Владельцам индивидуальных домов при организации знакомо понятие разбалансировки после присоединения контуров к котлу. Для выравнивания давления и уменьшения его на устанавливается гидрострелка. Принцип работы, назначение и расчеты мы разберем в сегодняшнем обзоре.
Читайте в статье
Понятие гидрострелки
В профессиональной среде можно встретить иные названия гидрострелки:
- гидравлический или термогидравлическийразделитель;
- анулоид.
Основное назначение работы разделителя гидравлического (это официальное название гидрострелки) – разделение гидравлических потоков. Контуры разделяются каналом, делая их независимыми и автономными при передаче носителя тепла по отопительной системе. При этом тепло хорошо передается от одного контура к другому.
Гидрострелка: принцип работы назначение и расчеты
Система теплоснабжения индивидуального дома может состоять из нескольких подсистем. Реализация каждого разветвления должна осуществляться независимо от давления и расхода теплоносителя каждой функции. В связи с тем, что поступает из одной точки, это приводит к разбалансировке отдельных контуров системы.
Чтобы не возникла подобная ситуация, устраиваются гидрострелки (анулоиды) в системе теплоснабжения.
Основные функции
При организации теплоснабжения от котла на твердых видах топлива, водные потоки нагреваются бойлером, сопротивление которого на порядок меньше, чем в основной системе.
Гидравлический разделитель может быть круглой или прямоугольной формы. Принцип работы практически не отличается между собой. Прямоугольная форма выглядит лучше. Круглая - больше подойдет с точки зрения организации гидравлики. Но в основном, форма практически не влияет на организацию функционирования системы.
Дополнительно, в состав гидрострелки могут быть включены:
- фильтры;
- сепараторы воздуха с отведением воздушных масс;
- краны;
- с элементами терморегулирования, которые препятствуют попаданию холодной воды в обратку контура котла;
- дополнительная ;
- шламоуловитель;
- манометр.
Корпус гидравлического разделителя может быть выполнен из низкоуглеродистой, нержавеющей стали или меди. Выпускают также гидрострелку из полипропилена. Дополнительно ее обрабатывают специальными антикоррозийными составами и теплоизолируют при необходимости.
Это следует знать! Гидроразделители из полимера можно использовать для отопительной системы, которую обслуживает котельное оборудование мощностью 13-35 кВт. Их нельзя применять для оборудования, работающего на твердых видах топлива.
Принцип работы гидравлического разделителя
Устройство анулоида предельно просто. Это небольшая часть трубы, на срезе имеющая вид квадрата.Система теплоснабжения распределяется на большой и малый контуры. В составе малого контура – котельное оборудование и гидроразделитель. В состав большого включается потребитель – система теплоснабжения.
π – 3,14.
| Параметр | Характеристика | Единица измерения |
| D | диаметр разделителя | мм |
| d | диаметр патрубка | мм |
| G | пропускная способность гидроразделителя в системе отопления за один час | м³/час |
| Ω | скорость потока(максимальная величина) через гидроразвязку | м/с |
| Q | расход (максимальный) в контуре теплосистемы потребителя | м³/час |
Для облегчения расчетов нашей командой был разработан специальный калькулятор.
Проблемы присоединения отопительных систем к котлам имеют давнюю историю. Традиционные схемы таких конструкций имеют ряд недостатков, главными из которых были угроза гидравлической разбалансировки, трудность регулирования рабочих параметров и угроза повредить котёл вследствие гидроудара.
Но в наше время для успешной борьбы с этими проблемами найдено превосходное решение – гидрострелка.
Этот элемент служит связующим звеном между двумя контурами передачи тепла, позволяя сделать их независимыми друг от друга в протекании гидравлических процессов. То есть, динамика теплоносителя в контуре теплоотдачи не влияет в плане гидравлических процессов на динамику теплоносителя в котельном контуре. И наоборот.
Будучи весьма простым устройством для защиты и балансировки системы отопления, гидрострелка широко востребована. Её знают под разными названиями: гидроразделитель, термогидравлический разделитель, анулоид, бутылочка (термин из словаря профессиональных монтажников).
Устройство гидрострелки
Анулоид или гидроразделитель – труба с четырьмя патрубками , вваренными в её корпус. Общий вид показан на рис.1.
Впрочем, патрубков может быть и больше, но такие системы сильно усложняются в плане гидравлических и термодинамических расчётов, их рассмотрение в рамках данной статьи нецелесообразно.
Возможные варианты форм простых гидрострелок приведены на рисунках 2 и 3.
Круглые анулоиды отличаются от прямоугольных только внешним видом. Правда, прямоугольный вариант смотрится лучше, зато круглая гидрострелка более выгодна с точки зрения гидравлики. Но в целом, параметры работы этих устройств не зависят от их формы.
Дополнительно гидроразделители могут оснащаться:
Типовая схема включения гидроразделителя в схему отопления показана на рис.5.
Q1 - контур котла;
Q2 - Контур отопления (развязки отопления);
Н1 и Н2 -циркуляционные насосы контуров.
Рис.5. Типовая схема монтажа гидроразделителя.
Иногда можно встретить ёмкостные гидравлические разделители в виде бочки. Схема такого устройства приведена на рис.6.
Рис.6. Гидроразделитель в виде бочки в качестве аккумулятора тепла в системе отопления.
В таком виде гидрострелка служит не только разделителем гидравлических контуров, но и аккумулятором тепла , способствуя сглаживанию процесса изменения температуры во втором контуре.
На рис.7 представлена схема гидрострелки в системе отопления со сдвигом патрубков по высоте.
Рис.7. Гидроразделитель со смещением патрубков.
Здесь: Т1-Питающий трубопровод от котла.
Т3-Питающий трубопровод к развязке отопления.
Патрубки Т2 и Т4 являются выходами обраток соответствующих контуров.
Превышение патрубка трубопровода Т1 относительно Т2 позволяет создать условия, при которых теплоноситель, поступающий от котла, имеет возможность притормозить и выделить дополнительное количество воздушных пузырьков.
Патрубок трубопровода Т2 расположен выше патрубка Т4 для обеспечения условий эффективного отделения шлама и предотвращения попадания его в трубопровод Т2.
Принцип работы
Как видно из схем на рис.5 и 6, в контуре котла, благодаря насосу Н1, создаётся расход Q1. В контуре развязки, соответственно, насос Н2 создаёт расход Q2.
Рис.8 Режимы работы гидрострелки в системе отопления. Синяя и красная стрелки показывают направления холодного и горячего потоков теплоносителя .
Итак, при включении всей системы отопления вода-теплоноситель ещё не нагрета до заданной температуры, насосы Н2 не работают. Значит, движение воды происходит только в котельном контуре. Попадая в гидрострелку, вода опускается вниз, затем по обратной ветви движется в пределах первого контура. Схема изображена на рис.8 в левой части.
При достижении заданного уровня нагрева воды инициируется отбор водяного потока вторым контуром. Гидрострелка на данном этапе работает только как сепаратор воздуха и улавливатель грязи и мазута, содержащихся в воде. Отопительный процесс протекает в стандартном устойчивом режиме. Оба контура как бы объединяются в единый поток . Поскольку соблюдение условия Q1=Q2 в строгом виде практически невозможно, то становится понятной необходимость монтажа гидроразделителя в точке пересечения контуров отопительной системы. Схема изображена на рис.8 в центре.
В случае нагрева выше заданной температуры, при отсутствии гидрострелки, могут выйти из строя циркуляционные насосы и произойти другие неприятности. Но, в рассматриваемой схеме просто снизится производительность насосов Н2 (сработает управляющая автоматика) и, соответственно, значение расхода Q2 станет меньше значения расхода Q1. В гидрострелке мы будем наблюдать движение теплоносителя вверх. Впрочем, подобная ситуация встречается нечасто. Схема изображена на рис.8 в правой части.
При наличии 2-х и более контуров в системе отопления и чугунного теплообменника в котле, весьма уязвимого при гидроударах, применение гидрострелки становится жизненной необходимостью. Это обстоятельство настолько важно, что установка гидроразделителей в системы отопления частных домов является нередко обязательным требованиям в предоставлении гарантии со стороны изготовителя на оборудование и монтажные работы.
В домах с площадью жилья более двухсот квадратных метров, имеющих несколько отопительных контуров (в основном тёплые полы, санузел, кухня), гидрострелки не только увеличат срок службы котлов и насосов, но и обеспечат экономичную и плавную работу всей системы.
Изготовление гидрострелки своими руками
Нередко потребители, решив сэкономить на покупке готовых гидроразделителей, пытаются изготовить их самостоятельно. Что ж, если человек может качественно выполнить токарные и сварочные операции
или у него есть знакомые опытные специалисты, готовые сделать скидку на свою работу, то, пожалуй, такой вариант может быть реализован. Услуги специалистов по объявлению весьма дорогостоящи (в первую очередь это касается сварщиков). Да и квалификация нанятого специалиста нередко может оказаться недостаточной. Брак по сварке и порча деталей и узлов несут дополнительные материальные расходы и повышенную трату нервов.
Кроме того, оптимальной по размерам и работоспособной гидрострелки требует правильных расчётов.
Резюмируя сказанное, можно сделать вывод: при наличии сложной отопительной системы проще и надёжнее доверить её расчёт и подбор гидравлической стрелки специалистам. Они же и должны разработать чертёж системы отопления. Приобретать лучше готовую гидрострелку, имеющую антикоррозийное покрытие, теплоизоляцию, шламоуловитель и т.д.
Для тех, кто всё-таки рискнёт на самостоятельные работы, далее приводится в кратком виде упрощённый расчёт гидрострелки.
Материал для самостоятельного изготовления гидрострелки-сталь. Но здесь есть трудность с антикоррозийными свойствами таких труб, и ржавчина будет угрозой домашней отопительной сети. Пластиковые трубы большого диаметра подобрать сложно. Поэтому в некоторых случаях в роли гидрострелки может выступить изготовленная из металлопластиковой трубы d 32 мм и тройников решётка. Для её изготовления возможно использование полипропилена в сетях с температурой не выше 70 град. Изображение-на рис.9.
Рис.9. Гидрострелка для системы отопления в виде решётки. Стрелки показывают направление полтоков теплоносителей.
Возможные схемы расположения патрубков показаны на рис. 10.
Рис.10. Схемы расположения патрубков. Стрелки указывают направления потоков теплоносителя.
Расчёт
При самостоятельном расчёте гидрострелки можно ограничиться расчётом её размеров . Для этого существует два способа, метод трёх диаметров и метод чередующихся патрубков. Расчётные схемы для обоих способов приведены на рис.11.
Рис.11. Методы определения размеров гидрострелки.
Найдя диаметр гидроразделителя (или подводящего патрубка) по соответствующей формуле, можно определить остальные размеры.
Итак, формула расчёта по максимальному протоку теплоносителя в системе:
- D, мм-диаметр гидрострелки;
- G, куб. м./час,-максимальный проток сквозь разделитель;
- W, м/сек - максимальная скорость движения теплоносителя (рекомендованное значение 0,2),
Перепад температур между трубопроводами подачи и обратки рекомендуется применять равным 10 град.
Формула расчета по максимальной мощности котла (перепад температур в патрубках подачи и обратки 10 град.):
- D, мм-диаметр гидрострелки;
- P, кВт,-максимальная мощность котла;
- ∆T, град. С,-перепад температур между ветвями подачи и обратки.
Скорость потока воды в гидрострелке должна быть невысокой, порядка 0,1 - 0,2 м/сек для того, чтобы:
- дать возможность осесть вниз мусору, находящемуся в воде;
- создать условия для естественной конвекции теплоносителя в гидрострелке
- уменьшить гидравлическое сопротивление в гидроразделителе
- сформировать оптимальные условия для выделения воздушных пузырьков из воды и удаления их через автовоздушник гидравлического разделителя.
Расположить гидрострелку в пространстве можно как угодно, лишь бы это не препятствовало осаждению шлама в отстойник.
Между патрубками подающей и обратной ветвей контура желательно выдержать расстояние не менее 20 см . Вообще же, расстояние между любыми патрубками не должно быть меньше их учетверённого диаметра (L больше 4d). Это важно помнить при изготовлении гидрострелки своими руками.
В продаже имеется множество гидрострелок промышленного изготовления. Их выбирают по 
каталогам исходя из величины мощности и максимального расхода воды своего котельного оборудования.
Эти изделия выполнены по канонам современного дизайна, имеют защиту от коррозии и изоляцию , снабжены, как правило, дополнительными гаджетами в виде автоматического дегазатора, отделителя шлама и др. Примеры имеющихся в продаже гидрострелок промышленного производства для систем отопления - на рис.12. Цена изделий 200$ и выше.
Если вы считаете, что понять устройство гидрострелки может только специалист с техническим образованием, то вы ошибаетесь. В данной статье мы в доступной форме объясним назначение основные принципы ее функционирования и рациональные методики расчета.
Гидрострелка (синонимы: гидродинамический термо разделитель, гидравлический разделитель,а на русском языке — анулоид) - это устройство, предназначенное для выравнивания как температуры, так и давления в системе отопления.Если проще сказать то мы обнуляем давление в подаче и давление в обратке.
Основные функции
- увеличения энергоэффективности посредством возрастания КПД котла, насосов, что приводит к снижению затрат на топливо;
- обеспечения устойчивой работы системы;
- исключения гидродинамического воздействия некоторых контуров на совокупный энергетический баланс всей системы отопления (для разделения контура радиаторного отопления и котла отопления).
Какие существуют формы гидрострелки
Гидродинамический термо разделитель представляет собой вертикальную объемную емкость, которая на поперечном сечении может быть в виде круга либо квадрата
С учетом теории гидравлики, гидрострелка округлой формы функционирует лучше, чем ее аналог квадратной формы. 
Тем не менее, второй вариант оптимально вписывается в интерьер. Прежде чем изучить принцип гидрострелки , обратите внимание на нижеприведенную схему.
Насосы Gp и Gs создают расход соответственно в первом и втором контурах. Благодаря работе насосов осуществляется циркуляция теплоносителя в контурах и его перемешивание в гидрострелке.
Вариант 1. Если Gp =Gs осуществляется движение теплоносителя из одного контура во второй,тогда температура в первичном контуре и во вторичном одинаковая.
Вариант 2. Если Gp >Gs происходит перемещение теплоносителя в гидрострелке сверху вниз,при этом температура в подающем контуре будет одинаковая как в первичном контуре,так и во вторичном.
Вариант 3. Если Gp <Gs теплоноситель движется снизу вверх в гидрострелке,теперь температура обратной линии одинаковая как в первичном контуре.так и во вторичном.
Исходя из вышеизложенного следует что Гидрострелку необходимо выбирать по максимальному расходу в любом из отопительных контуров.
Таким образом, гидродинамический термо разделитель понадобиться в том случае, когда имеется сложная по конструкции система отопления, состоящая из множества контуров.
Немного о цифрах…
Существует несколько методов, с помощью которых осуществляется расчет гидро стрелки.
Диаметр гидравлического разделителя определяется по следующей формуле:
где D — диаметр гидрострелки, Q – расход воды (м3/с), π — константа, равная 3,14, а V – вертикальная скорость потока (м/с). Необходимо отметить, что экономически выгодная скорость равна 0,1 м/с.
Численные значения диаметров входящих в гидрострелку патрубков рассчитываются также по вышеуказанной формуле. Отличие состоит в том, что скорость в данном случае составляет 0,7-1.2 м/с, а расход (Q) рассчитывается для каждого носителя в отдельности.
Объем гидрострелки влияет на качество функционирования системы и помогает регулировать температурные скачки. Эффективный объем системы отопления с гидрострелкой составляет 100-300 литров.
Для определения оптимальных размеров гидродинамического термо разделителя используется метод трех диаметров и чередующихся патрубков.
Расчет ведем по формуле:
где π — константа, равная 3,14, Р - мощность котла (в Дж), С - теплоемкость теплоносителя (для воды 4,183 кДж/(кг °С), W - скорость, с которой движется теплоноситель в гидрострелке (м/с), ΔT — разность температур точками подачи тепла от котла (верхней и нижней).
(3 d)- показатель вычисленный путем проб и ошибок.
Только плюсы и никаких минусов
Исходя из вышесказанного, можно выделить следующие преимущества применения гидравлических стрелок:
- оптимизация работы и увеличение срока эксплуатации котельного оборудования;
- устойчивость системы;
- упрощение подбора;
- возможность осуществлять контроль за температурным градиентом;
- при необходимости можно изменять температуру в любом из контуров;
- удобство в использовании;
- высокая экономическая эффективность.
Чтобы не беспокоиться о бесперебойной работе системы отопления, свести к минимуму теплопотери, увеличить КПД котла, поддерживать температурный режим во всем доме на максимально комфортном и стабильном уровне, необходима гидрострелка. Эта емкость стабилизирует распределение теплоносителя по всей площади помещения, продлит срок эксплуатации отопительной системы, так как предупреждает возникновение гидравлических ударов.
Почему расчет и установку гидрострелки доверяют нам
Не стоит заниматься установкой гидрострелки самостоятельно. Лучше – обратиться в нашу организацию, потому что:
- у нас в штате имеются опытные инженера-проектировщики, которые правильно выполнят все расчеты;
- наши мастера-наладчики грамотно проведут все монтажные работы;
- выполним не только пуско-наладочные работы, но и обеспечим последующее обслуживание;
- нам доверяют люди, потому что мы делаем все качественно и на долгие годы.
Как определить правильный размер гидравлической стрелки.
Расчет гидрострелки сводится к определению диаметра установки, при которой поток в контурной системе отопления равняется потоку теплоносителя котла(необходимо стремится).
При таких условиях возможна слаженная работа не только основного нагревательного элемента, но и циркуляционных насосов, термоголовок и обогревательных приборов в целом. В помещении поддерживается нужный температурный режим.
Методы ведения возможных расчетов:
- зависимость диаметра гидрострелки от максимальной скорости потока воды в отопительной системе. Здесь D – искомая величина, измеряется в миллиметрах.
d – среднее значение диаметра патрубков, которые обеспечивают циркуляцию теплоносителя в гидрострелке, мм;
G – поток теплоносителя через разделитель, куб. м/час;
- Расчет гидрострелки от мощности установленного нагревательного элемента (котла). Данная формула применяется тогда, когда еще не известна величина потока теплоносителя в системе (нет циркуляционного насоса), но котел куплен и установлен.
w — скорость движения теплоносителя через поперечное сечение гидрострелки, м/сек. Оптимальное значение – 0,2 м/сек;
c — теплоемкость теплоносителя, в большинстве случаев это вода;
P – средняя мощность установленного котла или котлов, кВт;
∆T – разность температуру между подающей трубой и обраткой в системе отопления.
При неправильно проведенных расчетах возможно два варианта развития событий. Это когда сила потока контура отопления больше силы потока контура котла. В таком случае происходит перерасход потребляемой энергии, так как для обогрева помещения достаточно одного нагревательного элемента, а не нескольких.
Второй вариант – поток котла больше потока контура отопления. В таком случае также происходит перерасход энергии, так как помещение достаточно хорошо прогрето. Еще один минус – в помещении жарко, что неблагоприятно влияет на самочувствие человека.
Специалисты нашей не допустят по данных ошибок, ведь обладают достаточно большим опытом в установке и изготовлении гидро стрелки.
Существуют сложные системы отопления, в которые входит сразу несколько контуров. Причем данные магистрали предназначены совершенно для разного оборудования с отличными друг от друга техническими параметрами, к примеру, температурой теплоносителя и давлением. Такая многозадачность поставила перед инженерами, казалось бы, неразрешимую задачу – наладить стабильную работу каждого звена автономной отопительной системы.Победить законы физики и обеспечить нормальное функционирование радиаторов отопления, бойлера, системы теплых полов и горячего водоснабжения смогло небольшое устройство, очень простое по своей конструкции, но такое незаменимое в многоконтурной отопительной системе.
Этот прибор называется гидравлический разделитель, или по-другому, гидрострелка. Основной задачей гидроразделителя является разделение потоков носителя тепла по магистралям. Иными словами, это гидравлический буфер. Подробнее о его устройстве и принципах работы мы поговорим ниже.
Что это такое?
Одной из составляющих системы отопления является такой элемент, как гидрострелка. Он устанавливается до и после котла, а его главная функция – это выравнивание давления и температуры в системе.
Монтаж отопительной системы всегда связан с одной проблемой – ее нестабильной работой. Каждый прибор должен выполнять свою функцию и не влиять на соседние звенья системы. И если в системе много контуров и ответвлений, то ее наладка превращается в сложную задачу.
Как правило, каждый контур отличается пропускной способностью , напором теплоносителя, температурным градиентом и схемой термостатического управления. Чтобы сделать работу всех этих приборов гармоничной и стабильной, используют гидроразделитель отопления.
Для чего нужна?
Чтобы выяснить, для каких целей используется гидрострелка, требуется понять принцип функционирования самой простой системы отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя.
Главными составляющими вышеприведенной схемы являются:
- отопительный котел;
- радиаторы или конвекторы, которые размещаются на одном контуре (количество отопительных приборов может быть разным);
- насос – прибор, с помощью которого носитель тепла циркулирует по магистрали.
Кроме этого, в систему входят и другие элементы, например, расширительный бак, но мы не будем заострять на них внимание, так как они не так важны для объяснения принципа работы гидрострелки.
Отметим, что выбор насоса очень важен для нормальной работы автономного отопления. Выбор этого прибора зависит от разных факторов: длины контуров, технических параметров приборов теплообмена, тепловой мощности системы.
Описанная выше схема подойдет для дачи или небольшого дома, но если строение имеет большую площадь или несколько этажей, то потребуется более сложная отопительная система с применением коллекторной схемы.
На схеме видно, что к коллектору подсоединены следующие приборы:
- Контуры с разным количеством радиаторов отопления. Контуров может быть несколько и их протяженность также может отличаться друг от друга (на схеме Р).
- Системы водяных теплых полов, к которым предъявлены другие температурные параметры теплоносителя. Кроме этого, длина теплых полов значительно больше контуров, что повышает уровень гидравлического сопротивления (на схеме СТП).
- Бойлер косвенного нагрева. Задача этого оборудования – обеспечение горячего водоснабжения. К бойлеру тоже предъявляются совершенно другие требования (на схеме Бгвс).
Не нужно быть специалистом, чтобы понять, что со всеми составляющими автономной системы отопления не сможет справиться один насос, даже если он будет достаточной мощности. Стоит учесть, что слишком мощный насос будет создавать повышенное давление, а это пагубно отразится на работе дорогостоящего котла и приведет к сокращению его срока эксплуатации.
Учитывается и тот фактор, что каждый отдельный контур отличается напором и другими техническими характеристиками. Поэтому используя один насос, невозможно добиться скоординированной работы системы.
Что если попробовать использовать не один насос, а несколько? То есть отдельный контур будет оборудован собственным насосом. Увы, но и такое решение не спасет ситуацию. Даже наоборот, может привести к другим неполадкам в отопительной системе.
Для нормальной работы нескольких контуров необходима максимальная точность в настройке насосов , но достичь подобного эффекта невозможно. Это объясняется тем, что такие величины, как напор, производительность и степень нагрева переменные. Существует множество ситуаций, при которых один контур может повлиять на состояние другого. Проявляться они могут по-разному. Например, резко меняться напор или температура теплоносителя, но в любом случае, эффект будет негативным. Такие разлады пагубно отразятся и на работе насоса, и на состоянии котла.
Известно, что за разделение гидравлических систем отвечает коллектор. Но возможно ли, чтобы и контуры котла были автономными? Имеется в виду то, что котел должен подавать определенное количество носителя тепла для каждого контура, а контур, в свою очередь, принимал бы определенное количество жидкости.
Данная задача вполне реальна. Для этого необходимо выделить малый контур котла, что осуществляется при помощи гидравлического распределителя. То есть этот элемент может изменять направление теплоносителя, когда это требуется для корректной работы системы отопления.
Как устроена?
Хотя гидрострелка очень важна в отопительной системе, ее устройство и конструкция достаточно просты. Это фрагмент круглой или квадратной трубы, в котором есть два отверстия со стороны котла и такое же количество отверстий со стороны системы отопления. Чтобы гидравлический разделитель не засорялся, он может быть оборудован фильтрами-сеточками, которые задерживают сор, образованный в теплоносителе. Через определенный период времени сеточки могут забиться и их необходимо будет очищать.
Устанавливается устройство в вертикальном или горизонтальном положении, но это не имеет особого значения. Однако чаще всего гидрострелку монтируют вертикально, так как это позволяет дополнительно установить воздухоотвод в верхней части, и кран, через который удаляется мусор внизу прибора.
Используя данное приспособление, можно разделить гидравлические системы отопительного агрегата и самой отопительной системы. Причем гидравлический разделитель допускается применять с коллектором на четыре, три, два контура и с одним котлом ветки. Контур отопительной системы и котла получают свой гидравлический режим.
Выбирая гидрострелку, нужно понимать ее принцип работы и преимущества, которыми он обладает:
- обеспечивает хорошую производительность, минимальные потери давления и производительности;
- создает гидравлический баланс и необходимый температурный режим;
- служит защитой от теплового удара;
- экономит энергоноситель;
- понижает гидравлическое сопротивление.
В данном оборудовании бывают и дополнительные функции. В усовершенствованных моделях фабричного производства бывают регуляторы температуры и сепараторы. Специальный клапан, регулирующий температуру, контролирует температурный градиент для различных контуров системы отопления.
Клапан для отвода воздуха выводит пузырьки кислорода из устройства, тем самым уберегая остальное оборудование от коррозии, продлевая его срок использования и обеспечивая ему стабильную работу. То же касается и фильтров, задерживающих мусор.
Внутри гидравлического разделителя предусмотрено устройство с перфорированными перегородками. Они необходимы для разделения внутреннего пространства пополам для того, чтобы не создавалось лишнее сопротивление.
Материалы
Гидравлический разделитель изготавливается из следующих материалов:
- нержавейка;
- полипропилен.
Устройство можно изготовить самостоятельно, но для этого необходимо иметь профессиональные навыки. Заводские гидрострелки имеют сложное устройство и включают в себя такие элементы, как фильтры и датчики.
Кроме нержавейки и полипропилена, встречаются и гидроразделители из меди. В силу доступности и дешевизны материала все чаще встречаются изделия из полипропилена. Но стоит знать, что полимерные гидравлические разделители можно использовать только с котлами, у которых диапазон мощности колеблется от 14 до 35 киловатт. Независимо от материала изготовления, устройство подсоединяется к отопительной магистрали при помощи резьбы и фланцев.
Как выбрать?
Для выбора гидравлического разделителя нужно знать, каких видов они бывают и каковы параметры в вашей системе отопления.
Гидроразделители классифицируются по таким признакам:
- по сечению бывают круглыми или квадратными;
- по способу подачи/отвода носителя тепла;
- по численности патрубков;
- по объему.
Перед тем как купить данное приспособление, необходимо знать суммарную мощность всех контуров системы, а также объем теплоносителя.
Немаловажна и страна производства прибора. Это может быть Россия, страны СНГ и ближнего зарубежья. Однако вся продукция имеет схожую схему.
Для примера мы приведем маркировку гидрострелок торговой марки «Гидрусс»:
- GR-40-20 – назначение – для котлов мощностью до 40 киловатт с соединительным размером патрубков на три четверти;
- GR-60-25 – для котлов с мощностью котла до 60 киловатт с соединительным размером патрубков на один дюйм»
- TGR-40-20x2 – для котлов мощностью до 40 киловатт с соединительным размером патрубков на три четверти;
- TGR-60-25x2 – для котлов с мощностью до 60 киловатт на два потребителя с соединительным размером патрубков на один дюйм.
В последних двух маркировках контуров в системе отопления может быть не два, а больше. Отметим, что у гидравлических разделителей разная пропускная способность, и этот параметр также напрямую зависит от мощности котла.
Чем больше через него проходит теплоносителя, тем шире проход в гидрострелке и больше ее объем. Материал изготовления тоже имеет важное значение.
Наиболее долговечными и надежными гидроразделителями считаются те, которые изготовлены из нержавейки.
Устройства из конструкционной стали также характеризуются хорошими эксплуатационными параметрами. А вот полипропиленовые изделия подходят не для всех котлов, о чем мы указывали выше.
Можно ли сделать самостоятельно?
Хотя конструкция гидрострелки не представляет собой ничего сложного, цена на данное изделие бывает достаточно высокой. Поэтому зачастую ее изготавливают своими руками. Для этого вам понадобятся навыки электросварки или газосварки, а также придется провести некоторые расчеты.
Первым делом определяются правильные размеры трубы, из которой будет изготавливаться гидравлический разделитель. Чтобы вычислить внутренний диаметр, необходимо разделить суммарный показатель мощностей всех контуров, измеряемый в киловаттах, на разницу температур в подаче и обратке. Из полученного числа извлекается квадратный корень и умножается на 49.
Для получения высоты гидроразделителя следует умножить внутренний диаметр трубы на шесть. Чтобы определить дистанцию между патрубками, внутренний диаметр умножается на два. На этом вычислительные работы заканчиваются.
По чертежу выбираем подходящую трубу круглого или квадратного сечения. В нее ввариваются патрубки с заранее подготовленной резьбой, которая нам понадобится для соединения с магистралью отопительной системы.
Если вы решили сделать гидрострелку из полипропилена, то необходимо знать некоторые особенности этого материала. Он выдерживает высокие температуры (до 175 градусов по Цельсию), отличается гладкой структурой, благодаря чему теплоноситель протекает плавно, что предотвращает теплопотери. Пластиковый гидроразделитель будет стоить гораздо дешевле аналогов из медной рубки, нержавейки или черного металла.
Применяя данный материал стоить помнить и о минусах. Пластиковое устройство нельзя использовать в твердотопливных котлах, а высокая мощность котла значительно сократит срок эксплуатации гидрострелки.
Известно, что в разных гидравлических разделителях количество патрубков отличается. Их количество зависит от того, сколько контуров будет использоваться в автономной системе отопления. Для того чтобы обслуживание системы было более удобным, дополнительно применяются коллекторы.
Подключение
Использование гидравлического разделителя целесообразно только в сложных отопительных системах, где используются разные приборы и имеются множественные ответвления. На фотографиях и схемах мы часто видим, что гидроразделитель установлен вертикально. На самом деле, его можно ставить как угодно, в том числе горизонтально и под любым углом. Но производя монтаж этого устройства, необходимо помнить об одном очень важном правиле.
Воздухоотвод должен находиться строго в вертикальном положении, а кран для слива грязи необходимо располагать снизу. Если этот пункт соблюден, то гидравлический распределитель будет работать исправно в любом положении.
В зависимости от используемого теплоносителя и его скорости зависит и подбор гидроразделителя.
Таким образом, используется несколько схем подключения прибора:
- Нейтральная. В этом случае все параметры должны отвечать значениям, вычисленным при расчетах, что характеризует устройство суммарной мощностью.
- Определенная. Такую схему рекомендовано использовать, если отопительный котел не обладает достаточной мощностью. В случае недостаточного расхода понадобится примесь холодного носителя тепла, а при разной температуре в работу включаются термодатчики.
Если объем теплоносителя в главном контуре больше, чем во вторичных контурах системы, то котел работает в нормальном режиме. В случае отключения насосов во вторичных контурах теплоноситель поступает через гидравлический распределитель в главный контур.
Мы уже знаем, для чего используется гидрострелка, в каких системах автономного отопления ее рекомендовано применять, какими параметрами должен обладать прибор. Но несмотря на это, после установки гидравлического разделителя возникает множество вопросов. В этом разделе нашего обзора мы приведем несколько рекомендаций и ответов на часто возникающие вопросы по поводу функционирования данного устройства и сбоев в работе системы отопления.
Почему температура теплоносителя после гидрострелки меньше, чем на входе?
В разных контурах расход теплоносителя отличается. В гидравлическом разделителе наблюдается высокая температура, но туда поступает холодный теплоноситель, потому что остывший теплоноситель расходуется больше горячего.
Почему в гидрострелке небольшая вертикальная скорость?
Наличие мусора в системе отопления скорее правило, чем исключение. Ржавчина, песок и другие мелкие частицы являются главной причиной низкой вертикальной скорости, но через определенный промежуток времени сор мелкой фракции оседает на распределителе. Учтите, что невысокая скорость в гидрораспределителе способствует естественной конвекции теплоносителя. Это означает, что холодная жидкость поступает вниз, в то время как горячая поднимается вверх. Такой эффект способствует образованию необходимого давления и напора.
Для примера приведем систему теплого пола, в которой температура теплоносителя ниже, чем в бойлере косвенного давления , который требует большую температуру и напор, способствующий быстрому подогреву воды для системы горячего водоснабжения. Кроме этого, низкая скорость в гидрострелке понижает гидравлическое сопротивление, а также отводит пузырьки воздуха.
Можно ли устанавливать гидроразделитель под прямым углом?
Если с температурой теплоносителя и вертикальной скоростью в гидравлическом распределителе нет проблем, то устройство можно монтировать и под таким углом.
Важен ли объем гидрострелки?
Этот параметр имеет большое значение. Особенно стоит обратить внимание на объем гидрострелки, если в системе автономного отопления будет использоваться твердотопливный котел, так как его работа отличается нестабильным давлением и большими его перепадами.
Подводя итоги можно сделать вывод, что гидравлический разделитель – очень важная составляющая в автономной системе отопления. Но, несмотря на это, гидрострелка не является обязательным прибором, и во многих случаях можно обойтись без нее.
Цена на изделие достаточно высока, поэтому многие умельцы изготавливают ее самостоятельно. Если вы обладаете навыками сварки или у вас есть паяльник для пластиковых труб с насадками разного диаметра, то с использованием расчетных формул, приведенных в статье, вы без труда соорудите качественный гидрораспределитель.
Используя вышеизложенную информацию, вы сможете подобрать подходящее устройство именно для вашей системы отопления, учитывая ее технические характеристики и параметры.
Это позволит сэкономить средства и обеспечить стабильную работу всех отопительных приборов: радиаторов, конвекторов, водонагревательных бойлеров, системы теплых полов без падения температуры теплоносителя в них.
Подробнее о выборе и целесообразности использования гидрострелки в системе отопления можно узнать из этого видео.
Отопительные системы в современном их виде – это сложные сооружения, оснащённые разным оборудованием. Их эффективная работа сопровождается оптимальной балансировкой всех входящих в их состав элементов. Гидрострелка для отопления призвана обеспечивать баланс. С ее принципом действия стоит разобраться, согласны?
Мы расскажем о том, как работает гидравлический разделитель, какими преимуществами обладает оснащенный им отопительный контур. В представленной нами статье описаны правила установки и подключения. Приведены полезные рекомендации по эксплуатации.
Гидрострелку для отопления чаще называют гидравлическим разделителем. Отсюда становится понятным, что эта система предназначена для внедрения в схемы отопления.
В отоплении предполагается использование нескольких контуров, например, таких как:
- линии с группами радиаторов;
- система тёплого пола;
- горячее водоснабжение через бойлер.
При отсутствии гидрострелки для такой системы отопления придётся либо делать тщательно просчитанный проект каждого контура, либо оснащать каждый контур индивидуальным .
Но даже в этих случаях нет полной уверенности достижения оптимального баланса.
Примерно такой можно рассматривать классическую конструкцию гидравлических разделителей, сделанных на базе круглых или прямоугольных труб. Простое, но эффективное решение, кардинально меняющее состояние отопительной системы с участием котла
Между тем решается задача просто. Необходимо всего лишь применить гидравлический разделитель в схеме – гидрострелку. Таким образом, все входящие в систему контуры будут оптимально разделены без риска гидравлических потерь в каждом из них.
Гидрострелка – название «обиходное». Правильному наименованию соответствует определение – «гидравлический разделитель». С конструктивной точки зрения устройство выглядит куском обычной полой трубы (круглого, прямоугольного сечений).
Оба торцевых среза трубы заглушены металлическими блинами, а по разным сторонам корпуса имеются входные/выходные патрубки (по паре на каждой стороне).
Натуральный вид изделий – гидравлических стрелок, выполненных из трубы прямоугольного сечения и круглой. Оба варианта показывают высокую эффективность. Однако гидрострелки на базе круглых труб всё-таки рассматриваются более предпочтительным вариантом
Традиционно завершение монтажных работ по является началом следующего процесса – тестирования. Созданная конструкция сантехники заполняется водой (Т = 5 – 15°С), после чего запускается отопительный котёл.
До того момента, пока теплоноситель не прогрет до требуемой температуры (заданной программой котла), водяной поток «крутится» циркуляционным насосом первичного контура. Циркуляционные насосы второстепенных контуров не подключены. Теплоноситель направлен по гидрострелке от горячей стороны к холодной (Q1 > Q2).
При условии достижения заданной температуры, активируются второстепенные контуры системы отопления. Потоки теплоносителя основного и второстепенных контуров выравниваются. Гидрострелка в таких условиях функционирует только как фильтр и отводчик воздуха (Q1 = Q2).
Функциональная схема действия классической гидравлической стрелки для трёх разных режимов работы котла. Схема наглядно указывает распределение тепловых потоков для каждого отдельно взятого режима работы котельного оборудования
Если какая-то часть (например, контур теплых полов) отопительной системы достигает заданной точки прогрева, отбор теплоносителя второстепенным контуром временно прекращается. Циркуляционный насос отключается автоматикой, а поток воды направляется через гидрострелку от холодной стороны на горячую (Q1 < Q2).
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.
Схемное решение по сдвигу патрубков
Классический вариант гидравлического разделителя предполагает создание патрубков симметрично расположенных относительно один другого. Однако практикуется также схемный вариант несколько иной конфигурации, где патрубки располагаются несимметрично. Что это даёт?
Схема изготовления гидравлического разделителя, в котором патрубки вторичного контура несколько смещены относительно патрубков первичного контура. По мнению изобретателей (и доказано практикой), этот вариант видится более продуктивным по фильтрации частиц и отделению воздуха
Как показывает практическое применение несимметричных схем, в этом случае происходит более эффективное отделение воздуха, а также достигается лучшая фильтрация (отстой) взвешенных частиц, присутствующих в теплоносителе.
Количество соединений на гидрострелке
Классическая схемотехника определяет подвод четырёх трубопроводов на конструкцию гидравлического разделителя. Отсюда неизбежно появляется вопрос о возможности увеличения числа входов/выходов. В принципе, такой конструктивный подход не исключается. Однако эффективность схемы снижается с увеличением числа подводов/отводов.
Рассмотрим возможный вариант с большим количеством патрубков в отличие от классики и сделаем анализ работы гидравлической разделительной системы для таких условий монтажа.
Схема разделителя многоканального распределения тепловых потоков. Этот вариант позволяет обслуживать более объёмные системы, но при условии возрастания количества патрубков более четырёх, эффективность системы в целом резко снижается
В данном случае тепловой поток Q1 полностью поглощается тепловым потоком Q2 для состояния системы, когда величина расхода для этих потоков фактически равноценна:
В том же состоянии системы тепловой поток Q3 по значению температуры приблизительно равен средним значениям Тср., протекающим по линиям обратки (Q6, Q7, Q8). В то же время отмечается незначительная разница температур в линиях с Q3 и Q4.
Если тепловой поток Q1 становится равным по тепловой составляющей Q2+Q3, отмечается распределение температурного напора в следующей зависимости:
Т1=Т2, Т4=Т5,
тогда как
Т3= Т1+Т5/2 .
Если же тепловой поток Q1 становится равным сумме тепла всех остальных потоков Q2, Q3, Q4, в таком состоянии уравниваются все четыре температурных напора (Т1=Т2=Т3=Т4).
Многоканальная разделительная система на четыре входа/четыре выхода, довольно часто применяемая на практике. Для обслуживания отопительных систем частного хозяйства такое решение вполне удовлетворяет по технологическим параметрам и стабилизации работы котла
При таком положении дел на многоканальных системах (более четырёх) отмечаются следующие факторы, оказывающие негативное влияние на работу устройства в целом:
- сокращается естественная конвекция внутри гидравлического разделителя;
- снижается эффект естественного смешивания подачи с обраткой;
- общая эффективность системы стремится к нулю.
Получается, что отход от классической схемы с увеличением числа отводных патрубков практически полностью нивелирует рабочее свойство, каким должна обладать гирострелка.
Гидравлический разделитель без фильтра
Конструкция стрелки, где исключается присутствие функций воздухоотделителя и фильтра-отстойника, тоже несколько отходит от принятого стандарта. Между тем на такой конструкции можно получить два потока с разными скоростями движения (динамически независимые контуры).
Нестандартное конструктивное решение изготовления гидрострелки. Отличается от классики тем, что здесь нет функций фильтрации и вывода воздуха. К тому же распределение тепловых потоков имеет схему перпендикулярного транспорта, чем достигается развязка по скорости
Например, есть тепловой поток контура котла и тепловой поток контура (радиаторов). Нестандартной конструкцией, где перпендикулярное направление потоков, скорость потока второстепенного контура с приборами нагрева значительно возрастает.
По контуру котла, напротив, движение замедлено. Правда это чисто теоретический взгляд. Практически необходимо испытывать в конкретных условиях.
Чем полезна гидрострелка?
Необходимость применения классической конструкции гидравлического разделителя очевидна. Более того, на системах с котлами внедрение этого элемента становится обязательным действием.
Установка гидрострелки в систему, обслуживаемую котлом, обеспечивает стабильность потоков (расхода теплоносителя). В результате полностью устраняется риск возникновения и скачков температуры.
Примеры гидрострелок в классическом простом исполнении на базе пластиковых трубопроводов. Теперь такие конструкции можно встретить даже чаще, чем металлические. Эффективность действия практически такая же как у металлических, но факт экономии на устройстве и внедрении в систему
Для любой обычной , сделанной без гидравлического разделителя, отключение части линий неизбежно сопровождается резким подъёмом температуры контура котла по причине малого расхода. В то же время имеет место возврат сильно охлаждённого обратного потока.
Появляется риск образования гидроударов. Такие явления чреваты быстрым выходом котла из строя и значительно сокращают срок службы оборудования.
Для бытовых систем в большинстве случаев удачно подходят пластиковые конструкции. Этот вариант применения видится более экономным по установке.
К тому же использование фитингов делает возможным производить монтаж и подключение пластиковых гидрострелок без сварки. С точки зрения обслуживания подобные решения также приветствуются, так как гидравлический разделитель, установленный на фитингах легко снять в любой момент.
Выводы и полезное видео по теме
Видео о практическом применении: когда возникает необходимость в установке гидрострелки, а когда она не нужна.
Значимость гидрострелки в распределении тепловых потоков переоценить сложно. Это действительно необходимое оборудование, которое следует устанавливать на каждой системе индивидуального отопления и ГВС.
Пишите, пожалуйста, комментарии в находящемся ниже блоке, публикуйте фото по теме статьи, задавайте вопросы. Расскажите о том, как оснащали систему отопления гидрострелкой. Опишите, как изменилась работа сети после ее установки, какие плюсы приобрела система после включения этого устройства в схему.