Что это такое
У тех, кто столкнулся с необходимостью правильного распределения теплоносителя по системе при наличии нескольких насосов для различных потребителей, возникает естественный вопрос о том, что такое гидрострелка. Внешне это устройство представляет собой металлическую вертикальную емкость в виде большой трубы с несколькими боковыми патрубками меньшего диаметра. В основании и вершине также имеются две трубки. Верхняя предназначена для стравливания накапливающегося воздуха, нижняя – для отвода осадка.
Помимо грамотного распределения теплоносителя, устройство обеспечивает выравнивание параметров его нагрева на прямом и обратном пути в тепловой магистрали. Работать оптимальным образом такой механизм может только при условии полного соответствия характеристикам системы отопления. Поэтому в идеале гидрострелка должна конструироваться и подбираться по параметрам объема, количеству и месту врезки патрубков в каждом конкретном случае индивидуально.
Схема действия гидрострелки Источник ytimg.com
Однако на практике это требование редко соблюдается. Зачастую в систему устанавливаются универсальные модели, доступные сегодня в широкой продаже – что, естественно, не может негативно не сказаться на последующей работе оборудования.
Гидравлическая стрелка внутри может содержать ряд дополнительных приспособлений:
- Рассекатели потока.
- Фильтры для очистки механических примесей.
- Отсеки растворенного воздуха.
На практике далеко не все они приносят пользу. Например, сетки для очистки твердых частиц быстро забиваются и сначала снижают мощность потока, а затем и вовсе делают систему непроходимой.
Зачем нужна гидрострелка в системе отопления?
Объяснить, для чего нужна гидрострелка для отопления, очень просто. Процессы разбалансировки теплоснабжения знакомы владельцам частных домов. Современный котел имеет меньший по объему контур, чем циркуляционный расход потребителя. Работа гидрострелки отопления позволяет отделить гидравлический контур теплогенератора от вторичной цепи, повысить надежность и качество системы.
Ответом на вопрос: «Для чего нужна гидрострелка в системе отопления?», служит список достоинств отопления с гидравлическим терморазделителем:
- разделитель — обязательное условие производителя оборудования для гарантии технического обслуживания на котел мощностью 50 кВт и более, или теплогенератора с чугунным теплообменником;
- узел обеспечивает максимальный проток с ламинарным течением теплоносителя, поддерживает гидравлический и температурный баланс системы отопления;
- параллельное подключение гидрострелки отопления и контура потребителей создает минимальные потери давления, производительности и тепловой энергии;
- коленное расположение патрубков подачи-обратки обеспечивает температурный градиент вторичных контуров;
Схема движения теплоносителя в коллекторе с гидрострелкой
- оптимальный подбор и расчет гидрострелки для отопления защищает котел от разницы температур подачи-обратки, предохраняет оборудование от теплового удара, выравнивает циркуляционный объем водяных потоков в первичном и второстепенном контуре;
- узел повышает КПД котла, позволяет вторичную циркуляцию части теплоносителя в котловом контуре, экономит электроэнергию и топливо;
- подмес сохраняет постоянный объем котловой воды;
- при экстренной необходимости разделитель компенсирует дефицит расхода во второстепенном контуре;
- полый разделитель снижает влияние насосов, обладающих различной мощностью квт, на вторичные контуры и котел;
- дополнительные функции гидроразделителя — уменьшает гидравлическое сопротивление, формирует условия для сепарации растворенных газов и шлама.
В многоконтурных системах отопления использование гидрострелки обязательно для сбалансированной работы
Принцип работы гидрострелки отопления позволяет стабилизировать гидродинамические процессы в системе. Своевременное удаление механических примесей из теплоносителя продлит срок службы насосов, вентилей, счетчиков, датчиков, отопительных приборов. Разделяя потоки (контур теплогенератора и независимый контур потребителя), гидрострелка обеспечивает максимальное использование теплоты сгорания топлива.
Устройство гидрострелки
Теперь рассмотрим устройство гидрострелки. Прибор имеет незамысловатую конструкцию. Есть агрегаты разного размера и конфигурации, но все они отвечают определенным правилам. В продаже можно найти модели, которые объединяют разделитель и коллектор.
Гидрострелка – это прибор в виде цилиндрического корпуса с отходящими от него патрубками. Его несложно сделать самостоятельно. Классическое расположение гидроразделителя вертикальное, но оно не является обязательным. Просто при вертикальном расположении удобней отводить воздух и собирать твердые взвеси. Гидравлический разделитель – это не обязательно сварная конструкция. Прибор можно сделать из полипропилена или медных труб.
Для чего нужна гидрострелка: принцип работы, назначение и расчеты
В процессе эксплуатации индивидуальной системы отопления возникают проблемы, связанные с несоответствием объема потребления и производительностью котла. В некоторых режимах не исключено получение сигналов от датчиков температуры, которые повысят мощность до максимальных значений. При одновременном недостаточном потреблении носителя вторичным контуром чрезмерно возрастут тепловые нагрузки. Подобные ситуации повышают вероятность аварий.
При поломках понадобится помощь специалистов
Для описания другой ситуации необходимо предположить, что установленная техническим паспортом производительность котла составляет 50 л/мин. при том, что необходимо подключить радиаторы отопления с потреблением в два раза больше. Увеличить так сильно мощность без чрезмерных нагрузок на оборудование не получится.
Следующая проблема – это взаимное влияние разных видов потребителей (теплых полов, внешнего бойлера, нескольких групп радиаторов). Для их нормального функционирования нужны разные объемы и температуры теплоносителя.
Решать подобные задачи с применением дополнительных датчиков и настроек можно. Но это приведет к значительному усложнению конструкции и снижению общего уровня надежности. На практике опытные специалисты рекомендуют применять элегантное инженерное решение, которое подробно рассмотрено в данной статье.
Принципы работы гидрострелок в системах отопления и основные функции
Основным назначением этого устройства является ограничение, а в идеальном варианте – исключение гидродинамического влияния разных контуров в системе отопления друг на друга. Для этого используют специальные емкости, которые вставляют в разрыв между двумя контурами.
Типичные гидрострелки в форме цилиндра и куба в разрезе
На этой картинке изображен схематически набор оборудования с двумя насосами и подключенными радиаторами.
Система с двумя контурами
Здесь Q1 и Q2 – это расходы воды в каждом контуре. При равенстве этих величин происходит перемещение жидкости по общему полному контуру, как показано на рисунке ниже.
Стандартное перемещение по общему контуру
Далее показано, как изменяется прохождение жидкости при нарушении равновесия в потреблении:
Расход в обратке больше, чем в подаче
Расход в подаче, больше чем в обратке
Чтобы получилась качественно выполняющая свои функции гидрострелка, принцип работы, назначение и расчеты согласуют особым образом. Необходимо создать последний вариант с медленным перемещением воды внутри устройства по направлению сверху вниз. Скорость этого процесса специалисты рекомендуют ограничить уровнем 0,09-0,12 м/ сек. Это поможет решить следующие задачи:
- В таких условиях механические загрязнения будут постепенно оседать на дне емкости. При оснащении ее специальным устройством, сборником, можно будет очищать систему при проведении регламентных работ.
- Медленная скорость позволит использовать гидрострелку для отбора жидкости в другие контуры с разными температурными градиентами.
- Она же пригодится для накопления в верней части корпуса пузырьков газа. Там можно установить автоматической устройство для удаления воздуха.
Схема применения гидрострелки в сложной системе отопления
Устройство гидрострелки отопления
На следующем снимке – стандартное изделие этой категории.
Установленный внизу вентиль предназначен для слива жидкости вместе с механическими примесями
Обратите внимание на специальное сужение в нижней части. В нем скапливаются загрязнения, не выносятся потоком жидкости далее в систему
Сверху вмонтирован автоматический клапан, выпускающий воздух
Сверху вмонтирован автоматический клапан, выпускающий воздух.
Гидрострелки при необходимости оснащают манометрами, вентилями и другими устройствами
Можно ли устанавливать по одному насосу на каждый контур?
Казалось бы, вполне логично оборудовать каждый отопительный контур своим циркуляционным насосом, соответствующим всем необходимым параметрам, чтобы решить проблему. Так ли это? К сожалению, даже в таком случае проблема не решится – она попросту перейдет в другую плоскость! Ведь для стабильного функционирования подобной системы необходим точный расчет каждого насоса, однако даже при этом сложная многоконтурная система не станет равновесной. Каждый насос здесь будет связан со своим контуром, а его характеристики будут меняться (то есть, не будут стабильными). При этом один из контуров может полноценно работать, а второй – выключаться. Из-за циркуляции в одном контуре может образоваться инерционное движение рабочей жидкости в соседнем контуре, где это вообще не требуется (по крайней мере, на данный момент). И таких примеров может быть масса.
Как результат – система теплого пола может недопустимо перегреваться, разные помещения могут отапливаться неравномерно, отдельные контуры могут «запираться». Словом, происходит все, чтобы ваши старания обустроить систему с высокой эффективностью пошли насмарку.
Обратите внимание! Особенно из-за этого страдает насос, установленный рядом с отопительным котлом. А во многих домах используется сразу по нескольку отопительных приборов, управлять которыми крайне сложно, почти невозможно
Из-за всего этого недешевое оборудование попросту выходит из строя.
Есть ли выход? Есть – не только разделить сеть на контуры, но и позаботиться об отдельном контуре для отопительного котла. И поможем с балансировкой гидрострелка для отопления или, как ее еще называют, гидравлический разделитель.
Расчётные параметры гидрострелки
Главным опорным параметром для расчёта является скорость теплоносителя на участке вертикального движения внутри гидрострелки. Обычно рекомендуемое значение не более 0,1 м/сек, при любом из двух условий (Q1 = Q2 или Q1 < Q2).
Малая величина скорости обусловлена вполне разумными выводами. При такой скорости находящийся в составе водяного потока мусор (шлам, песок, известняк и т.п.) успевает оседать на дно трубы гидрострелки. К тому же за счёт низкой скорости успевает формироваться необходимый температурный напор.
Два конструктивных вида гидрострелок, на которые обычно проводятся расчёты: 1 – по трём диаметрам; 2 – по чередованию патрубков. Независимо от принятия той или иной методики, базовые параметры расчётов всегда типичные – расход теплоносителя по контурам и параметр скорости
Малая скорость передачи теплоносителя способствует лучшему отделению воздуха от воды для последующего вывода через воздухоотводчик гидравлической системы разделения. В общем, стандартный параметр выбран с учётом всех значимых факторов.
Для расчётов часто используется так называемая методика трёх диаметров и чередующихся патрубков. Здесь конечный расчётный параметр – значение диаметра разделителя.
Исходя из полученного значения, вычисляются все иные требуемые значения. Однако чтобы узнать размер диаметра гидроразделителя, нужны данные:
- по расходу на первом контуре (Q1);
- по расходу на второстепенном контуре (Q2);
- скорость вертикального тока воды по гидрострелке (V).
По сути, эти данные для расчёта всегда имеются.
К примеру, расход на первом контуре составляет 50 л/мин. (из технической характеристики насоса 1). Расход на втором контуре равен 100 л/мин. (из технической характеристики насоса 2). Значение диаметра гидрострелки вычисляется формулой:
Формула для расчёта диаметра трубы гидрострелки в зависимости от параметров расхода теплоносителя (расход по характеристикам насоса) и скорости вертикального протока
где: Q – разница расходов Q1 и Q2; V – скорость вертикального протока внутри стрелки (0,1 м/сек.), π – постоянная величина 3,14.
Между тем диаметр гидравлического разделителя (условный) допустимо выбирать, пользуясь таблицей примерных стандартных величин.
| Величина мощности котла, кВт | Входной патрубок, мм | Диаметр гидрострелки, мм |
| 70 | 32 | 100 |
| 40 | 25 | 80 |
| 25 | 20 | 65 |
| 15 | 15 | 50 |
Параметр высоты для устройства разделения тепловых потоков не критичен. Фактически высоту трубы можно брать любую, но с учётом уровней подвода входящих/исходящих трубопроводов.
Для чего нужна гидрострелка в системе отопления
Гидрострелка – это деталь из обвязки котла, с помощью которой стабилизируют характеристики процесса циркуляции теплоносителя и нивелируют тепловые колебания в теплогенерирующем агрегате. Кроме того, гидрострелка может работать и как компенсатор, обеспечивающий независимость отопительных контуров.
В итоге растет КПД системы отопления, уменьшается расход топлива, облегчается работа теплогенерирующего агрегата и продлевая срок безаварийной эксплуатации всего оборудования.
Как работает гидрострелка?
Типовая гидравлическая стрелка представляет собой вертикально ориентированный цилиндр или прямоугольный параллелепипед с четырьмя рабочими отводами – по два сверху и снизу.
Причем центральная ось верхних отводов располагается вдоль одной линии или со смещением одного штуцера вверх. В свою очередь пара нижних отводов обустроена либо вдоль одной оси, либо со смещением вниз одного из штуцеров. К верхним отводам подключают напорную ветвь системы, а к нижним, соответственно, обратку.
Принцип работы гидрострелки
Кроме того в дно корпуса «стрелки» врезают штуцер с вентилем для слива теплоносителя из системы, а в крышку – штуцер с клапаном для удаления воздуха, который скапливается над водой (теплоносителем) и стравливается за счет давления в системе.
Устроенная подобным образом гидрострелка делит систему отопления на два контура:
- Малую ветвь, в которую входит «стрелка» и котел. Схема циркуляции: горизонтально от котла – вертикально по стрелке – горизонтально в котел.
- Большую ветвь, в которую входит котел, трубы, радиаторы и стрелка. Схема циркуляции: горизонтально от котла, сквозь стрелку, к батарее – вертикально по батарее – горизонтально от батареи, сквозь стрелку, к котлу.
Циркуляция по малому контуру осуществляется только в случае избытка тепла в системе. В этом случае излишне разогретый теплоноситель сбрасывается посредством стрелки в обратку, после чего контроллер температуры котла «гасит» топку.
При этом теплогенерирующий агрегат сможет включиться в работу системы только после понижения температуры теплоносителя до приемлемого уровня, открывающего большую ветвь циркуляции.
Движение теплоносителя по большой ветви – фактически всей разводке системы – осуществляется только в случае штатной работы котла, генерирующего «нужную» батареям порцию тепловой энергии.
Проще говоря: система отопления с гидрострелкой тратит минимум топлива и производит максимум тепловой энергии.
Как устроен гибрид гидрострелки и коллектора?
Такой гидродинамический терморегулятор можно сделать из любой типовой стрелки, заменив «правые» отводы на коллекторы. То есть напротив каждого «левого» штуцера, подключаемого к котлу, к корпусу приваривают не «правый» штуцер, а длинную трубу с множеством вертикальных отводов – коллектор системы отопления.
Гидравлическая стрелка
Теплоноситель поступает из котла в «стрелку», движется по ней в горизонтальном направлении и переходит в коллектор лучевой разводки, распределяясь по множеству контуров системы отопления. Причем каждый напорный патрубок на «выходе» из стрелки-коллектора комплектуется своим насосом, обеспечивающим циркуляцию теплоносителя в конкретном контуре разводки.
В итоге коллектор отопления с гидрострелкой регулирует не только температуру теплоносителя, но и направление циркуляции, выравнивая давление между ветвями системы. Причем строительство такого гибрида оправдано лишь в случае экономии места в котельной. Поскольку тривиальное подключение пары коллекторов к типовой стрелке с четырьмя патрубками даст тот же эффект.
Как выбрать гидродинамический терморазделитель?
Относительно низкая цена гидрострелки для отопления нивелирует саму идею строительства этого узла своими руками.
Поэтому большинство домовладельцев предпочитают «заводские» стрелки кустарным самоделкам, выбирая гидродинамический терморегулятор по следующим параметрам:
- Тепловой мощности котла.
- Объему теплоносителя в системе.
Эти параметры должны соответствовать «паспортным» данным гидрострелки, то есть сама процедура выбора выглядит следующим образом:
- Узнаем тепловую мощность котла (по паспорту агрегата) и объем воды в системе (по метражу труб и габаритам котла и батарей).
- Идем в магазин и покупаем стрелку, подходящую под объем и мощность.
https://youtube.com/watch?v=sLsOysrbhb8
Также советуем посмотреть:
- Пленочный теплый пол с инфракрасным излучением
- Альтернативные источники отопления для частного дома — что выбрать?
- Для чего нужен байпас в системе отопления?
- Гофрированные нержавеющие трубы для отопления
Каков принцип работы гидрострелки в системе отопления
Гидрострелку можно обозначить как посредника между котлом или печью и всей системой отопления. Работа гидравлического разделителя выглядит следующим образом:
Теплоноситель поступает в гидравлический разделитель, изменяя при этом направление и скорость. Это необходимо для создания такого движения, при котором горячий поток идет вверх, а холодный – вниз. В свою очередь, этот процесс создает тепловое разделение внутри гидрострелки для всех контуров, подключенных к ней. Например, бойлеры имеют высокую температуру, теплый пол – низкую, а для котлов характерны средние величины этого показателя.
Теплоноситель высокой температуры, попадая в гидрострелку, снижает темп распределения тепла. Что приводит к выделению воздуха, который необходимо вывести из системы отопления с помощью специального клапана, расположенного в верхней части прибора. Он бывает либо ручным, либо автоматическим. В качестве ручного клапана (его еще называют механическим) обычно используют кран Маевского. В некоторых моделях гидрострелок для сложных систем отопления устанавливают в нижней части кран для удаления грязи и мусора.
Гидрострелка имеет три режима работы:
Режим 1
В данном режиме отопительная система работает безупречно. Давление теплоносителя, образуемое насосом в меньшем контуре, равно суммарному давлению и в остальных контурах системы. Входная и выходная температуры имеют одинаковые показатели. Рабочая жидкость либо не перемещается вертикально вообще, либо это движение минимально.
Однако, как показывает практика, ситуации идеальной работы наблюдаются крайне редко. Как было замечено выше, функционирование отопительных контуров склонно к колебаниям и изменениям.
Режим 2
В меньшем контуре расход жидкости не такой большой, как в отопительном. В этом случае спрос превышает предложение, что приводит к образованию вертикального потока от обратного патрубка к подающему. Во время своего подъема, данный поток перемешивается с горячей жидкостью, поступающей из прибора отопления.
Режим 3
Абсолютно обратная ситуация режиму 2. В данном случае в отопительных контурах расход теплоносителя меньше, чем этот показатель в малом контуре. Такое случается по нескольким причинам:
Непродолжительное отключение одного или нескольких контуров из-за отсутствия необходимости в отоплении какого-либо помещения;
В процессе прогрева котла, когда все контуры подключаются по очереди;
Ремонт одного из контуров, при котором данный элемент отключен.
Эти ситуации не являются критическими, поскольку в гидрострелке при этом образуется нисходящий поток вертикального направления.
Для чего нужна гидрострелка в системе отопления
Гидрострелка, бутылочка, гидравлический разделитель – все эти названия, относятся к простому устройству, необходимому для сложных систем отопления. Профессиональные монтажники указывают на четыре причины, по которым стоит подключить модуль.
Установка гидрострелки в системе отопления необходима для:
- Балансировка температуры в системе обогрева здания. Производители котлов с чугунными теплообменниками, требуют обязательной установки гидроразделителя. Без гидрострелки, при первой растопке, котел испытывает термический удар. Гидравлическая стрелка выравнивает разницу температур и не дает треснуть чугунному теплообменнику.
Нивелирование давления – основной и вторичные контуры обогрева, зачастую имеют разные рабочие параметры. Гидрораспределитель помогает сократить разницу в давлении. Стрелку устанавливают в многоконтурных системах обогрева, когда в доме одновременно подключают радиаторы, теплые полы, бойлер косвенного нагрева.
В качестве фильтра-отстойника – если установка гидравлической стрелки выполнена правильно, в ее корпусе будут оседать твердые частицы, появившиеся в результате коррозии, механических повреждений.Ржавчина, накипь и шлам, влияют на работоспособность запорной и регулирующей арматуры, насосов, различных датчиков и водяных счетчиков. Вертикальный гидроразделитель в системе отопления, служит своеобразным фильтром, где оседают все твердые частицы.
Удаление воздуха – в корпусе гидрострелки устанавливается воздухоотводчик. При прохождении теплоносителя, из трубопровода системы отопления удаляется воздух, что снижает окисление и коррозию металлических деталей системы отопления.
Чтобы гидрораспределитель смог в полном объеме выполнять возложенные на него функции, требуется грамотный расчет и правильная установка в систему отопления.
Можно ли обойтись без гидрострелки
Конечно, простая система отопления, теоретически будет работать без гидрострелки. Проблемы начнутся, если к одному котлу, подключат несколько водяных контуров отопления, но и эта сложность решаема установкой коллектора. Также и другие функции: отвод воздуха из системы, фильтрацию твердых частиц, с легкостью выполняет группа безопасности, устанавливаемая для твердотопливных котлов.
Гидравлический разделитель в системе отопления дома, нужен для балансировки разницы температур и давления на подающем и обратном трубопроводе. Без модуля не обойтись, при подключении к котлу радиаторной системы отопления и теплых полов.
Разница между гидрострелкой и коллектором
Коллектор, несмотря на распространенное заблуждение, не заменяет гидравлическую стрелку и имеет отличительные функции. Основное предназначение коллектора – разделение и транспортировка теплоносителя к конечным (вторичным) контурам отопления.
В коллектор, из котла поступает поток нагретой жидкости. Внутри устройства осуществляется разделение теплоносителя по отводам, подключенным к каждой отдельной системе отопления. Дополнительно, коллектор позволяет отключать и ремонтировать отдельные контуры, не отключая обогрева дома.
Гидрострелку нужно использовать в случаях, когда предположительно температура теплоносителя на подающем и обратном трубопроводе, будет сильно отличаться. Если не поставить разделитель, происходит следующее:
- При первом запуске котла, теплоноситель внутри теплообменника котла, разогревается до 70-80°С, постепенно прогревая систему отопления.
Давление, создаваемое при нагреве, образует циркуляцию жидкости в трубопроводе.
Холодный, не нагретый теплоноситель, средняя температура которого около 20°С, из обратного трубопровода попадет внутрь теплообменника.
Термический удар вследствие резкого охлаждения стального теплообменника, приводит к его деформации. Чугунный аналог, попросту треснет и выйдет из строя.
Производители чугунных котлов требуют, чтобы в системе отопления обязательно присутствовал гидравлический разделитель. Не соблюдение этого правила, приводит к отказу в гарантийном обслуживании.
Заключение
Гидрораспределитель в мощной или «ветвистой» отопительной системе – вещь необходимая. Попытки запускать такие системы без гидрострелки, приводили к тому, что тёплый пол в межсезонье перегревался, радиаторам порой не хватало мощности, а циркуляционный насос испытывал перегрузки и быстро выходил из строя. Поэтому экономия здесь не уместна. Тем более, что отечественное оборудование хорошего качества можно приобрести за очень скромную цену.
Даже если вы доверили установку отопительной системы специалистам, в основных тонкостях ее обустройства желательно разобраться. А если вы решили выполнить монтаж систем отопления своими руками, тем более следует заняться подробно изучением данного вопроса. В статье представлена информация об основных этапах установки системы.
Схему простейшей конструкции терморегулятора для инкубатора смотрите в этой теме .
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
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.
