Гидрострелка для отопления: разбираемся, зачем она нужна и принцип работы

Покупные модели

Типичным примером является коллектор «Север-М5». Он работает в системах отопления мощностью до 70 кВт. Стоимость агрегата – около 9,5 тыс. рублей.

Гидрострелка в системе отопления – это распределительный гидравлический прибор, созданный для распределения теплоносителя по нескольким контурам. Его установка рекомендована в случаях, если мощность используемого котла составляет свыше 50 кВт. Также стрелка применяется в сложных разветвлённых системах со множеством вторичных контуров – она нужна для балансировки. Её можно купить или собрать самостоятельно.

Проще всего купить гидрострелку в уже готовом заводском исполнении. Самая простая модель, например, SINTEK ST-35 обойдётся в 2700 рублей, если брать напрямую у производителя. Она выдерживает давление до 6 бар и может ставиться в системах отопления с мощностью обогрева до 35 кВт.

Коллектор отопления с гидрострелкой на 5 контуров предназначен для разветвлённых систем, о которых говорилось выше. К нему можно подключить бойлер косвенного нагрева, тёплые полы в ванной, кухне и прихожей, а также три основных контура – на первом этаже, в цокольном этаже, а также в мансарде.

Прочее магазинное оборудование:

• Гидрострелка WOODSTOKE 331 – для отопления мощностью до 70 кВт на 7 контуров. Стоимость прибора составляет 11 тыс. рублей.
• Warme WGR 80 – простая гидрострелка с двумя патрубками и двумя отводами для подключения воздухоотводчика и крана. Стоимость – 4000 рублей. Модель может работать в системах отопления мощностью до 80 кВт.
• Прокситерм GS 32-1 – гидрострелка выполнена в блестящем корпусе, так как изготовлена из нержавеющей стали. Она предназначена для работы в системах отопления мощностью до 85 кВт. Стоимость – около 7-8 тыс. рублей.
• Gidruss BM – это целая серия гидрострелок для систем отопления мощностью от 60 до 150 кВт. Изготовлены они из высококачественной конструкционной стали и выдерживают давление до 6 бар при температуре до +110 градусов. Стоимость варьируется от 9 до 30 тыс. рублей.

Готовых гидрострелок – тысячи, есть из чего выбрать.

Преимущества магазинных гидрострелок вполне очевидны. В первую очередь они характеризуются безупречным качеством сборки. Оборудование должно выдерживать солидное давление – до 3-4 атмосфер для автономного отопления и до 20-25 атмосфер для общедомового отопления. Оно изготавливается из проверенных сортов стали, созданных для постройки отопительного оборудования и прочих систем.

Во вторую очередь – заводские гидрострелки уже рассчитаны под использование в системах отопления с той или иной мощностью. Они многократно выверены, поэтому их использование не вызовет никаких аварий. Также в магазинах предложат вспомогательное оборудование для монтажа отопительных систем. Да и проблем с гарантией на котлы и радиаторы потом не будет.

Функционал прибора

Если собственник не знает, для чего нужна гидрострелка в системе отопления, то ему будет полезна информация, освещенная в данном разделе.

Установка прибора позволяет повысить надежность системы в целом и предотвратить возникновение аварийных ситуаций. К примеру, гидравлический разделитель в системе отопления позволяет избежать термоклина – угрозы, которая ведет к выходу из строя котла и может спровоцировать нарушение целостности контура.

Монтированная гидравлическая стрелка для систем отопления схема подключения которой разрабатывается теплотехниками, выполняет следующие функции:

• гидродинамическая балансировка;
• стабилизация давления при неравномерной подаче теплоносителя;
• функция отстойника;
• удаление воздуха из теплоносителя;
• снижение нагрузки на котел и циркуляционное оборудование;
• достижение стабильности в работе системы;
• предотвращение «запирания» контуров.

Перечисленные выше функции позволяют избежать преждевременного износа системы отопления, предотвратить серьезные поломки котлов и протечки отопительных приборов, защитить металлические детали контура от окисления. В отличие от традиционных схем обогрева схема отопления с гидрострелкой и коллектором позволит добиться максимальной производительности и эффективности системы. Что такое коллектор отопления можно прочитать в нашей статье «Коллектор отопления: устройство оборудования и особенности монтажа».

В некоторых случаях, например, при использовании котлов с чугунным теплообменником, установка балансирующего прибора является обязательной. Рекомендуется использовать гидравлический разделитель и людям, которые пользуются дорогими отопительными приборами, находящимися на гарантии от производителя для минимизации риска их поломки.

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.

Гидрострелки при необходимости оснащают манометрами, вентилями и другими устройствами

Популярные производители

Компаний, занимающихся производством гидравлических разделителей для отопительных сетей, не так мало, как может показаться на первый взгляд. Однако сегодня мы ознакомимся с продукцией всего двух компаний, GIDRUSS и ООО «Атом», так как они считаются самыми популярными.

Таблица. Характеристики гидравлических разделителей производства GIDRUSS.

Заметим также, что каждая гидрострелка для отопления из перечисленных выше выполняет еще и функции своего рода отстойника. Рабочая жидкость в данных устройствах очищается от разного рода механических примесей, благодаря чему заметно увеличивается эксплуатационный срок всех подвижных составляющих отопительной системы.

Назначение устройства

Для понимания сущности задач, которые решает гидрострелка (гидравлический разделитель), следует разобраться с нюансами работы независимых отопительных систем. То есть коммуникаций, работающих на собственном источнике нагрева водяного теплоносителя. В домашних системах основу отопительной инфраструктуры могут формировать котлы, бойлеры, водонагреватели и т. д. Итак, зачем нужна гидрострелка в системах отопления такого типа? Необходимость применения стабилизатора температуры и давления возникает из-за неравномерного распределения нагрузки по всем контурам системы. Неравномерность обусловлена сложностью трубопровода, отягощенного и потребляющим оборудованием. Как минимум в любом комплексе водяного отопления содержится запорная арматура, а также простейшие средства контроля и регуляции потоков. К этим устройствам добавляются целевые приборы излучения тепловой энергии – радиаторы, конвекторы, стандартные батареи и т. д. Но и это не все. Для обеспечения циркуляции теплоносителя в сеть вводятся насосные группы и коллекторы. Циркуляционные насосы вкупе с котельным оборудованием в перегруженной инфраструктуре не всегда могут обеспечить равномерную поддержку давления и температуры. Отсюда и возникает потребность в дополнительных регуляторах и стабилизаторах.

Бытует мнение, что гидрострелка требуется лишь для предотвращения тепловой перегрузки в системах, где используются насосы разной мощности. Они работают от одного источника нагрева и ввиду разности характеристик не способны одинаково поддерживать балансы давления. Базовое назначение гидрострелки в системе отопления действительно сводится к выравниванию их работы, но на практике достигаются и другие положительные эффекты. К ним относятся:

• Очистка контуров.
• Оптимизация производительности системы.
• Предотвращение рисков возникновения обратного потока теплоносителя.

Схемы изготовления

Гидрострелки промышленного изготовления стоят недешево и многие изготавливают их своими руками. При этом нужно сделать предварительные расчеты. Основные расчетные размеры показаны на рисунке ниже.

Схема гидрострелки с основными расчетными размерами

Как видно из рисунка, диаметр самой гидрострелки принимают равным трем диаметрам входных патрубков, поэтому расчеты сводятся в основном к определению диаметра гидрострелки.

На рисунке показаны два варианта гидрострелок. Назначение второго варианта лучше первого тем, что вода при переходе подающего трубопровода освобождается от пузырьков воздуха, а при обратном поступлении – лучше избавляется от шлама.

Расчет сводится в основном к определению диаметра гидрострелки:

где:

• D – диаметр гидрострелки в мм;
• d – диаметр входного патрубка в мм, обычно принимают равным D/3;
• 1000 – переводной коэффициент метров в мм;
• P – мощность котла в кДж;
• π – число пи = 3,14;
• С – теплоемкость теплоносителя (вода – 4,183 кДж/кг·С°);
• W – максимальная вертикальная скорость движения воды в гидрострелке, м/с, обычно принимают равной 0,1 м/с;
• ΔТ – разница температур теплоносителя на входе и выходе котла, С°.

Также расчет можно выполнить по такой формуле:

где:

• Q – расход теплоносителя, м³/с;
• V – скорость движения воды в гидрострелке, м/с;

Также для расчета диаметра гидрострелки есть такая формула:

где:

• G – расход, м³/час;
• W – скорость движения воды, м/с;

Высота гидрострелки может быть любой и ограничиваться разве что высотой потолка в помещении.

Если сделать диаметр гидрострелки достаточно большим, то можно получить два в одном: гидрострелку и теплоаккумулятор, так называемый емкостной разделитель.

Схема емкостного разделителя в системе отопления

Как видно из рисунка, гидрострелка такого типа имеет большой объем, порядка 300 литров и более, поэтому способна, кроме выполнения своей основной задачи, еще и накапливать тепло. Использование гидрострелки такого типа особенно оправдано при отоплении твердотопливным котлом, так как способно сглаживать температурные скачки котла отопления и сохранять тепловую энергию котла после окончания горения довольно длительное время.

Нужно знать некоторые нюансы при использовании такого типа гидрострелки:

1. Во-первых, такую гидрострелку необходимо утеплить, поскольку в противном случае она будет отапливать котельную, а не отдавать тепло в систему отопления.
2. Котел будет выдавать меньшую мощность. Это объясняется тем, что требуется большая температура теплоносителя, а на котлах установлена автоматика, которая будет автоматически уменьшать его мощность для снижения температуры на выходе.

Схема обвязки с котлом

Чтобы понять, как работает гидрострелка в системе отопления с несколькими контурами, мы предлагаем изучить схему ее обвязки с котлом, представленную ниже:

Теперь оба коллектора связаны между собой перемычкой, уравнивающей давление в подающей и обратной магистрали. Благодаря этому в каждый контур поступит столько теплоносителя, сколько нужно

При этом важно обеспечить такой же расход теплоносителя со стороны теплогенератора, иначе его температура на стороне потребителей может стать недопустимо низкой

В интернете очень популярна схема гидрострелки (показана выше), изображающая 3 рабочих режима:

• суммарный расход теплоносителя в контурах потребителей и со стороны котла одинаков;
• отопительные ветви отбирают большее количество воды, чем ее обращается в котловом контуре;
• расход в кольце со стороны теплогенератора больше.

В действительности у гидрострелки режим работы один-единственный, он изображен на схеме под номером 3. Добиться идеального режима (№1) невозможно, так как гидравлическое сопротивление ветвей потребителей все время меняется из-за работы термостатов, да и подобрать так точно насосы нереально. По схеме №2 действовать нельзя, потому что тогда большая часть теплоносителя станет обращаться по кругу со стороны потребителей.

Это приведет к понижению температуры в системе отопления, ведь со стороны котла в гидрострелке будет подмешиваться мало горячей воды. Чтобы поднять эту температуру, придется выводить теплогенератор на максимальный режим, что не способствует стабильной работе системы в целом. Остается вариант №3, при котором в коллекторы идет достаточное количество воды требуемой температуры. А уж понизить ее в контурах – задача трехходовых клапанов.

Функция гидрострелки в системе отопления лишь одна – создание зоны с нулевым давлением, откуда смогут отбирать теплоноситель любое число потребителей. Главное, — обеспечить необходимый расход со стороны источника тепла. Для этого реальная производительность котлового насоса должна быть немного больше суммы расходов на всех ветвях потребителей. Подробнее обо всех нюансах рассказано и показано на видео:

Что представляет собой гидрострелка

Гидрострелка – это гидроразделитель в системе отопления, устройство, предназначенное для правильного распределения теплоносителя по нескольким контурам и устройствам. Это своеобразный буферный элемент между отопительным котлом и вторичными контурами. Теплоноситель поступает из котла в гидрострелку, после чего распределяется по нескольким направлениям.

Самая простая система отопления в гидрострелке не нуждается

Здесь важно правильно подобрать циркуляционный насос и выставить скорость его работы, чтобы обеспечить требуемый напор. Теплоноситель поступает из котла в батареи, отдаёт там накопленное тепло, после чего возвращается обратно в отопительный прибор – ничего сложного и сверхъестественного

Но современное жильё строится с применением нескольких контуров и вспомогательного оборудования. Здесь присутствуют:

• Несколько вторичных контуров отопления (например, на группу комнат или на этаж).
• Тёплые полы – ещё один или несколько контуров.
• Бойлеры косвенного нагрева – используются для подготовки горячей воды.

И здесь мы можем столкнуться с ситуацией, когда один циркуляционный насос не может протолкнуть теплоноситель по всему контуру. Вода (или антифриз) потечёт по пути наименьшего сопротивления, после чего по аналогичному пути вернётся обратно. Например, она пройдёт через близлежащий бойлер и частично проникнет в батареи, а вот на тёплые полы может и не хватить.

Гидравлическая стрелка для систем отопления призвана обеспечить должный порядок в распределении тепла по контурам и вспомогательному оборудованию. Она представляет собой предельно простой гидравлический разделитель, созданный из отрезков труб того или иного диаметра.

Нюансы работы гидрострелки в системах с насосной группой

В целях повышения эффективности работы отопительных контуров инфраструктура может дополняться вспомогательными насосами и коллекторами. Однако вместе с наращиванием производительности при таком подходе можно ожидать и увеличения нагрузки на отдельных контурах. В результате система отопления с гидрострелкой и насосной группой может функционировать с наличием следующих проблем:

• Если используются циркуляционные агрегаты с разными показателями мощности, то слабые насосы не смогут справляться с нагрузками, присутствующими на соседних контурах.
• Само по себе разделение на множество контуров в результате установки дополнительных функциональных узлов также влияет на работу насосной группы, что может привести к ее перегрузкам и выходу из строя.
• Если в проекте закладывается нормативная разница в показателях давления на отдельных ветках, то малейшее нарушение в балансировке вызовет аварию уже в трубопроводе.
• При штатной остановке отдельных насосов для прекращения подачи воды на их целевом участке возрастет риск движения «паразитных» течений, спровоцированных соседним циркуляционным оборудованием.

Вышеназванные эксплуатационные проблемы обычно возникают в сложных промышленных системах на производствах, где одним источником тепла обслуживаются десятки потребителей. В системах отопления частного дома гидрострелка обычно работает в комплексе с малой насосной группой и двумя-тремя коллекторами. Даже если речь идет о двухэтажном доме, для полноценной циркуляции теплоносителя может быть достаточно и двух насосов. Главное – правильно их подобрать в соответствии с потребностями конкретной системы.

Купить или сделать своими руками?

Как говорили, готовая гидрострелка для отопления стоит немало — 200-300$ в зависимости от производителя. Чтобы снизить затраты, возникает закономерное желание сделать ее самостоятельно. Если варить умеете, никаких проблем — купили материалы и сделали. Но при этом надо учесть следующие моменты:

• Резьба на сгонах должна быть хорошо прорезанной и симметричной.
• Стенки отводов одинаковой толщины.

Качество самодельного изделия может быть «не очень»

Вроде, очевидные вещи. Но вы удивитесь, как сложно найти четыре нормальных сгона с нормально сделанной резьбой. Далее, все сварные швы должны быть качественными — система будет работать под давлением. Сгоны приварены строго перпендикулярно к поверхности, на нужном расстоянии. В общем, не такая простая это задача.

Если сами пользоваться сварочным аппаратом не умеете, придется искать исполнителя. Найти его совсем непросто: либо дорого просят за услуги, либо качество работы, мягко говоря, «не очень». В общем, многие решают купить гидрострелку, несмотря на немалую стоимость. Тем более, в последнее время, отечественные производители делают не хуже, но намного дешевле.

Что такое гидрострелка в системе отопления с конденсатором?

В системах, обеспечивающих работу теплых полов и радиаторов, последнее время используется принцип сбора конденсационного тепла. По нему работают специальные котлы, обеспеченные трубкой для аккумуляции энергии выделяемого пара. Если в обычных системах пар просто выпускается в дымоход, то в оборудовании с конденсатором он собирается на поверхностях теплообменника и используется в общем отопительном процессе. Что такое гидрострелка в системе отопления с таким принципом работы? Для начала стоит подчеркнуть, что для всех конденсационных котлов мощностью выше 45 кВт использование стабилизаторов давления и температуры является обязательным, поскольку дополнительная энергия может по-разному влиять на рабочие показатели оборудования.

Далее в процессе выбора модели гидрострелки и насосов следует учитывать два момента. Во-первых, общий расход в основном отопительном контуре обязательно должен превышать аналогичный показатель котловой линии. Во-вторых, наличие разделителя по умолчанию увеличит температурную нагрузку на контуре обратки, входящем в котел. Это понизит производительность и также потребует сделать соответствующую поправку на мощность насоса. В целом же при негативных факторах снижения КПД именно гидрострелка позволит сбалансировать работу конденсационных котлов, формирующих каскадную систему. К примеру, если используется два агрегата, то гидрострелка сместит переизбыток давления с одного на другой.

Опубликовано 02.06.2020 Обновлено 13.06.2020 Пользователем admin