Возвратный трубопровод котла – к нижнему патрубку котлового контура, температура в этой точке равна t2;
  3. 3. Подача на вторичный контур (нагревательное оборудование) – верхний патрубок вторичного контура, температура здесь равна t3;
  4. 4. Возврат теплоносителя из системы потребителей – в нижний патрубок вторичного контура, температура здесь равна t4.

Массовый расход теплоносителя между линиями t1 и t2 составляет А1, расход между линиями t3 и t4 (вторичный контур) – А2.

Режимы работы

В зависимости от тепловой нагрузки гидравлический разделитель может работать в 3-х режимах:

  1. 1. Прямая циркуляция теплоносителя;
  2. 2. Режим максимальной нагрузки котла;
  3. 3. Равномерный оптимальный режим.

В первом случае тепловая мощность котла равна потребляемой мощности системы, смешивания теплоносителей контуров не происходит, котел работает в постоянном режиме. Условия работы первого режима:

  • t1 = t3;
  • t2 = t4;
  • А1 = А2.

Режим максимальной нагрузки котлоагрегата системы обычно наблюдается при недостатке производительности теплогенератора. В этом случае происходит прямая передача теплоносителя из первичного контура в зону потребления с подмешиванием остывшего теплоносителя от потребителей, при этом происходит постепенное снижение температуры на радиаторах, БКН и теплых полах.

Характеристики этого режима имеют следующие соотношения:

  • t1 больше t3;
  • t2 = t4;
  • А1 меньше А2.

Оптимальным режимом работы считается работа при условиях (вариант 3):

  • t1 = t3;
  • t2 больше t4;
  • А1 больше А2.

Такие условия наблюдаются при наличии запаса мощности котла – при этом теплогенератор работает на средних нагрузках, потребители обеспечиваются необходимым количеством тепла, общая температура растет, котел стремится к отключению — это обеспечивает минимальную нагрузку, может способствовать снижению расхода топлива.

Заключение

Гидрострелки не являются самым дешевым изделием – поэтому зачастую изготавливаются самостоятельно – для этого требуется наличие навыков сварщика и прямые руки. Также следует отметить, что довольно часто функции гидравлических разделителей выполняют тепловые аккумуляторы, интегрируемые в схемы с твердотопливными и электрическими котлами.

Применение гидрострелки – качественное техническое решение, использование оборудования значительно повышает качество работы систем отопления с потребителями тепла различного типа, поддерживает нормальные условия эксплуатации котла и нагревательных устройств, часто позволяет снизить общее потребление топлива.

Во многих случаях использование разделителя не требуется, особенно, когда схема довольно простая и в ней не используются несколько контуров с переменным расходом.

Видео пример использования в отоплении дома

Важным фактором установки, является гарантия производителя, если вы ставите котел от 30-40 кВт, при его поломке вам придется обращаться в сервисную службу организации или производителя для того, чтобы произвести ремонт по гарантии. У многих в гарантийном талоне прописаны специфичные условия и часто при отсутствии гидрострелки, вам могут отказать сославшись на неправильную эксплуатацию оборудования.

Понравилась статья?
Сохраните, чтобы не потерять!

Гидрострелка для отопления: назначение + схема установки + расчеты параметров

Отопительные системы в современном их виде – это сложные сооружения, оснащённые разным оборудованием. Их эффективная работа сопровождается оптимальной балансировкой всех входящих в их состав элементов. Гидрострелка для отопления призвана обеспечивать баланс. С ее принципом действия стоит разобраться, согласны?

Мы расскажем о том, как работает гидравлический разделитель, какими преимуществами обладает оснащенный им отопительный контур. В представленной нами статье описаны правила установки и подключения. Приведены полезные рекомендации по эксплуатации.

Разделение гидравлических потоков

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Если какая-то часть (например, контур теплых полов) отопительной системы достигает заданной точки прогрева, отбор теплоносителя второстепенным контуром временно прекращается. Циркуляционный насос отключается автоматикой, а поток воды направляется через гидрострелку от холодной стороны на горячую (Q1 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 скорость передачи теплоносителя способствует лучшему отделению воздуха от воды для последующего вывода через воздухоотводчик гидравлической системы разделения. В общем, стандартный параметр выбран с учётом всех значимых факторов.

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

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

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

По сути, эти данные для расчёта всегда имеются.

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

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

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

Величина мощности котла, кВт Входной патрубок, мм Диаметр гидрострелки, мм
70 32 100
40 25 80
25 20 65
15 15 50

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

Схемное решение по сдвигу патрубков

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

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

Количество соединений на гидрострелке

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

Читайте также  Как работает воздухоотводчик в системе отопления?

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

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

Q1=Q2.

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

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

Т1=Т2, Т4=Т5,

Т3= Т1+Т5/2.

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

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

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

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

Гидравлический разделитель без фильтра

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

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

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

Чем полезна гидрострелка?

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

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

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

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

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

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

Выводы и полезное видео по теме

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

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

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

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

Принцип работы гидрострелки в системе отопления

Гидрострелка ( гидравлический разделитель ) – устройство, предназначенное для разделения потоков теплоносителей контура котла (котлов) и контуров потребления теплоты в системе отопления. Принцип его работы основан на обеспечении независимости работы отопительного оборудования. Материал публикации рассмотрит вопросы необходимости применения, общее устройство и методики расчета гидрострелки.

Для чего применяется гидрострелка

Необходимость применения гидравлического разделителя обусловлена различием гидродинамических режимов работы отопительного оборудования. Используют гидрострелку в системах отопления, имеющих различные комплексы потребления тепла. Чаще всего выделяют три направления распределения теплоты:

  1. Радиаторное отопление;
  2. Система водяных теплых полов;
  3. Бойлер косвенного нагрева.

Все указанные системы имеют различный режим работы. Радиаторное отопление работает в основном в стабильном режиме. При наличии автоматических терморегулирующих устройств на приборах отопления расход теплоносителя может меняться.

Система «теплый пол» работает по обособленной схеме в низкотемпературном режиме. Регулирование происходит на первом этапе с помощью термостатического смесителя, далее возможно регулирование контуров балансировочными вентилями. Кроме этого, теплые полы имеют собственный насос и значительное гидравлическое сопротивление.

Бойлер ГВС работает в циклическом режиме, имеет наименьшее сопротивление. Как правило, оснащается циркуляционным насосом.

Разнообразие гидравлических и температурных режимов работы не позволяет обеспечить стабильную работу всего комплекса в целом. Насос, встроенный в котел или смонтированный отдельно, не может обеспечить равноценные условия работы для всех ветвей системы. Чаще всего просто не хватает мощности для преодоления гидравлических сопротивлений трубопроводов и приборов системы.

Насос естественным образом будет осуществлять циркуляцию по пути наименьшего сопротивления – через бойлер. Следующей ветвью (при отключении бойлера) будут радиаторы. Обеспечить необходимым количеством теплоносителя теплые полы становится труднее всего.

Решить проблему установкой более мощного насоса удается с трудом. При мощном насосе теплоноситель преодолевает теплообменник котла, не успевая качественно получать теплоту. При этом увеличивается расход электроэнергии (на работу насоса), повышается потребление топлива из-за некачественного отбора теплоты сгорания.

При работе нескольких котлов в каскаде также возникает рассогласование режимов работы автоматики и циркуляции теплоносителя.

Котлы, оснащенные чугунными теплообменниками топок, крайне негативно реагируют на резкие температурные перепады. Это обусловлено физическими свойствами чугуна. Многие производители ставят обязательным условием применение гидрострелки, в ином случае они снимают гарантийные обязательства на свои изделия.

Решением всех этих технических трудностей является установка в систему гидравлического разделителя (гидрострелки).

Устройство и принцип действия гидрострелки

Классическое устройство гидрострелки – полый сосуд, имеющий две пары патрубков. Первая пара служит для подключения котла (или каскада котлов), вторая – для присоединения системы потребления. Внутренний объем сосуда круглого или прямоугольного сечения служит зоной гидравлического разделения, разряжения и смешивания потоков разнотемпературных теплоносителей.

В верхней части устройства устанавливают воздухоотводчик, нижняя служит грязеуловителем. В гидрострелке циркулирует два потока теплоносителя – поток котлового (первичного) контура и поток системы потребления (вторичного контура). При различных режимах работы оборудования величина потоков меняется. Происходит либо прямая подача от котла, либо смешивание потоков с разной температурой.

Гидрострелка подбирается из расчета снижения скорости теплоносителя до диапазона 0,1 – 0,2 м/с. Прим этой скорости практически отсутствует гидравлическое сопротивление, гидродинамический режим принимает ламинарный характер, происходит наиболее качественный тепломассообмен между контурами.

Отключение, изменение режима работы любой зоны отопительного оборудование приобретает лишь косвенное влияние на работу котла и системы в целом. Обеспечивается гидравлическое разделение, снижающее нагрузку на теплогенератор, отопительные приборы, насосное оборудование, коммуникации.

Гидравлический разделитель имеет три режима работы:

Режим 1. Прямой тепломассообмен потоков теплоносителя первичного и вторичного контура. Стабильная тепловая нагрузка потребления равна постоянному значению тепловой мощности котлоагрегата. Смешивания теплоносителей практически не происходит, движение приобретает ламинарный режим, происходит отделение воздуха, примесей и так далее. Режим работы котла – постоянный, на средней нагрузке.

Режим 2. Котел работает с максимальной нагрузкой, при этом не может обеспечить все потребности системы. Происходит полная передача потока из первичного контура котла с подмешиванием воды из обратки вторичного контура. При этом общая температура снижается для всех потребителей.

Режим 3. Оптимальный режим работы характеризуется наличием необходимой тепловой мощности котла, обеспечением экономного, «щадящего» режима работы. В этом режиме происходит смешивание прямого и обратного потоков первичного контура, температура поднимается. Котел останавливается при достижении заданной температуры, режим его работы приобретает циклический характер.

Гидравлический разделитель имеет и более сложные конструктивные конфигурации. Устройство оснащается сетчатыми элементами в верхней зоне для качественного отделения воздуха. Внутри изделия выполняются перфорированные перегородки вертикального или горизонтального направления для более эффективного разделения потоков.

Гидрострелки часто комбинируются с распределительными коллекторами. При этом коллекторы иногда входят в конструкцию моноблока, могут подключаться независимые.

Производятся изделия в виде комбинации разделителя и коллектора. При этом реализуется зонный температурный отбор теплоносителя для различных отопительных блоков.

Расчет гидравлического разделителя

Существует большой ряд типоразмеров гидрострелок. Подбор устройств производится по расчетным показателям. При этом диаметр патрубков первичного контура должен соответствовать диаметру патрубков котла. При подключении каскада котлов сечение патрубков гидрострелки должно быть не менее суммы сечений патрубков котлов.

Основная формула, применяемая для расчета диаметра сосуда разделителя:

P – тепловая мощность котла, кВт;

∆t – разница температур между подачей и обраткой, для автономных систем принимается 10 0 С.

Формула справедлива для движения теплоносителя со скоростью 0,15 м/с. Для режимов движения 0,1 и 0,2 м/с поправочные коэффициенты составляют соответственно 54 и 40.

Далее применяется правило 3d = D. Расчетный диаметр патрубков равен величине D/3. Расстояние между патрубками, от патрубков до верхней и нижней точек гидрострелки также должно составлять не менее 3d.

Также гидрострелку подбирают по гидродинамическим характеристикам (производительности) насосов обоих контуров. Формула расчета:

∑ QСО – суммарная производительность циркуляционных насосов вторичного контура;

QК – производительность котлового насоса, м 3 /час.

Дальнейший расчет производится по правилу 3d = D.

Применение гидрострелки в многоконтурной системе отопления – качественное техническое решение. Принцип работы и устройство гидравлического разделителя позволяют обеспечить стабильный как в гидравлическом, так и в температурном плане режим работы оборудования. Отсутствие предельных нагрузок, скачкообразного режима позволят отопительному оборудованию работать без неполадок длительное время.