Гидрострелка для отопления: принцип работы и назначение

Как подобрать параметры

Подбирается гидравлический разделитель с учетом максимально возможной скорости потока теплоносителя. Дело в том, что при высокой скорости движения жидкости по трубам она начинает шуметь. Чтобы не было этого эффекта, максимальная скорость принимается равной 0,2 м/с.

Параметры, нужные для гидроразделителя

По максимальному потоку теплоносителя

Чтобы рассчитать диаметр гидрострелки по этому методу, единственное, что нужно знать — это максимальный поток теплоносителя, который возможен в системе и диаметр патрубков. С патрубками все просто — вы же знаете, какой трубой будете делать разводку. Максимальный поток, который может обеспечить котел, мы знаем (есть в технических характеристиках), а расход по контурам зависит от их размера/объема и определяется при подборе контурных насосов. Расход на все контуры складывается, сравнивается с мощностью котлового насоса. Большая величина подставляется в формулу для расчета объема гидрострелки.

Формула расчета диаметра гидравлического разделителя для системы отопления в зависимости от максимального потока теплоносителя

Приведем пример. Пусть максимальный расход в системе 7,6 куб/час. Допустимая максимальная скорость берется стандартная — 0,2 м/с, диаметр патрубков 6,3 см (трубы на 2,5 дюйма). В этом случае получаем: 18,9 * √ 7,6/0,2 = 18,9 * √38 = 18,9 * 6,16 = 116,424 мм. Если округлить, получаем, что диаметр гидрострелки должен быть 116 мм.

По максимальной мощности котла

Второй способ — подбор гидравлической стрелки по мощности котла. Оценка будет приблизительной, но ей можно доверять. Нужна будет мощность котла и разница температур теплоносителя в подающем и обратном трубопроводе.

Расчет гидрострелки по мощности котла

Расчет также несложный. Пусть максимальная мощность котла — 50 кВт, дельта температур — 10°C, диаметры патрубков такие же — 6,3 см. Подставив цифры, получаем — 18,9 * √ 50 / 0,2 * 10 = 18,9 * √ 25 = 18,9* 5 = 94,5 мм. Округлив, получаем диаметр гидрострелки 95 мм.

Как найти длину гидрострелки

С диаметром гидроразделителя для отопления определились, но надо знать еще и длину. Ее подбирают в зависимости от диаметра подключаемых патрубков. Есть два вида гидрострелок для отопления — с отводами, расположенными один напротив другого и с чередующимися патрубками (располагаются со сдвигом один относительно другого).

Определяем длину гидрострелки из круглой трубы

Рассчитать длину в этом случае легко — в первом случае это 12d, во втором — 13d. Для средних систем можно и диаметр подобрать в зависимости от патрубков — 3*d. Как видите, ничего сложного. Рассчитать можно самостоятельно.

Устройство и принцип работы

Схема устройства гидравлического разделителя промышленного изготовления представлена на рисунке ниже.

Устройство гидравлического разделителя

На рисунке движение воды от котла показано красной стрелкой. Вода, поступая в гидрострелку, огибает разделительную пластину (2) и поступает через канал воздухоудаления (3) к выпрямителю потока (4). Для сброса лишнего воздуха из воды в конструкции предусмотрен автоматический воздухоотводчик (1). Для контроля температуры воды в гидрострелке в гильзу (5) устанавливается термометр. Дальнейшее движение воды в систему показано красной стрелкой. Синей стрелкой показано обратное движение воды из системы к котлу. Через разделительные пластины (6) вода перемешивается в гидрострелке. Внизу гидрострелки расположен грязесборник с пластинами (7). Грязь из гидрострелки сливается краном (9).

Как видно из рисунка, конструкция не такая сложная, и потому никаких особых требований к эксплуатации нет. Просто нужно следить за работой автоматического воздухоотоводчика и сбрасывать накопившуюся грязь из гидрострелки.

Схема подключения и режимы работы гидрострелки показаны на рисунке ниже.

Схема режимов работы гидрострелки

На рисунке показаны три основных варианта работы гидрострелки. Как видно из рисунка, в первом случае отопительная система потребляет теплоносителя меньше, чем вырабатывает отопительный котел. При этом в гидрострелке наблюдается движение воды вниз, по ходу движения воды в контуре котла. Эта ситуация может произойти если, например, в отопительной системе сработают термоклапаны, которые ограничивают поток воды.  Во втором случае расходы теплоносителя системы отопления и котла одинаковые, и отопление работает в оптимальном режиме. Движения воды по гидрострелке в таком случае не наблюдается. Третий вариант – когда расход отопительной системы  больше, чем расход котла. В этом случае вода в гидрострелке движется вверх.

Что такое гидрострелка для отопления?

В сложных разветвленных отопительных системах даже насосы завышенной мощности не смогут соответствовать разным параметрам и условиям работы системы. Это негативно скажется на функционировании котла и сроке службы дорогостоящего оборудования. Помимо этого, каждый из подключенных контуров имеет свой собственный напор и производительность. Это приводит к тому, что одновременно слаженно вся система работать не может.

Даже если каждый контур снабдить своим собственным циркуляционным насосом, который будет отвечать параметрам заданной магистрали, то проблема только усугубится. Вся система станет разбалансированной, потому что параметры каждого контура будут существенно различаться.

Чтобы решить проблему, котел должен выдавать необходимый объем теплоносителя, а каждый контур должен забирать из коллектора ровно столько, сколько нужно. В данном случае коллектор выполняет функции разделителя гидросистем. Именно для того, чтобы выделить из общего контура «малый котловой» поток и нужен гидроразделитель. Второе его название гидравлическая стрелка (ГС) или гидрострелка.

Такое название прибор получил за то, что он так же, как и железнодорожная стрелка, может разделять потоки теплоносителя и направлять их в нужный контур. Это прямоугольный или круглый резервуар с заглушками с торцов. Он подключается к котлу и коллектору и имеет несколько врезанных патрубков.

Принцип работы гидравлического разделителя

Поток теплоносителя проходит гидравлический разделитель для отопления со скоростью 0,1-0,2 метра в секунду, а насос котла разгоняет воду до 0,7-0,9 метров. Скорость водяного потока гасится за счет изменения направления движения и объема проходящей жидкости. При этом теплопотери в системе будут минимальные.

Принцип работы гидравлической стрелки заключается в том, что ламинарное движение водяного потока практически не вызывает гидравлического сопротивления внутри корпуса. Это способствует сохранению скорости потока и уменьшению теплопотерь. Такая буферная зона разделяет потребительскую цепь и котел. Это способствует автономной работе каждого насоса без нарушения гидравлического равновесия.

Режимы работы

Гидравлическая стрелка для систем отопления имеет 3 режима работы:

1. В первом режиме гидроразделитель в системе отопления создает условия равновесия. То есть расход контура котла не отличается от общего расхода всех контуров, которые подключены к гидрострелке и коллектору. При этом теплоноситель не задерживается в приборе и движется через него по горизонтали. Температура теплового носителя на патрубках подачи и отведения одинаковая. Это довольно редкий режим работы, при котором гидрострелка не влияет на работу системы.
2. Иногда встречается ситуация, когда расход на всех контурах превышает производительность котла. Такое бывает при максимальном расходе жидкости всеми контурами сразу. То есть спрос на тепловой носитель превысил возможности котлового контура. Это не приведет к остановке или разбалансировке системы, потому что в гидрострелке сформируется вертикальный восходящий поток, который обеспечит подмес горячего теплоносителя из малого контура.
3. В третьем режиме термострелка на отопление работает чаще всего. При этом расход нагретой жидкости в малом контуре выше, чем суммарный расход на коллекторе. То есть спрос во всех контурах ниже, чем предложение. Это также не приведет к разбалансировке системы, потому что в приборе образуется вертикальный нисходящий поток, который обеспечит сброс избыточного объема жидкости в обратку.

Дополнительные возможности гидрострелки

Описанный выше принцип работы гидравлического разделителя в системе отопления позволяет прибору реализовать и другие возможности:

После попадания в корпус разделителя скорость потока снижается, это приводит к оседанию нерастворимых примесей, которые содержатся в теплоносителе. Для слива скопившегося осадка в нижней части гидрострелки устанавливают кран.
Благодаря снижению скорости потолка из жидкости выделяются пузырьки газа, которые выводятся из прибора через автоматический воздухоотводчик, установленный в верхней части. По сути, он выполняет функции дополнительного сепаратора в системе

Особенно важно удалять газ на выходе из котла, ведь при нагревании жидкости до высоких температур газообразование повышается.
Гидроразделитель очень важен в системах с чугунными котлами. Если такой котел подключить напрямую к коллектору, то попадание холодной воды в теплообменник приведет к образованию трещин и выходу оборудования из строя.

Совместная работа гидрострелки и коллектора отопления

При изготовлении гидрострелки из полипропилена своими руками, нужно выполнить правильные расчеты и подобрать оборудование, с которым она будет работать. В домах вторичные контуры подсоединяются с помощью этого устройства. Распределительный коллектор подсоединяется в цепи после гидрострелки. Конструкция состоит из отдельных элементов, которые объединяются перемычками.

Подключение коллектора

Количество врезаемых патрубков зависит от контуров. С помощью распределительной гребенки осуществляется более простой ремонт и обслуживание устройства.

Коллектор и разделитель создают гидравлический элемент. Подобное устройство удобно для стесненных помещений.

Существуют следующие виды соединений:

• контур с большим напором для радиаторов подключается сверху;
• контур для конструкции теплых полов снизу;
• сбоку подсоединяется теплообменник.

С помощью регулирующей арматуры производится напор и поток на дальних контурах. Сделать подобную конструкцию может специалист, обладающий знаниями в теплотехнике, а также профессиональными навыками в слесарном деле, электрической сварке и работе со специальным инструментом.

Вариант использования гидроразделительного оборудования

Перед работой нужно составить правильные чертежи и схемы устройства. Выполнение ответственных элементов отопления новичками может быть опасно для жизни.

Сборка гидрострелки своими руками

Самостоятельная сборка производится в несколько шагов:

• Расчёт гидрострелки для отопления.
• Подбор материалов.
• Сварка заготовленных и рассчитанных элементов.

Для расчёта лучше всего использовать специализированные калькуляторы, учитывающие множество параметров. В самом простом случае воспользуйтесь нашими расчётами.

Формула расчёта

Внутренний диаметр d зависит от мощности котла P и разницы между подачей и обраткой ∆t. Делим мощность в киловаттах на разницу температур, извлекаем из полученной цифры квадратный корень и умножаем полученное значение на 49 – получаем диаметр гидрострелки. Высота трубы составляет 6 диаметров, а расстояние между патрубками составляет двойной внутренний диаметр трубы.

В интернете существует немало чертежей гидрострелок, как простых, так и совмещённых с коллекторами. Они позволят собрать то, что нужно, причём с минимальными расчётами. В любом случае, при сборке и внедрении гидрораспределителя, специалисты советуют получить хоть какие-то знания по балансировке систем отопления. Что касается систем обогрева крупных зданий, то здесь задачу подбора гидрострелки и балансировки отопления следует доверить профильным специалистам.

Функции гидрострелки

Насос в системе отопления разгоняет горячую воду до 0,7—0,9 м/с. При попадении в полую емкость устройства скорость теплоносителя гасится до 0,1—0,2 м/с. Эти цифры показывают назначение и принцип работы гидрострелки. Расчеты при выборе разделителя проводят с учетом получения результатов скоростного режима теплоносителя.

Котел, гидрострелка и коллектор в одной системе:

Резкое изменение объема жидкости гасит его скорость передвижения по системе, что приводит к снижению давления на котел. При этом насосы в этой схеме работают автономно, не нарушая гидравлического баланса. Таким образом, к функциональным достоинствам гидрострелки относятся следующие:

1. Отделение котлового контура от цепи потребителей, что позволяет повысить надежность и качество системы.
2. Гидравлический разделитель обеспечивает максимальное прохождение объема жидкости, при этом сохраняется гидравлический и температурный баланс.
3. В системе отопления с гидрострелкой практически не происходит потерь давления и тепловой энергии, сами конструкции обладают высокой производительностью.
4. Правильно подобранный гидроразделитель защищает котел от перепада температур в прямом и обратном контурах, предупреждая преждевременный износ оборудования.
5. Агрегат повышает коэффициент полезного действия котла, обеспечивает движение теплоносителя в его контуре, экономит расход электроэнергии и топлива.
6. В особых случаях гидрострелка восполняет расход жидкости в контуре потребителей.
7. Внутренняя полость агрегата снижает влияние насосов, установленных в системе и отличающихся друг от друга значениями мощности.

Разбор 3 принципов работы гидрострелки:

Схема подключения

Гидрострелка устанавливается как в вертикальном положении, так и в горизонтальном, угол при этом значения тоже не имеет

Принимается во внимание только направленность торцевых труб. От этого зависит правильность работы воздухоотводчика и очищение от осевшего шлама

Конструкция должна располагаться сразу после запорной арматуры котла.

Место установки оборудования зависит от схемы отопительной системы. Однако он должен быть расположен на минимальном расстоянии от котла. Для коллекторной схемы разделитель устанавливается перед ним.

В случае подключения дополнительного насоса разделитель следует монтировать между насосом и местом выходящей трубы к отопительному устройству.

На рисунке представлена схема подключения разделителя к отопительному устройству и радиаторам.

Гидрострелка и её назначение

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

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

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

Равномерное распределение тепла

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

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

Принцип работы гидрострелки

Балансировка по давлению

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

Работа с несколькими котлами

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

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

Дополнительные функции гидрострелок

Усовершенствованные модели совмещают функции разделителя, регулятора температуры и сепаратора. Клапан-терморегулятор обеспечивает температурный градиент вторичных контуров. Выделение растворенного кислорода из теплоносителя снижает риск эрозии внутренних поверхностей оборудования. Удаление из потока взвешенных частиц продлевает срок службы рабочего колеса и подшипников циркуляционных насосов.

Горизонтальные перфорированные перегородки разделяют внутренний объем пополам. Потоки подачи-обратки соприкасаются в зоне «нулевой точки» и скользят в разные стороны, не создавая дополнительное сопротивление.

Сверху, в высокотемпературной зоне, расположены пористые вертикальные пластины деаэрации. Сборник шлама и магнитный уловитель (магниевый анод) расположены в нижней части корпуса.

Конструктивные опции гидрострелки: манометр, датчик температуры, клапан терморегулятор и линия для запитки системы при запуске. Сложному оборудованию необходима наладка, регулярные осмотры и техническое обслуживание.

Устройство гидрострелки

В продаже есть гидроразделители разной формы и размера. В любом случае устройство гидрострелки максимально простое. Независимо от конфигурации и габаритов прибора его конструкция соответствует определенным принципам. Также в продаже есть универсальные модели, объединяющие в себе коллектор и разделитель.

Разделитель имеет цилиндрический корпус, от которого отходят несколько патрубков. При желании его можно изготовить самостоятельно. Обычно гидроразделитель устанавливается вертикально, но это не обязательно. Такое расположение является классическим, потому что при вертикальной установке проще отводить газы и удалять нерастворимый осадок. В большинстве случае это сварная конструкция из металлических труб. Но такое устройство можно сделать из отрезков медных или полипропиленовых труб.

Как сделать гидравлический разделитель

В качестве материала для устройства разделителя лучше всего подходит сталь или медь большого диаметра. Это связано с тем, что через данное оборудование проходит тепловая масса, нагретая до максимальной температуры, которую выдерживает металл.

Изготавливая гидрострелку необходимо знать его будущие замеры.

Пошаговая инструкция

После необходимых вычислений диаметров гидрострелки приступаем к ее изготовлению.

С помощью сварочного аппарата из обрезка трубы изготавливаем будущий гидроразделитель.

Патрубки располагаются в таком порядке:

1. Первый входной патрубок от отопительного устройства нужно расположить ниже верхней части разделителя на 5-10 см. Оставшееся сверху пространство служит для скопления и выведения воздуха.
2. Второй выходной патрубок для подачи теплоносителя к котлу следует врезать на 5-10 см выше нижней части конструкции. Свободное пространство предназначено для оседания и последующего удаления скопившегося мусора, шлама.
3. Третий патрубок для подачи тепловой массы в батареи должен располагаться ближе к первому патрубку и выше четвертой торцевой трубы, предназначенной для подачи теплоносителя на теплый пол.
4. Обратную трубу теплых полов рекомендовано располагать как можно ближе ко второму патрубку.

Следует учесть, что входные и обратные торцевые трубы одного контура должны располагаться так, чтобы между ними находилась хотя бы одна торцевая труба другого контура.

Промежуток между торцевыми трубками не должен быть меньше тройного значения их диаметра. Так, при врезке патрубка диаметром 5 см, ближайшую трубу следует врезать на расстоянии более 15 см.

Также можно изготовить гидрострелку в виде решетки из труб небольшого диаметра. Данную установку можно соорудить из труб соответствующего диаметра торцевых труб, соединив фитингами. Так, к примеру, можно применить металлопластиковую трубу небольшой окружности или полипропилен, но только для температуры отопления, не превышающей 70 градусов Цельсия.

Высота гидрострелки на качество работы системы отопления не влияет, а вот ее объем значение имеет, чем он больше, тем лучше. Оптимальным объемом для выравнивания температурных перепадов является показатель равный 100-300 литрам. Такой объем необходим для котлов с ручной подачей горючего, которые могут давать значительные температурные скачки. Обычная небольшая гидравлическая стрелка имеет объем около 20 литров.

https://youtube.com/watch?v=Yy1ahKcLy6A

Совмещение коллектора отопления с гидрострелкой

Небольшие дома обогревает котел, в который встроен насос. Вторичные контуры присоединяют к котлу через гидрострелку. Независимые контуры жилых домов с большой площадью (от 150 м2) подключают через гребенку, гидроразделитель будет громоздким.

Распределительный коллектор монтируют после гидрострелки. Устройство состоит из двух независимых частей, которые объединяют перемычки. По количеству вторичных контуров врезают попарно расположенные патрубки.

Распределительная гребенка облегчает эксплуатацию и ремонт оборудования. Запорная и регулирующая арматура системы теплоснабжения дома находится в одном месте. Увеличенный диаметр коллектора обеспечивает равномерный расход между отдельными контурами.

Применение гидрострелки убережет котел от теплового удара

Разделитель и компланарная распределительная гребенка образуют гидравлический модуль. Компактный узел удобен для стесненных условий небольших котельных.

Монтажные выпуски предусмотрены для обвязки звездочкой:

• низконапорный контур теплых полов подключают снизу;
• высоконапорный контур радиаторов — сверху;
• теплообменник — сбоку, на противоположной стороне от гидрострелки.

На рисунке представлена гидрострелка с коллектором. Схема изготовления предусматривает установку балансировочных клапанов между коллекторами подачи/обратки:

Схема гидрострелки с коллектором

Регулирующая арматура обеспечивает максимальный проток и напор на дальних от гидрострелки контурах. Балансировка снижает процессы неправильного дросселирование потока, позволяет добиться расчетной подачи теплоносителя.

Сделать гидрострелку отопления своими руками может специалист, обладающий достаточным запасом знаний в теплотехнике, опытом и навыками работы (электрогазосварка, слесарное дело, работа с ручным электроинструментом). Многочисленные интернет-сайты предлагают пошаговые инструкции по изготовлению гидрострелки для отопления, видео ролики также смогут помочь в этом процессе.

Размеры коллектора отопления с гидрострелкой

Теоретические знания помогут составить схемы и чертежи гидрострелки отопления, сделать индивидуальный заказ оборудования в специализированной организации, проконтролировать работу подрядчика. Доверять изготовление ответственных узлов системы отопления непрофессионалам опасно для жизни и здоровья. Следует помнить о том, что испорченное по вине владельца оборудование гарантийному ремонту и возврату не подлежит.

https://youtube.com/watch?v=sLsOysrbhb8

Опубликовано 02.06.2020 Обновлено 13.06.2020 Пользователем admin