Схема изготовления самодельной гидрострелки для отопления

Что такое гидрострелка для отопления

Гидрострелка или гидравлический разделитель имеет вид вертикальной трубы, из которой расходятся две пары рабочих патрубков. Внутри данная конструкция полая. В поперечном сечении установка может быть круглая или квадратная. В ее верхней части расположен автоматический воздухоотводчик, в нижней части находится сливной кран, через который выводится осевшая грязь.

Также для систем отопления применяются специальные гидроразделители, предназначенные для объединения нескольких котлов.

Кроме того, гидрострелки могут быть произведены в специальных условиях на заказ или партиями, так чтобы от котла в разделитель входило 2-3 трубы, они называются совмещенными. Таким способом к данной конструкции присоединяются несколько источников, что позволяет существенно увеличить пространство в помещении котельной.

Расчет гидрострелки

Разделитель для любой отопительной системы подбирается либо изготавливается по 2 параметрам:

• число патрубков для подключения всех контуров;
• диаметр либо площадь поперечного сечения корпуса.

Если количество патрубков подсчитать нетрудно, то для определения диаметра необходимо произвести расчет гидрострелки. Он производится через вычисление площади поперечного сечения по следующей формуле:

S = G / 3600 ʋ, где:

• S – площадь сечения трубы, м2;
• G – расход теплоносителя, м3/ч;
• ʋ — скорость потока, принимается равной 0.1 м/с.

Значение расхода теплоносителя определяется ранее, исходя из потребной тепловой мощности отопительной системы. Если вы решили подобрать или купить элемент круглого сечения, то произвести расчет диаметра гидрострелки по площади сечения достаточно просто. Берем школьную формулу площади круга и определяем размер трубы:

D = √ 4S/π

Выполняя сборку самодельной гидрострелки, надо расположить патрубки на определенном расстоянии друг от друга, а не как попало. Ориентируясь на диаметр подключаемых труб, вычисляют расстояние между врезками, пользуясь одной из схем:

Назначение

Гидроразделитель — добавочный узел, сохраняющий целостность теплообменника от гидроударов. Процедуры первоначального запуска, технической проверки, обслуживания котла сопровождаются отключением циркуляционного насоса, способствуя образованию воздушных пробок.

Обустройство гидроразделителя — обязательное требование при монтаже чугунных теплообменников, поскольку температурная разница жидкости на выходе и входе разрушает металл. Гидрострелка выравнивает давление при несовпадении расхода в основном контуре и суммарных показателях труб потребителей.

Очищая теплоноситель от ржавчины и накипи, продлевает срок эксплуатации движущихся и трущихся элементов магистрали. Например, насосного оборудования, запорной арматуры, счётчика, термодатчика. Предохраняет повреждение отопительной магистрали при автоматической блокировке ГВС, системы «тёплый пол».

Делаем своими руками

Схема гидрогорелки своими руками (нажмите для увеличения)Смысл гидрострелки заключается в разделении всех отопительных контуров для стабильной работы каждого вне зависимости от состояния остальных.

Процесс изготовления такого устройства непрост и для этого понадобиться наличие умения работать со сварочным аппаратом. Но стоит понимать, что провести монтаж такой системы будет стоить немалых денег, а также нужно заранее составить чертеж.

Чтобы провести такую работу понадобятся различные инструменты:

• сварочный аппарат, а также электроды (3 мм);
• молоток;
• болгарка;
• манометры.

Также будут необходимо подготовить и сами рабочие материалы:

• краны;
• трубы, имеющие прямоугольную форму;
• сгоны.

Этапы работы:

1. Сначала берется коллектор, в котором согласно разметке прожигаются электродом отверстия.
2. Далее на сгонах делается фаска примерно в 1 мм, используя сварку. Она проводится по кругу так, чтобы показатель катета находился в районе от 3 до 4 мм.
3. После этого проводиться разметка коллекторных труб. Такая схема отопления, оборудованная гидрострелкой, будет предусматривать наличие в ней сразу трех контуров.
4. Теперь на так называемой холодной стороне трубы необходимо сделать несколько отверстий по краям, а также три, которые должны находиться под соединяющими сгонами (два из них направлены в одну сторону, еще один в противоположную). А вот на «горячей» стороне нужно прожечь посередине только одно отверстие, но при этом еще три для соединяющих сгонов.

Что касается «горячей» трубы, то здесь сквозные и выпускающие отверстия должны находиться на одной оси. Непосредственно в два из них должны будут ввариваться выпускные патрубки, а вот в третьем будет сам выпускной сгон.

Обратите внимание: согласно формуле расчета гидроразделителя, скорость течения воды в нем должна быть очень маленькой, чтобы обеспечивалась зона пониженного давления. В случаях увеличения скорости, растет и давление.. Что касается холодной стороны, то здесь будут находиться два соединяющих сгона, а также один патрубок, проходящий через середину горячей трубы

Что касается холодной стороны, то здесь будут находиться два соединяющих сгона, а также один патрубок, проходящий через середину горячей трубы.

После предварительной сборки можно приступать к созданию отверстий под манометры.
Последним шагом по самостоятельному изготовлению гидрострелки будет её испытание под рабочим давлением в 2 атмосферы. Для этого необходимо контролировать давление, после начала подачи воды в систему через штуцер сливного крана.

Назначение приспособления

Описываемая здесь гидрострелка необходима для балансировки уровня давления во всей котельной системе, когда изменяются показатели в главном контуре. Такое устройство без проблем регулирует трехконтурный вариант системы, в которой включены сразу и нагреватель воды, и радиатор отопления, и даже теплой пол.

Когда соблюдаются все правила гидродинамики, обеспечивается стабильная работа в нормальном режиме.

Стоит знать: устанавливается большинство гидрострелок строго в вертикальном положении, чтобы отвод воздуха из системы осуществлялся полностью автоматически.

Также гидроразделитель — это своеобразного рода отстойник, в котором изымаются из теплоносителя различного рода образования, будь то накипь или коррозия. Но происходит это опять же, если соблюдены все гидромеханические нормы.

Стоит отметить, что такая функция гидрострелки, сделанной как из нержавейки, так и из других материалов, увеличивает срок службы многих деталей в отопительной системе. Такое устройство также отводит образующийся в теплоносителе воздух, что снижает в металлических частях окислительный процесс.

В классическом варианте конструкции, которая предусматривает наличие только одного контура, если происходит отключение нескольких веток, то уменьшается расходование тепла в системе. Поэтому температура теплоносителя после прохождения всего пути снижается незначительно. Гидрострелка же позволяет поддерживать стабильный уровень расхода тепла, тем самым обеспечивая стабильную циркуляцию в системе.

Устройство гидрострелки отопления

Гидроразделитель — вертикальный полый сосуд из труб большого диаметра (квадратного профиля) с эллиптическими заглушками по торцам. Размеры разделителя обусловлены мощностью (кВт) котла, зависят от количества и объема контуров.

Тяжелый металлический корпус устанавливают на опорные стойки, чтобы не создавать линейное напряжение на трубопровод. Компактные устройства крепят к стене, располагают на кронштейнах.

Гидрострелка из нержавеющей стали

Патрубок гидрострелки и отопительный трубопровод соединяют с помощью фланцев или резьбы.

Автоматический клапан воздухоотводчика располагают в верхней точке корпуса. Осадок удаляют через вентиль или специальный клапан, который врезан снизу.

Материал для изготовления гидрострелки — низкоуглеродистая или нержавеющая сталь, медь, полипропилен. Корпус обрабатывают антикоррозийным составом, покрывают теплоизоляцией.

Как рассчитать

Для обеспечения оптимальной работы гидроразделителя необходимо обеспечение небольшой вертикальной скорости внутри данной конструкции, что позволит твердым частицам, которые находятся в теплоносителе осесть на дно, а также снизить сопротивление тепловой жидкости.

Гидравлический разделитель можно рассчитать двумя методами:

,

где:

D – окружность разделителя (мм);

d – окружность подводящих торцевых труб (мм);

G – граничный проток воды через гидрострелку (м3/час);

w – предельная скорость потока тепловой массы через диаметральное сечение гидроразделителя, м/сек (около 0,2 м/сек).

с – тепловая мощность воды;

P – предельная мощность монтируемой отопительной установки (кВт);

ΔT – указанная разница температур между подачей и обратом системы отопления (градусов Цельсия), (приблизительно 10 градусов Цельсия).

Принцип функционирования

Гидрострелка для отопления в разрезе представляет собой отрезок полой трубы с квадратным сечением. Работает такое устройство очень просто. Воздух сепарируется и устраняется автоматическим отводчиком воздуха. Отопительная система разбивается на 2 разных контура – большой и малый. Малый контур представляет собой котел/гидрострелку, а большой – котел/гидрострелку/потребитель.

Схема работы гидравлической стрелки

Когда отопительный котел обеспечивает количество носителя тепла, которое равно его потреблению, то в гидрострелке жидкость идет только горизонтально. Если это равновесие нарушается, то носитель тепла идет в малый контур, после чего увеличивается температура перед котлом. Котел на такие изменения реагирует отключением, а носитель тепла продолжает двигаться до того момента, пока температура понизится до определенного значения. Затем котел опять включается. Таким образом, гидроразделитель в системе отопления обеспечивает баланс контуров котла и котельной, при этом гарантируя независимую работу каждого отдельного контура.

Назначение приспособления

Гидрострелка, принцип работы которой будет описан в этой статье, нужна для выравнивания уровня давления в котельной системе при разных показателях расхода в главном контуре и сумме показателей второстепенных тепловых контуров. Устройство регулирует функционирование отопительных систем с множеством контуров (радиатор, нагреватель воды, теплый пол). При соблюдении надлежащих правил в гидродинамике, устройство обеспечит отсутствие отрицательного взаимодействия контуров и даст возможность постоянной работы в установленном режиме.

Гидроразделитель играет роль отстойника и ликвидирует из теплоносителя механические образования (накипь, коррозию) при соблюдении гидромеханических норм. Эта функция весьма положительно сказывается на продолжительности работы подвижных деталей системы для отопления.

Устройство отводит воздух из теплоносителя, что понижает окислительный процесс в элементах из металла.

В системах стандартной конструкции, где подразумевается наличие всего одного контура, отключение ряда веток приводит к очень малому расходованию в котле. В результате температура остывшего носителя тепла значительно повышается.

Гидроразделитель обеспечивает поддержание стабильного расходования тепла, что сравнивает показатели температур на подающей и обратной трубах.

Преимущества гидрострелки

Гидравлический разделитель в системе отопления – это эффективное устройство, результаты работы которого обладают рядом достоинств:

• Отпадает проблема при нахождении параметров насоса отопления во вторичном контуре и исполнительного элемента;
• Нет определенного гидравлического взаимовлияния контура котла и контуров отопления;
• Генераторы тепла и потребители тепла нагружаются только собственными объемными потоками воды;
• Исполнительные компоненты со стороны контура отопления такого устройства, как гидравлический распределитель для отопления, функционируют оптимально (при верном определении параметров);
• Есть места подключения для расширительного бака и быстродействующего отводчика воздуха;
• Есть возможность подключать разнообразные компоненты дополнительного оснащения.

Принципиальная схема подключения гидравлической стрелки к контурам отопления

Заметим, что экономический эффект, если сравнивать с традиционными отопительными системами, очень даже ощутим: если система на базе гидрораспределителя спроектирована верно, то вы сэкономите на газе 25%, а на электрической энергии – 50% (при отоплении на газу).

Схема изготовления гидрострелки с коллектором

Прежде чем купить гидрострелку или приступить к ее изготовлению своими руками, не помешает изучить устройство данного элемента. Оно очень простое: полая труба круглого или прямоугольного сечения снабжена несколькими патрубками с разных сторон для присоединения к отопительной сети. Причем патрубки для подключения подачи расположены, как правило, в верхней части трубы, а обратки – в нижней.

Чаще всего для отопления применяется гидравлический разделитель, чье устройство предусматривает установку коллектора. Они даже продаются одним комплектом, а изготавливаются из таких материалов:

• низкоуглеродистая сталь;
• нержавеющая сталь;
• из полипропилена.

Существуют и более сложные модели, оборудованные не только воздухоотводчиком и сливным штуцером, но и гильзами для присоединения контрольных приборов и датчиков, а также различными сеточками и пластинами. Они служат для очистки теплоносителя и разделения потоков. Подобная гидрострелка, чье устройство изображено на чертеже, имеет приличную стоимость и требует периодического обслуживания:

Среди домашних мастеров принято делать гидрострелку из металлической трубы, но в силу немалой популярности и дешевизны полипропилена эта тенденция меняется. Ведь даже изготовленный из ППР элемент вместе с коллектором стоит немалых денег. Поэтому все чаще люди предпочитают сделать разделитель из полипропилена в домашних условиях, чем покупать его в магазине. Для этого нужна ППР труба соответствующего диаметра, тройники по числу будущих патрубков и 2 заглушки.

Поскольку диаметр трубы для изготовления гидрострелки довольно велик, то потребуется приобрести к сварочному аппарату соответствующую насадку, а при пайке выдержать достаточный промежуток времени. В принципе, сложного ничего нет, тройники соединяются между собой отрезками труб, а с торцов ставятся заглушки. Другое дело, что подобный разделитель может выглядеть не очень эстетично, да и не во всякой системе его можно эксплуатировать.

Дело в том, что теплогенераторы на твердом топливе часто могут выходить на максимальный режим работы, при котором температура воды близка к 90—95 °С. Конечно, полипропилен ее выдержит, но в нештатной ситуации (например, когда отключат электричество) температура на подаче может резко подскочить и до 130 °С. Это случается из-за инертности твердотопливных котлов, поэтому вся обвязка к ним, включая гидрострелку, должны быть металлическими. Иначе вас ждут плачевные последствия, как на фото:

Способы расчеты устройства в отопительной системе

Чтобы сделать гидрострелку для отопления своими руками, нужно произвести расчеты

По этой формуле определяется диаметр устройства по паспортным данным:

Диаметр определяется по мощности отопительного прибора.

По этой формуле можно определить диаметр патрубка:

Диаметр патрубка должен сочетаться с диаметром выпуска отопительного агрегата. Примерный размер небольших изделий подбирается по размерам выпускных патрубков.

На схеме изображен подробный расчет

Если в конструкции не будет использоваться коллектор, то численность врезок следует увеличить.

Гидроразделитель из нержавейки

Деталь из полипропилена

Сейчас вполне реально осуществить монтаж гидрострелки сделанной из полипропилена. Она позволяет обеспечить дополнительные преимущества в системе:

1. Засчет низкой шероховатости материала уменьшается сопротивление теплоносителю во время его движения. А когда в системе находится котел с небольшой мощностью – то такой гидроразделитель позволяет снизить потерю тепла, в сравнении с металлическими приборами.
2. Можно окрасить с внешней стороны в любой цвет.
3. Имеет значительно меньшую стоимость в сравнении с аналогами.
4. Изделие из полипропилена не гниет и на нем не образуется коррозии.
5. Может работать с котлами, мощностью до 35 кВт.

При этом у таких гидрострелок есть и свои недостатки:

1. Нельзя использовать в системе с твердотопливным котлом.
2. Чем выше мощность котла – тем меньше срок службы такого изделия. Это происходит из-за более быстрого износа при большом давлении и температуре.
3. Для монтажа будет необходимо дополнительное оборудование для работы с полипропиленовыми изделиями.

Стоит отметить, что от качества подключения любого типа гидроразделителя, будет напрямую зависеть насколько качественно будет работать вся система в дальнейшем.

Зачем нужна гидрострелка и как рассчитать ее параметры, смотрите в следующем видео:

Особенности гидравлического разделителя

Итак, данный нехитрый элемент нужно устанавливать между коллектором и отопительным котлом. Многие поинтересуются: почему данный прибор вообще назвали стрелкой? Причина, скорее всего, заключается в том, что она может перенаправлять потоки рабочей жидкости, благодаря чему и происходит сбалансирование всей системы. С конструктивной точки зрения это полая труба, которая имеет прямоугольное либо круглое сечение. Эта труба заглушена с двух сторон и оснащена двумя патрубками – выходным и, соответственно, входным.

Получается, что в системе появляется пара связанных между собой контуров, которые вместе с тем не зависят друг от друга. Меньший контур предназначается для котла, а больший рассчитан на все ответвления, контуры и коллектор. Расход для каждого из данных контуров свой, равно как и скорость перемещения рабочей жидкости; при этом контуры не оказывают никакого значительного влияния друг на друга. Заметим также, что давление в контуре меньшего объема, как правило, стабильное, поскольку отопительный прибор перманентно функционирует на одних и тех же оборотах, при этом аналогичный показатель в большем контуре может меняться в зависимости от текущей работы отопительной сети.

В результате каждый участок системы работает максимально сбалансировано, перепады давления не наблюдаются, да и котельное оборудование функционирует хорошо.

Что такое гидрострелка и где её устанавливают

Правильное название этого устройства — гидравлическая стрелка или гидроразделитель. Представляет собой кусок круглой или квадратной трубы с приваренными патрубками. Внутри, как правило, ничего нет. В некоторых случаях могут стоять две сетки. Одна (вверху) для лучшего «отхождения» воздушных пузырьков, вторая (внизу) для отсева загрязнений.

Примеры гидрострелок промышленного производства

В системе отопления гидрострелка ставится между котлом и потребителями — отопительными контурами. Располагаться может как горизонтально, так и вертикально. Чаще ставят вертикально. При таком расположении в верхней части ставят автоматический воздухоотводчик, внизу — запорный кран. Через кран периодически сливается некоторая часть воды с накопившейся грязью.

Где в системе отопления ставят гидроразделитель

То есть получается, что вертикально поставленный гидроразделитель, одновременно с основными функциями, отводит воздух и дает возможность удалять шлам.

2 Схема обвязки

По поводу обвязки гидрострелки на просторах интернета можно найти много неправдивой информации. Основным заблуждением являются неправильные схемы работы. Если верить народным умельцам, то существует три варианта обвязки:

• расход теплоносителя во всех контурах пропорционально распределяется и равен его количеству в котле;
• ветки всех контуров забирают меньше жидкости, чем её находится в котле;
• расход в кольце со стороны котла больше.

Добиться идеального варианта, как предложено в первом случае, невозможно, поскольку гидравлическое сопротивление постоянно будет меняться из-за работы термостатов. Кроме этого, купить насос с точной мощностью под гидрострелку невозможно.

Какие процессы происходят в гидрострелке

• Чтобы понять, с какой целью устанавливают это устройство в отопительную систему, нужно узнать, какие процессы происходят с водой в период прохождения через полость гидрострелки. Надо понять основные параметры работы двух или более контурных отопительных систем автономного назначения.
• После проведения всех монтажных работ будет проведена сварка стыков в труб. Отопительную систему заполняют холодной водой. Как правило, показатель температуры равен 5—15 Сº.
• Когда автоматика включает насос главного контура для циркуляции и производится разжигание горелки, насосы второстепенных контуров не работают, а теплоноситель движется лишь по первому контуру. Таким образом, поток устремится по направлению вниз.
• После того как теплоноситель достигнет нужной температуры, второстепенным контуром потока воды производится одинаковый отбор. При равных водяных потоках главного и второстепенного контуров, гидроразделитель выступает в роли отводчика воздуха. Он отфильтровывает грязь и мазут. Таким образом, происходит процесс отопления и нагревания горячей воды. Следует отметить, что достижение абсолютно равного показателя потоков воды во всех контурах — задача невыполнимая.
• Посредством автоматики регулируется расход в контуре второстепенного назначения, когда вода достигнет нужной температуры, а насос с горячей водой отключится. Если термоголовки радиаторов прикрывают поток из-за перегревания помещения на солнечной стороне, то в этом контуре отопительной системы повышается гидросопротивление. В этом случае подключается автоматизированный насос, который понижает производительность и поток воды во вторичных контурах. Через поток по главному и вторичному контуру начинается движение вверх по гидрострелке. Если отопительная система гидрострелкой не оснащена, то из-за значительного перекашивания в системе гидравлики как минимум перестали бы функционировать насосы, отвечающие за циркуляцию.
• Когда автоматика котельного устройства останавливает работу насоса главного отопительного контура, то поток теплоносителя в гидрострелке устремляется наверх. Но такая ситуация встречается очень редко.

Для чего нужна гидрострелка

Если у вас в доме планируется монтаж простой системы отопления закрытого типа, где задействовано не более 2 циркуляционных насосов, то гидравлический разделитель вам точно не понадобится.

Когда контуров и насосов – три, при этом один из них предназначен для работы с бойлером косвенного нагрева, то и здесь можно обойтись без гидрострелки. Задуматься о разделении отопительных контуров надо в ситуации, когда схема выглядит следующим образом:

В представленной схеме гидрострелки нет, но без ее монтажа тут явно не обойтись. Есть 4 контура, в которых действует столько же насосов разной производительности. Самый мощный из них создаст в подающем коллекторе разрежение, а в обратном – повышенное давление. При одновременной работе насосу меньшей производительности просто не хватит сил на преодоление этого разрежения и он не сможет отобрать теплоноситель на свой контур. По итогу ветвь не будет функционировать, поскольку насосы мешают друг другу.

Чтобы устранить перепад давления ΔР, возникающий между коллекторами и дать возможность всем насосам спокойно отбирать нужное количество теплоносителя, в схему включается гидрострелка. Она представляет собой полую трубу расчетного сечения, чьей задачей является создание зоны нулевого давления между теплогенератором и несколькими потребителями. Как действует этот элемент в схеме обвязки котла, описано в следующем разделе.

Преимущества и недостатки

Следует отметить положительные свойства гидравлического разделителя:

1. Обеспечение равномерного направления тепловой энергии между подающим и обратным трубопроводом.
2. Возможность использования насосов небольшой мощности, что позволяет сократить расходы при установке и техническом обслуживании оборудования.
3. Сбалансирование и уменьшение гидравлических нагрузок в трубопроводе системы.
4. Продление срока службы тепловых установок.
5. Устранение твердых масс и воздуха из тепловой жидкости.

Недостатков данная конструкция практически не имеет

Однако следует обратить внимание на некоторые минусы гидрострелки из полипропилена:

1. Их нельзя применять с твердотопливным котлом.
2. Срок службы разделителя сильно сокращается в случае использования отопительных котлов больших мощностей.

Опубликовано 02.06.2020 Обновлено 13.06.2020 Пользователем admin