Принцип работы гидравлической стрелки, конструкция и способы монтажа

В некоторых схемах отопления специалисты настоятельно рекомендуют установку гидравлического распределителя. Основной аргумент «за» – стабилизация системы и улучшение ее эксплуатационных качеств. Какие функции выполняет этот элемент?

Когда необходимо ставить гидравлический распределитель

Коллекторное отопление

Одним из качественных характеристик отопления является гидродинамическое распределение на его участках и всей системы в целом. Т.е. давление и скорость движения теплоносителя должно быть примерно одинаковым везде. На практике добиться такого результата можно только при небольшой протяженности трубопроводов и отсутствии разветвлений.

Для двухтрубной или коллекторной систем часто наблюдается большая разница между давлением на выходной трубе от котла и обратной. Есть несколько объективных причин этому явлению.

Самыми распространенными из них являются:

• Недостаточная мощность насосов для равномерной циркуляции теплоносителя. Они не могут обеспечить должную скорость его движения.
• При использовании зональных устройств подачи горячей воды (терморегуляторы) создается избыточное гидравлическое сопротивление на определенных участках.
• Несогласованность работы (резонанс) при наличии 2-х и более насосов.
• Наличие контуров с различными показателями сечения труб – теплый пол, косвенный нагрев бойлера и т.д.

В итоге это приводит не только к неравномерному давлению, но и некорректному температурному распределению по отдельным магистралям. Для решения этих проблем следует устанавливать гидравлическую стрелку.

На первый взгляд ее конструкция и принцип работы выглядит очень просто. Она состоит из основной емкости, сечение которой больше, чем у подающих магистралей. У нее имеются 4 патрубка с диаметром, равным основному трубопроводу.

Режимы работы гидравлической стрелки

Чаще всего гидравлический распределитель устанавливается в коллекторной схеме отопления. Он необходим для нормализации давления между подающей и обратной трубой. Можно определить 3 режима работы этого устройства.

1. Стабильная система. Давление в магистралях равно. Вследствие этого температура воды на входных и выходных патрубках одинакова.
2. Поток из отопительного контура превышает аналогичный из котла. Температурная разница создает частичное распределение теплоносителя из обратной магистрали в основную. Тем самым происходит стабилизация. Это обеспечит защиту теплообменника котла от перегревания.
3. Превышение давления из потока котла по сравнению с отопительным. Такой режим чаще всего применяется при отключении одного или нескольких контуров.

Таким образом достигается оптимальная работа всей системы отопления. Для правильного применения гидравлического распределителя следует сначала рассчитать его размеры и определиться с местом установки.

Правила расчета и монтажа

Промежуточные величины можно вычислить самостоятельно, либо воспользоваться специализированными программными комплексами. Следующим этапом будет определение размеров основной емкости. Для этого можно воспользоваться двумя методами.

• Трех диаметров – патрубки располагаются на одной оси.
• Чередующиеся подключения – патрубки устанавливаются в шахматном порядке.

Способы расчета размеров основной емкости

Место установки распределителя определяется схемой отопления. Однако рекомендуется руководствоваться правилом – он должен находиться максимально близко к котлу. Для коллекторной схемы гидрострелку подключают перед ним. Таким образом стабилизация системы происходит до вхождения теплоносителя в распределительный коллектор.

Исключения составляет монтаж дополнительного насоса. В таком случае гидравлический распределитель монтируется между ним и подключением обратной трубы к котлу. Это позволяет компенсировать разность частот работающих насосов.

Гидравлическая стрелка принцип работы

Данный элемент имеет несколько равно используемых названий: термогидравлический разделитель, гидрострелка, гидравлический разделитель, анулоид.

Для котлов из категории длительного горения использование гидравлической стрелки имеет более существенное значение, чем для котлов газовых. Это обусловлено тем, что котлы указанной конструкции работают в разных фазах: затухание, горение, розжиг и т.д (по циклу). На всех этих этапах важно поддерживать горение в оптимальном режиме.

Гидравлическая стрелка — принцип работы указанного элемента СО заключается в обеспечении балансировки работающего котла относительно системы отопления.

Устройство гидравлической стрелки — труба с четырьмя вваренными в неё патрубками. Некоторые производители наделяют анулоид дополнительными функциями:

• Сепаратор воздуха, функционирующий во взаимодействии с воздухоотводчиком автоматическим;
• Наличие съёмной теплоизоляции;
• Кран, позволяющий сливать из изделия теплоноситель;
• Шламоуловитель (т.е. изделие выполняет функции грязевика).

Всё вышесказанное позволяет утверждать – гидрострелка, это достаточно важный самостоятельный элемент СО.

Зачем нужна гидравлическая стрелка?

Система отопления любого жилого дома является многофункциональной. Причём каждая из присущих ей функций должна реализовываться независимо от остальных по разнице давления, расходу теплоносителя или по времени.

Добиться этого достаточно сложно, так как теплоноситель во все упомянутые подсистемы поступает из единого источника, что приводит к возникновению их взаимозависимости и частичной или полной разбалансировке СО.

Чтобы избежать подобного результата, выполняются гидравлические развязки в СО. Устройство гидравлической стрелки и является такой развязкой.

При построении СО (системы отопления) на котле твёрдотопливном, являющемся основным источником тепла, вода греется бойлером косвенного нагрева, контур которого обладает на порядок меньшим сопротивлением, чем сопротивление самой СО.

Последняя, достаточно часто, комбинирует составные части с различными гидравлическими сопротивлениями (тёплые полы, санузел, кухня). То есть мы имеем один генератор тепла и три потребителя, каждый из которых обладает собственными температурным режимом и и сопротивлением. Их приходится совмещать. И делать это надо не причиняя ущерба ни одной из этих систем.

Ответ на вопрос «для чего нужна гидравлическая стрелка?» достаточно прост. Она позволяет разделить систему на два практически независимых контура:

• Первый – это контур теплогенератора.
• Второй – общий контур остальных подсистем, входящих в СО.

Наличие котлового (первого) контура предоставляет техническую возможность исключить влияние контура второго на теплогенератор. И наоборот.

В общем контуре входящие в него подсистемы развязаны по тому же принципу. И их влияние друг на друга пренебрежимо мало.

Наличие такого устройства, как гидравлический разделитель в системе отопления позволяет успешно решить указанный вопрос (балансировки потребителей и котла).

Принцип работы гидравлического разделителя

Гидравлический разделитель в системе отопления настоятельно рекомендуется использовать в СО тогда, когда при её отсутствии перепад давления между обраткой и подачей превышает 0,4 метра водяного столба.

Внутри разделителя гидравлического осуществляется взаимопроникновение воды горячей и остывшей.

Работа гидравлической стрелки происходит в одном из трёх возможных режимов:

1. Проток первого контура равен протоку контура второго. Режим реализуется при правильно подобранных насосах при условии одновременной работы всех котловых насосов и СО в штатном режиме.
2. Проток второго контура превышает проток первого. Реализуется в тех случаях, когда для СО достаточно, чтобы работал только один котёл изо всего каскада.
3. Проток первого контура превышает проток второго. Реализуется, когда требуется подача тепла не во все зоны СО, либо подавать его не надо совсем.

Функционирование гидравлической стрелки обеспечивает техническую возможность проведения глубокой регуляции котла указанной конструкции и СО. Поэтому экономить на ней не стоит.

Расчет и выбор гидрострелки для системы отопления

Лучше всего провести подбор гидравлической стрелки из числа изготовленных в заводских условиях, затем приобрести и установить её в СО. Но, при желании, изготовить указанный элемент можно самостоятельно. При этом оптимальные величины изделия можно рассчитать по одному из двух вариантов, используемых наиболее часто.

Расчёт гидравлической стрелки может быть выполнен по методу трёх диаметров или используя метод чередующихся патрубков.

Единственный размер, величину которого следует рассчитать при выборе разделителя гидравлического, это диаметр гидрострелки или подводящих патрубков.

Зависимость величины диаметра гидрострелки от объёма максимально возможного потока теплоносителя в системе определяется по формуле:

D=3*d=18,8*√G/W

D – диаметр гидрострелки (мм); d – диаметр патрубков подводящих (мм); G – максимально возможный проток теплоносителя через гидрострелку (м.куб/час);

W – скорость (max) движения теплоносителя через поперечное сечение гидрострелки (м/сек)

Анулоид подбирается с учётом максимальной технически возможной величины протока теплоносителя в системе (м.куб в час) и min скорости движения теплоносителя в подводящих патрубках или в самой гидрострелке.

Рекомендованное значение максимальной скорости перемещения теплоносителя не должно превышать 0,2 м/сек

vse-otoplenie.ru

Система отопления – это достаточно сложный «организм» для эффективного функционирования которого требуется добиться максимального согласования, балансировки работы всех его элементов. Добиться такой «гармонии» — не так просто, особенно если система сложная, разветвленная, включающая несколько контуров, различающихся и по принципу работы, и по температурному режиму. Кроме того, отопительные контуры отдельные приборы теплообмена могут иметь свои устройства автоматической регулировки и обеспечения работы, которые своим вмешательством не должны оказывать влияния на функциональные возможности «соседей».

Существует несколько подходов к достижению подобного «унисона», но одним из наиболее простых и эффективных способов является совсем несложное, но очень эффективное устройство – гидравлический разделитель, или, как его чаще называют, гидрострелка для отопления. Что это за элемент, каков принцип его работы, как его правильно рассчитать и смонтировать – в настоящей публикации.

Для чего нужен гидравлический разделитель в системе отопления

Чтобы разобраться в предназначении гидрострелки, давайте вспомним, как вообще работает автономная система отопления.

• В простейшем варианте систему с принудительной циркуляцией можно представить так.

Схема приведена с большим упрощением. Так, на ней не показаны расширительный бак и элементы группы безопасности, просто из соображений «облегчения» рисунка.

К – котел, обеспечивает нагрев теплоносителя.

N1 – циркуляционный насос, благодаря работе которого теплоноситель перемещается по трубам подачи (красные линии) и «обратки» (синие линии). Насос может быть установлен на трубе или же быть входить в конструкцию котла – особенно это характерно для настенных моделей.

На замкнутом контуре труб врезаны радиаторы отопления (РО), обеспечивающие теплообмен – тепловая энергия теплоносителя передаётся в помещения дома.

При правильном подборе циркуляционного насоса по производительности и создаваемому напору в простейшей одноконтурной системе отопления, его может быть вполне достаточно в единственном экземпляре, и особой нужды в установке дополнительных устройств вроде бы и нет. Будет по этому поводу замечание – несколько позднее.

Циркуляционные насос – важнейший элемент системы отопления

Хотя и существуют схемы с естественной циркуляцией теплоносителя, следует все же установить циркуляционный насос – это резко поднимет эффективность работы системы отопления. Как выбрать циркуляционный насос для отопления, как просчитать оптимальные параметры прибора – в специальной публикации нашего портала.

• Для небольшого дома такой простой схемы может быть вполне достаточно. Но в здании побольше часто приходится использовать несколько контуров отопления. Усложним схему.

На данном рисунке показано, что насос обеспечивает движение теплоносителя через коллектор (Кл), откуда он разбирается на несколько разных контуров. Это могут быть:

— Один или несколько высокотемпературных контуров с обычными радиаторами или конвекторами (РО).

— Водяные теплые полы (ВТП), для которых уже температура теплоносителя должна быть значительно ниже, значит будут задействованы специальные термостатические устройства. Сенсорная длина контуров теплых полов также обычно превышает в несколько раз обычную радиаторную разводку.

— Система обеспечения дома горячей водой с установкой бойлера косвенного нагрева (БКН). Здесь – совершенно особые требования к циркуляции теплоносителя, так как обычно изменением расхода протекающего через бойлер теплоносителя регулируется и температура нагрева горячей воды.

Справится ли наш единственный насос с такой нагрузкой, с таким расходом теплоносителя? Наверное, нет. Конечно, существуют модели высокой производительности и мощности, с большими показателями создаваемого напора, но не беспредельны возможности и самого котла. Его теплообменник и внутренние патрубки рассчитаны на определенную производительность и создаваемое давление, и завышать эти значения – не следует, так как это вполне может привести к выходу из строя дорогостоящей котельной установки.

Да и сам насос, если будет работать постоянно на пике своих возможностей, обеспечивая теплоносителем все контуры разветвлённой системы, вряд ли прослужит долго. Это не говоря даже о повышенной шумности мощного оборудования и немалом расходе электроэнергии.

• Какой выход – устанавливать на каждый контур собственный циркуляционный насос, рассчитанный по параметрам своей «подсистемы», которую он обслуживает.

Итак, на каждый из контуров установлен собственный насос. Проблема решена? Увы, это далеко не так – она просто перешла в «другую плоскость» и даже усугубилась!

Чтобы такая системы работала стабильно, необходим очень точный расчет насосного оборудования. Но даже это, скорее всего, не сделает столь сложную схему равновесной. Насосы, как правило, увязаны с системами термостатического регулирования каждого из контуров, то есть их текущие, на данный момент, эксплуатационные характеристики – величины изменяющиеся. Один контур временно приостанавливает свою работу, другой, наоборот, включается. Не исключены варианты одновременного функционирования или, наоборот, временного простоя всех насосов. Циркуляция в одном контуре может создать инерционное, «паразитное» перемещение теплоносителя в другом, там, где это в настоящий момент не требуется – и так далее, разнообразных вариантов может быть немало.

В итоге это нередко приводит к недопустимому перегреву теплых полов, к неравномерности отопления различных помещений, к «запиранию» контуров и к другим негативным явлениям, которые сводят на нет старания хозяев создать высокоэффективную систему.

А хуже всего в этом случае насосу, установленному около котла – вся нестабильность параметров системы в первую очередь отражается на его работе, и в конечном итоге – на «раздерганном», не поддающимся точным регулировкам функционировании котла. А ведь нередко в крупных домах устанавливаются каскадно два и более котлов – управление такой системой становится вообще чрезвычайно сложной, почти невыполнимой задачей. Все это вызывает быстрый износ дорогостоящего оборудования.

• А выход, оказывается, совсем прост – необходимо разделить всю гидравлическую систему не только на контуры конечного потребления, через коллектор, но и выделить отдельный контур котла.

Именно эту функцию и выполняет гидравлическая стрелка (ГС). Это нехитрое устройство устанавливается между котлом и коллектором.

Правильное полное название гидрострелки – гидравлический разделитель. Стрелкой ее назвали, по всей видимости, потому, что она способна перенаправлять гидравлические потоки теплоносителя, обеспечивая сбалансированность всей системы в целом.

Конструктивно этот элемент представляет собой полую трубу круглого или прямоугольного сечения, заглушенную с обоих торцов, с двумя парами патрубков – выходных, для подачи, и входных – для трубы «обратки».

По сути, образуются два взаимосвязанных, но, по сути – независимых друг от контура: малый конур котла и большой, включающий коллектор со всеми разветвлениями на остальные контуры. каждом из этих двух контуров свой расход и скорость движения теплоносителя, которые не оказывают сколь-нибудь значимого влияния друг на друга. Обычно показатель Q1 – величина стабильная, так как насос котла работает постоянно на одних оборотах, Q2 – изменяющаяся по ходу текущей работы системы отопления.

Диаметр трубы подбирается таким образом, чтобы создавался участок пониженного гидравлического сопротивления, что позволяет выровнять давление в малом контуре, поставить его вне зависимости от работы или простоя рабочих контуров. В целом это приводит к сбалансированной работе каждого из участков системы отопления, к плавному, не подверженному скачкам давления и температуры функционированию котельного оборудования и всей системы в целом.

Как работает гидравлический разделитель

В принципе, возможны три режима функционирования гидравлического разделителя.

Гидравлический разделитель может выполнить еще ряд полезных функций.

• Прежде всего – обещанное замечание про систему отопления не самого разветвленного типа. Гидрострелка может стать полезным, а иногда даже – и обязательным элементом в том случае, если теплообменник котла изготовлен из чугуна.

При всех своих достоинствах этот металл все же обладает существенным недостатком – механической и термической хрупкостью. Резкий перепад температуры с большой амплитудой может привести к появлению трещины в чугунной детали. Таким образом, при розжиге системы отопления в холодное время года может возникнуть очень существенная разница температур – в топке и в трубе обратки. Прогрев теплоносителя в большом контуре займет немало времени, и этот период является весьма критичным для чугунного теплообменника. А вот если контур «укоротить», то есть запустить через гидравлический разделитель, нагрев теплоносителя осуществится гораздо быстрее, и вероятность деформации теплообменника котла будет минимальной.

Кстати, некоторые производители котельного оборудования с чугунными теплообменниками прямо указывают на необходимость установки гидрострелки – нарушение этих требований влечет прекращение гарантийных обязательств.

• Резкое расширение объема в трубе гидрострелки и вызванное этим падение скорости движения жидкости вполне можно дополнительно «поставить на службу».

1. Полностью исключить газообразование в теплоносителе – практически невозможно, поэтому в системе отопления устанавливаются спускные краны Маевского или автоматические воздухоотводчики – в группе безопасности, на радиаторах отопления и т.п. Очень эффективным, за счет большого объема, сепаратором воздуха способен стать и гидравлический разделитель. Для этого на него сверху врезают автоматический воздухоотводчик (поз. 1). Кроме того, на моделях заводского производства часто внутри цилиндра устанавливается специальная мелкоячеистая сетка, которая способствует активному отделению растворенного воздуха от жидкости с последующим выпуском его через отводчик.
2. Резкое замедление скорости потока способствует гравитационному оседанию твердых взвесей, появление которых вполне вероятно в теплоносителе. Если снизу установить кран (поз. 2), то появится возможность регулярно очищать систему от скопившегося шлама.

Видео: Анимированная демонстрация функционирования гидравлического разделителя

Специфика конструкции гидравлического разделителя

Как видно из изложенного, конструкция гидравлического разделителя – достаточно незамысловата. Тем не менее, она должна подчиняться определенным правилам.

В продаже в специализированных магазинах можно встретить немало предложений, разных размеров и конфигураций, то есть имеется возможность подобрать модель, максимально по своим параметрам подходящую под имеющуюся или планируемую систему отопления. Нередко встречаются оригинальные модели, которые конструктивно совмещают и сам гидравлический разделитель, и коллектор для подключения контуров. Иногда можно увидеть гидрострелки и вообще необычной звездчатой конфигурации.

Однако, если посмотреть на стоимость этих изделий, то наверняка возникнет мысль о возможности самостоятельного изготовления. И вправду, для хозяина дома, знакомого со слесарными и сварочными работами смонтировать гидравлический разделитель – не должно составить особого труда. Главное, соблюсти рекомендуемые размерные параметры, которые обеспечат оптимальную функциональность прибора.

Классическая схема гидравлического разделителя основывается на правиле «трех диаметров». Как это выглядит – показано на схеме.

Диаметры, безусловно, показывают внутренний, условный проход, вне зависимости от толщины стенок.

Другая схожая схема — с патрубками, чередующимися по высоте. Ее пропорции показаны на второй схеме.

Считается, что «ступенька вниз» для подачи будет способствовать лучшей сепарации газов, а «ступенька вверх» на обратке эффективнее отделяет твёрдые взвеси.

Как рассчитать диаметр гидрострелки D – будет рассказано в следующем разделе публикации. А пока что стоить заметить, что подобное соотношение диаметров выбрано неслучайно. Одна из главных целей – обеспечить скорость вертикальных потоков в пределах 0,1 ÷ 0,2 м/с, не более. Для чего это нужно:

• Минимальная скорость обеспечивает максимальную очистку теплоносителя от шлама, способствует лучшей сепарации воздуха.
• При небольшой скорости обеспечивается наиболее качественная естественная конвекция горячего, из подачи, и остывшего, из «обратки» теплоносителя. Это создает определенную температурную градацию по высоте – подобным свойством нередко пользуются применяя гидрострелка в качестве коллектора с разным температурным напором — отдельно для высокотемпературных (радиаторы или бойлер) и низкотемпературных («теплые полы») контуров. Такой подход позволяет снизить нагрузки на терморегулирующее оборудование, повысить общую эффективность каждого из контуров и всей системы в целом.

Следует сказать, что вертикальное расположение гидрострелки, хотя и считается «классическим», но отнюдь не является догмой. Если не брать в расчет функции отделения из теплоносителя воздуха и сбора твердых взвесей, то, в зависимости от конкретных условий расположения труб в системе отопления, можно принять и горизонтальный вариант. Причем, даже расположение патрубков подачи и обратки котлового и отопительного контуров тоже может меняться. Несколько примеров представлено на схеме ниже.

При таком расположении гидравлического разделителя требование к минимизации скорости потока в нем уходит на «второй план» — отделения осадков не требуется, а смешивание происходит за счет встречного направления потоков из первичного котлового контура и контура отопления. Это позволяет задействовать при изготовлении трубы меньшего диаметра. Но при этом необходимо создать условия, чтобы обеспечивалось качественное перемешивание. Для этого подающий и обратный патрубки каждого их контуров должны быть разнесены на расстояние, не менее чем четыре диаметра d, и при этом при любом диаметре патрубка эта дистанция не может быть менее 200 мм.

Гидрострелка не обязательно всегда является сварной стальной конструкцией. Можно встретить немало примеров, когда мастера их изготавливают из медных труб или даже из полипропилена – такое устройство вообще будет стоить совсем недорого. Правда, при использовании пластика температурный режим в системе отделения не должен превышать максимальных 70 °С.

Можно встретить и совсем неожиданные решения. Так, например, гидравлический разделитель выполняют из труб небольшого диаметра, придавая ему вид решетки. При таком подходе вполне можно ограничиться полипропиленовыми или даже металлопластиковыми трубами Ø 32 мм.

Следуя этому же принципу, некоторые мастера устанавливают вместо такой решетки несколько секций старого ненужного радиатора отопления. С функцией гидравлического разделителя такое устройство справится в полной мере. Правда, необходимо учесть то, что неизбежны большие тепловые потери. Придётся продумать качественную термоизоляцию подобной импровизированной гидрострелки.

Расчет стандартного гидравлического разделителя

Предлагаемые в продаже готовые гидравлические разделители рассчитаны на определенную мощность системы отопления. Но если принято решение самостоятельно изготовить эту, в принципе, несложную конструкцию, то важно рассчитать базовые параметры – минимальный диаметр самой гидрострелки и диаметры подводящих патрубков. После этого, руководствуясь схемами, представленными выше, несложно будет составить собственный чертеж.

Ниже будут представлены два варианта расчета гидравлического разделителя «классического» вертикального типа.

Расчет от мощности системы отопления

Существует универсальная формула описывающая зависимость расхода теплоносителя от общей потребности в тепловой мощности, теплоемкости теплоносителя и разницы температур в трубах подачи и «обратки»

Q = W / (с × Δt)

Q – расход, л/час;

W – мощность системы отопления, кВт

с – теплоемкость теплоносителя (для воды – 4,19 кДж/кг×°С или 1,164 Вт×ч/кг×°С или 1,16 кВт/м³×°С)

Δt – разница температур на подаче и «обратке», °С.

Вместе с тем, расход при движении жидкости по трубе равен:

Q = S × V

S – площадь поперечного сечения трубы, м²;

V — скорость потока, м/с.

S = Q / V= W / (с × Δt × V)

Опытным путем доказано, что для оптимального смешивания в гидравлическом разделителе, для качественного отделения воздуха и выпадения в осадок шлама, скорость в нем должна быть не выше 0,1 – 0,2 м/с. Раз уж выбрана единица измерения час, то умножаем на 3600 секунд. Получается 360 – 720 м/час. Можно взять усредненное значение – 540 м/час

Если расчет производится для воды, то можно сразу ввести несколько исходных значений, чтобы упростить формулу

S = W / (1,16 × Δt × 540) = W / (626 × Δt)

Определив сечение, по формуле площади круга несложно определить и требуемый диаметр.

D = √ (4×S/π) = 2 × √ (S/π)

Подставляем значения:

D = 2 × √ (W / (626 × Δt × π)) = 2 × √ (W / (1966 × Δt)) = 2 × 0,02255 × √(W/Δt)

= 0,0451 × √(W/Δt)

Так как значение будет получено в метрах, что не совсем удобно, можно перевести его сразу в миллиметры, умножив на 1000.

В итоге формула примет такой вид:

• D = 45,1 √(W/Δt) – для скорости потока в трубе гидрострелки в 0,15 м/с.

Несложно просчитать и значения для верхнего и нижнего предела допустимой скорости потока:

• D = 55,2 √(W/Δt) – для скорости в 0,1 м/с;
• D = 39,1 √(W/Δt) – для скорости в 0,2 м/с.

Определив диаметр гидрострелки, несложно вычислить и диаметры входных и выходных патрубков.

Быстро провести расчеты поможет встроенный калькулятор, размещенный ниже:

Калькулятор расчета рекомендуемых параметров гидрострелки по мощности и разнице температур

Перейти к расчётам

Расчет параметров гидрострелки на основании производительности насосов

Есть и другой способ определить требуемые минимальные размерные параметры гидравлического разделителя. В этом случае за исходные величины будут браться величины производительности насосов в контуре котла и всех контуров отопления и, при наличии, горячего водоснабжения.

Как уже было понятно из описания принципа работы гидрострелки, ее основное предназначение – не перегружать насосное оборудование котельной установки, обеспечивая при этом должный расход теплоносителя во всех контурах отопления. Так на практике и получается, что суммарная производительность всех насосных установок всегда выше аналогичного показателя насоса, обеспечивающего циркуляцию непосредственно через котел.

В самом «пиковом» варианте, когда одновременно задействованы все насосы во всех контурах, суммарная производительность через гидрострелку стане равна разнице:

Q = ∑Qот. – Qкот.

∑Qот. – суммарная производительность всех насосов на контурах отопления и, если есть, на бойлере косвенного нагрева, м³/час

Qкот. – производительность циркуляционного насоса в малом контуре котла отопления. м³/час.

Вернемся вновь в формулам, которые рассматривались выше.

S = W / (с × Δt × V)

Мощность, как уже было показано выше, равна:

W = Q × с × Δt

Значит,

S = (Q × с × Δt) / (с × Δt × V) = Q / V

Отсюда осталось совсем немного для определения диаметра:

D = √ (4×S/π) = 2 × √ (Q /(π × V)) = 2 × √ ((∑Qот. – Qкот.) / (π × V))

Уточнить паспортные характеристики установленного или планируемого к установке насосного оборудования – несложно. Единственное, при расчетах не забывайте приводить значение производительности к единым величинам — м³/час, а скорость потока через гидрострелку – к м/час. Полученный результат останется привести к миллиметрам, умножив на 1000.

Можно сразу упростить формулу, введя константы и рекомендуемую скорость потока, как и в первом расчете. В итоге получаются следующие выражения:

При скорости вертикального потока равной:

• 0,1 м/с: D = 59,5 × √ (∑Qот. – Qкот.)
• 0,15 м/с: D = 48,6 × √ (∑Qот. – Qкот.)
• 0,2 м/с: D = 42,1 × √ (∑Qот. – Qкот.)

Эти соотношения заложены в размещенный ниже калькулятор:

Калькулятор расчета параметров гидрострелки исходя из производительности насосов

Перейти к расчётам

Рассчитанные величины являются минимальными. Если диаметр будет выше, то никакой беды от этого не случится – плавность работы системы отопления только выиграет. А вот заужение ниже расчетной величины – недопустимо!

Естественно, при приобретении или самостоятельном изготовлении гидравлического разделителя ориентируются на стандартные диаметры труб, но только приведенные от полученных результатов обязательно в большую сторону.

Заключение

Подводя итоги публикации, отметит еще раз основные достоинства системы отопления, оснащенной гидравлическим разделителем:

• Чугунный теплообменник котла получает надежную защиту от тепловых ударов. Что продлевает срок службы котельного оборудования.
• Намного упрощается подбор насосов. Для каждого контура модно приобрести прибор необходимой производительности, и это не потребует установки мощного насоса в контуре котла – гидрострелка в полной мере нивелирует этот дисбаланс.
• Расход теплоносителя через котел отличается стабильностью, то есть оборудование всегда работает в штатном оптимальном режиме, без скачков давления и температуры.
• Вся система отопления в целом получается сбалансированной, все контуры независимы и не оказывают значимого влияния один на другой.
• Появляется возможность удаления шлама и газов.

И напоследок – еще один видео-сюжет о значимости гидрострелки в системе отопления:

stroyday.ru

Необходимость в оборудовании гидроузла

В процессе монтажа отопительных систем наличие гидрострелок для отопления является обязательным условием для получения гарантии от производителя на установленное оборудование. В большинстве случаев это правило касается чугунных котлов. Значительные термоколебания негативно влияют на структуру чугуна. При регулярном воздействии подобным образом на котел деталь может быть быстро разрушена.

В схеме котельной, в которую входит несколько отопительных контуров (два и более), настоятельно рекомендуется монтировать гидравлическую стрелку.

Схема движения теплоносителя в коллекторном узле с гидромодулем

Для чего нужна гидрострелка? Нередко ее ставят для выравнивания во всех контурах давления. К таким отводам от основного контура относятся:

• радиаторы;
• система теплого пола;
• различные типы нагревателей воды;
• горячее водоснабжение и пр.

Если соблюдать гидродинамические параметры, то позитивный эффект от внедрения снизит уровень отрицательного взаимодействия между контурами и обеспечит бесперебойную их работу в необходимом режиме. Устраняются перепады давления и снижается расход теплоносителя, обеспечивая ему оптимальный температурный режим.

Основное назначение гидрострелки – гидродинамическая стабилизация в любой системе отопления, где она установлена.

Формулируя ответ, для чего нужна гидрострелка, приводят довод о предотвращении с ее помощью опасного явления – термоклина. При нем происходит подача из котла теплоносителя с высокой температурой, а при возвращении в котел попадает теплоноситель значительно остывший. Эффект пагубно сказывается на долговечности основного топливного агрегата.

ВИДЕО: Котел, гидрострелка и коллектор в одной системе

Как выглядит гидравлический разделитель

Наиболее популярной является гидрострелка с шестью патрубками. Она изготавливается из трубы с круглым и прямоугольным сечением и монтируется в вертикальном положении. Устройство гидрострелки подразумевает, что к боковым патрубкам присоединяют пару подающих трубопроводов и пару обратных. К наивысшему патрубку монтируют автоматический воздухоотводчик. Через него стравливается избыток скопившихся газов. Подобная функция снижает степень окисления металлических элементов.

Гидрострелка из нержавеющей стали

В низшей точке располагается сливной механизм. Так как нужна гидрострелка в системе еще и для использования ее в виде отстойника. В полости собирается перемещающаяся по системе ржавчина, частицы накипи и иные твердые элементы. Данный функционал позволяет существенно продлить срок службы всей отопительной системы.

Принцип работы узла в системе

Чтобы понять принцип работы данного устройства, необходимо учитывать, что в системе будет существовать как минимум два контура. Обычно один из них является малым, а второй – большим. В первый входит пара котла и гидравлической стрелки, а во второй к ним добавляется третий элемент – потребители.

Усовершенствованная модель «Meibes»

Если установлена многоконтурная система отопления, обязательно устанавливают гидравлический модуль, чтобы обеспечить сбалансированную работу всей системы.

При обеспечении системы достаточным количеством теплоносителя оптимальной температуры жидкость по схеме подключения движется в горизонтальном направлении. Когда тепловое равновесие нарушается, то происходит переход циркуляции по малому кругу. Таким образом повышается температура на входе в котел.

Газовый либо твердотопливный котел на подобные действия реагируют отключением. Циркуляция жидкости продолжается до тех пор, пока температура не снизится. Котел отключается. Фактически гидроразделитель формирует баланс между контурами, не мешая их независимости.

Гидрораспределитель обязательно выбирают по наибольшему расходу, опираясь на показания в имеющихся контурах.

Вспомогательные функции

Современные модели гидрострелок выполняют одновременно задачи распределителя и термостата с сепаратором. Терморегулятор показывает интенсивность изменения температуры, а удаление из циркулирующей воды воздуха положительно сказывается на функционировании всей системы в целом. Одновременно происходит удаление большей части взвешенных частиц, преобладающих в теплоносителе, что также снижает нагрузку на трущиеся элементы циркуляционных насосов в системе.

Схематическое изображение гидравлической стрелки с описанием каждого элемента

Как видно из рисунка, для разделения полости на две части установлены специальные перфорированные перегородки. При этом оба потока теплоносителя (прямой и обратный) сходятся только в нулевой точке, после чего движутся в разных направлениях, не оказывая гидравлического сопротивления.

Как работает один коллекторный узел сразу на три контура

Для удаления излишков воздуха в теплоносителе предназначены пористые вертикальные пластины. Также на гидрострелке присутствуют и обязательные гаджеты:

• манометр для измерения давления;
• датчик температуры для измерения градиента;
• клапан-терморегулятор;
• клапан для запитки при запуске системы.

Проведение расчетов

Исходя из назначения, проводят расчет параметров узла. Так как в большинстве случаев используется труба с круглым сечением, то часто рассчитывают ее диаметр по имеющимся вводным параметрам.

Принцип работы модуля в схеме с четырехходовым смесителем

Необходимо правильно определить максимальный поток. Он измеряется в м3/час. Используется максимальная скорость жидкости в подходящих патрубках и самой гидрострелке.

Рекомендуемой наибольшей скоростью теплоносителя в системе сквозь поперечное сечение гидрораспределителя является 0,2 м/с.

В расчетах для определения схемы изготовления используют одну из приведенных формул:

1) D = 3 x d = 103 x

или

2) D = 3 х d = 18,8 х

В первой формуле определяется зависимость гидрораспределителя от наибольшего потока теплоносителя. Во второй формуле ведется расчет исходя из наибольшей мощности котла.

Также используют и другую формулу:

1) D = 3 х d = 1000 х = 17,4 х

Значения, которые входят в формулу:

• D – искомый диаметр будущей трубы под разделитель;
• G – наибольший поток теплоносителя, выраженный в м3/ч;
• ∆Т – температурная разница между обраткой и подачей, для расчетов можно принято около 100С;
• P – суммарная отопительная мощность котлов или максимальное значение мощность единого котла;
• С – теплоемкость воды, является константной величиной и составляет 4,183 кДж/(кг°С);
• W – наибольшая скорость движения теплоносителя, ее принимает 0,2 м/с.

Более экономным режимом является 0,1 м/с в вертикальных условиях разделителя. Ориентировочные параметры уже рассчитаны специалистами. Данные систематизированы и внесены в эмпирическую таблицу.

В продаже имеются готовые гидравлические стрелки, оснащенные необходимыми комплектующими. Однако, они не всегда соответствуют разработанной индивидуальной схеме котельной. Ведь иногда ставится гидрострелка с коллектором. Предпочтительней изготавливать данное изделие самостоятельно или делать на заказ, чтобы все параметры соответствовали расчетным.

Особые условия

В некоторых случаях владельцы домов располагают гидрораспределители под определенным углом. В такой ситуации необходимо обеспечивать вертикальное положение воздухоотвода. Перед ним принято устанавливать запорную арматуру. Благодаря ей можно снимать воздушный клапан для ремонта или чистки без слива жидкости.

Если у отопительного оборудования недостаточно мощности для вторичного контура, возникает риск появления избыточного давления

Стоит обеспечить правильное подсоединение направлений патрубков. А шламоуловитель в любых условиях остается в нижней части конструкции.

Особое значение имеет объем стрелки. Наиболее оптимальным параметром является размер в пределах 100-300 л. Это немалое значение уместно для схем с котлами на твердом топливе, характеризующихся резкими температурными скачками.

При выборе гидрострелки необходимо руководствоваться показателями:

• мощность всех контуров;
• общий объем прокачиваемого теплоносителя.

В магазине покупатель демонстрирует технические показатели, и специалист подберет готовый гидрораспределитель под представленные параметры.

www.portaltepla.ru

Описание и принцип работы гидравлической стрелки

Система теплоснабжения в жилых помещениях — это весьма сложный механизм. Качество работы отопительных приспособлений зависит от исправности и степени взаимодействия между собой их основных элементов. Для достижения полной гармонии в работе отопительной системы специалисты прибегают к разным хитростям. Им на помощь нередко приходит гидравлическая стрелка.Гидравлическая стрелка универсальное средство для сбалансирования отопления

Элементы конструкции

Гидравлический разделитель (гидрострелка) представляет собой сосуд, состоящий из нескольких труб. Его изготавливают из нержавеющей стали или полипропилена. Корпус распределителя покрывают специальным утеплителем и антикоррозийным средством. Конструкция состоит из нескольких элементов:

• бронзового корпуса;
• шарового и сливного крана;
• термоманометра;
• гнезда для температурного датчика;
• воздухоотводчика;
• термометра.

.Подобная конструкция имеет сложную структуру, совмещая в себе множество элементов

Цель использования

Зачем нужна гидравлическая стрелка, объясняет цель её использования — разделение гидравлического потока внутри системы. Контуры современного отопительного котла меньше циркуляционного расхода потребителя. Распределительная конструкция отделяет основную задачу функционирования гидравлического контура от второстепенных задач. При этом увеличивается качество работы всей системы теплоснабжения.

Современные модели гидравлических распределителей снабжают дополнительными функциями, такими как сепаратор и регулятор температуры. Устройство принято крепить на стены с помощью кронштейнов. Монтаж конструкции на опорные стойки позволяет избежать возникновения линейного напряжения.

Из этого видео вы узнаете, что такое гидравлическая стрелка:

Режимы и функции

Конструкция, используемая в системе теплоснабжения, является надёжным и уникальным устройством. Гидравлическую стрелку устанавливают в коллекторной схеме отопления. На сегодняшний день известно три режима её работы:

1. Равномерное функционирование системы. Давление в магистралях равное. Правильно выбранные насосы работают в унисон. Температура на входных и выходных трубах системы одинаковая.
2. Стабилизация. Поток теплоносителя из первого контура выше, чем из второго. Возникающая разница в температуре направляет теплоноситель из обратной магистрали в основную. Режим стабилизации защищает отопительный котёл от перегревания.
3. Поток второго контура больше, чем первого. В таких условиях способен работать только один котёл из всей системы теплоснабжения.

Благодаря своему принципу работы тепловая стрелка выполняет несколько важных функций. Она является воздухоотводчиком, занимаясь отводом воздуха из системы теплоснабжения. Происходит это в автоматическом режиме.

Гидрострелка способствует поддержанию баланса в работе отопительной системы. Временное отключение одного из контуров не оказывает пагубного влияния на работу остальных.

Опыт монтажа гидравлического разделителя и насосных коллекторов отопления:

Сосуд очищает систему от механических загрязнений. К ним относятся ржавчина, песок, окалина, накипь и подобный шлам. Низкая скорость потока теплоносителя создаёт благоприятные условия для очистки и сбора ненужных элементов. В некоторых современных моделях присутствует магнитный уловитель. Это дополнительное устройство позволяет удалить металлические частицы. Твёрдые загрязнения копятся в нижней части разделителя. Удаляются они через сливной кран. Регулярное очищение улучшает работу всей отопительной системы.

Гидравлические разделители защищают чугунные котлы от резких перепадов температуры. Изменение температуры наблюдается во время включения первого котла или при проведении ремонтных работ (в этот момент свою работу прекращает циркулярный насос). Гидрострелки увеличивают срок эксплуатации чугунных теплообменников. Кроме этого, они наполняют и сливают теплоноситель. Многие заводские модели гидравлической стрелки оборудованы специальным сливным краном. Через него совершается наполнение и удаление теплоносителя из отопительной системы.

Очередная работа по гидрострелке с коллекторами по обвязке котельной:

Изготовление гидрострелки

Существует способ создания гидрострелки своими руками. Однако чтобы самостоятельно соорудить такое устройство, необходимо иметь навыки сварочного и слесарного дела. Понадобятся знания принципа работы и схемы гидравлической стрелки.

Вначале следует запастись самыми необходимыми материалами. Понадобятся квадратные шайбы (2 шт.), две металлические коронки, болгарка, профильная и дюймовая труба, сварочный аппарат с электродами, молотковая краска, быстросохнущая грунтовка. Также пригодятся в работе стальная резьба (не менее 2 шт.), резьба 3×4 для контуров системы теплоснабжения (6 шт.), сверло и профильная труба.

В первую очередь от трубы квадратного сечения отрезается небольшой кусок (около 90 мм). Затем с помощью многоступенчатого сверла на трубе по ранее установленным отметкам проделывают два специальных отверстия. Одно находится около края трубы, другое должно располагаться ближе к её середине. Созданные отверстия необходимо расширить. Для расширения используют коронку диаметром 25 и 29 мм.

Принцип работы гидравлической стрелки:

Когда отверстия готовы, в ход идут стальные муфты. Их вместе с заглушками необходимо приварить к шайбам. Затем муфты старательно зачищаются. Шайбы присоединяют к торцам. Соединение двух элементов происходит в несколько этапов. Вначале шайбу приваривают по точкам и только потом рождается полноценный сварочный шов. Места соединения требуется тщательно зачистить.

Следующее описание гидравлической стрелки касается её внешней части. К каждому созданному отверстию необходимо приварить резьбу. Процесс её установки также осуществляется в два этапа. По завершении работы трубы следует хорошо зачистить.

Когда все детали собраны, гидрострелку подключают к насосу. Устройство должно пройти испытание на прочность, чтобы понять, насколько оно пригодно для выполнения поставленных задач. Если испытание успешно пройдено, гидравлическую стрелку нужно тщательно прогрунтовать, а затем покрыть краской.

Гидравлический стрелка – расчёт:

Энциклопедия сантехника Гидрострелка. Принцип работы, назначение и расчеты.

Гидрострелка. Принцип работы, назначение и расчеты.

Полный перечень информации о гидрострелках

Как я Вам завидую, что Вы попали сюда и читаете эту статью. В интернете, я не нашел подробного объяснения гидрострелкам и прочим гидравлическим разделителям.

Поэтому решил проделать свое, расследование по принципам работы гидравлического разделителя. И развеять глупые доводы и расчеты по гидрострелкам.

Видео о назначение гидрострелки

Подробнее о программе

Видео: Тройниковая гидрострелка - расчет диаметров/расходов гидрострелки

Купить Программу

Это полный перечень информации о том, как понять работу гидрострелки и сделать расчет. Также я Вам расскажу, как понять раскрученную формулу по расчету гидрострелки и Вы поймете насколько можно откланиться от расчетов, чтобы понять эффективность гидрострелки. Решим задачку из реального примера. Рассмотрим физические законы применимые для гидрострелок.

В этой статье Вы узнаете:

Данная статья не является плагиатом по копированию чужих расчетов, и чужих рекомендаций!!!

И так приступим!!! Объясняю качественно и на простом языке, для чайников.

Чтобы понять, как работает гидрострелка, мы затронем гидравлику и теплотехнику. С помощью гидравлики мы поймем, как движется вода в гидрострелке. А с помощью теплотехники, мы поймем, как проходит и распределяется нагретая вода.

Я как гидравлик, предлагаю рассматривать любую систему отопления через много связующие трубки способные пропускать определенный расход воды внутри себя. Например, в этой трубе - идет такой-то расход в другой трубе - другой расход. Или в этом кольце (контуре) - идет один расход в другом кольце - производится другой расход.

Напутствие будущим специалистам

Для того, чтобы правильно считать систему отопления, необходимо систему отопления рассматривать как систему из труб образующие кольца в которой происходит, какой-либо расход. По расходу можно будет вычислять диаметр трубопровода, а также расход нам дает точный перевод, сколько требуется передать тепла по трубе теплоносителем. Также понадобиться понимать разницу напоров на подающем и обратном трубопроводе. Об этом как-нибудь в других статьях напишу, по качественному расчету схем систем отопления.

О формах гидрострелки:

В разрезе:

Как видите ничего сложного внутри. Существуют, конечно, всякие модификации еще и с фильтрами. Может в будущем какой-нибудь дядя Ваня и придумает более сложные структуру, а пока будем изучать такие гидрострелки. По принципу работы круглые гидрострелки от профильной гидрострелки практически не отличаются. Прямоугольная (профильная) гидрострелка, больше красивая, чем лучше работающая. С точки зрения гидравлики, лучше круглая гидрострелка. А профильная гидрострелка скорее уменьшает расположение в пространстве и увеличивает емкость гидрострелки. Но все это не влияет на параметры гидрострелок.

Гидрострелка - служит для гидравлического разделения потоков. То есть гидравлический разделитель является неким каналом между контурами и делает контура динамически независимыми при передачи движения теплоностителя. Но при этом хорошо передает тепло от одного контура другому. Поэтому официальное название гидрострелки: Гидравлический разделитель.

Назначение гидрострелки для систем отопления:

Первое назначение. Получить при малом расходе теплоносителя - большой расход во втором искусственно-созданном контуре. То есть, например, у Вас имеется котел с расходом 40 литров в минуту, а система отопления получилась в два-три раза больше по расходу - это к примеру, расход = 120 литров в минуту. Первым контуром будет являться контур котла, а вторым контуром будет - система развязки отопления. Экономически не целесообразно разгонять контур котла - до расхода больше чем это было предусмотрено производителем котла. Иначе увеличится гидравлическое сопротивление, которое либо не даст необходимый расход, либо увеличит нагрузку на движение жидкости, что приведет - к дополнительным расходом насоса на электроэнергию.

Второе назначение. Исключить гидродинамическое влияние, на включение и отключение определенных контуров систем отопления на общий гидродинамический баланс всей системы отопления. Например, если у Вас имеются теплые полы, радиаторное отопление и контур горячего водоснабжения (бойлер косвенного нагрева), то имеет смысл разделить эти потоки на отдельные контура. Чтобы они друг на друга не влияли. Схемы рассмотрим ниже.

Гидрострелка является связующим звеном двух отдельных контуров по передаче тепла и полностью исключает динамическое влияние двух контуров между собой.

Нет динамического или гидродинамического влияния в гидрострелке между контурами - это когда - движение (скорость и расход) теплоносителя в гидрострелке не передается от одного контура к другому. Имеется ввиду: Влияние толкательной силы движущегося теплоносителя не передается от контура к контуру.

Смотри изображение простого примера. Далее будут схемы сложнее.

Это упрощенная схема, предназначена понять суть работы гидрострелки. Насосы, которых могут или должны быть установлены на обратный остывший трубопровод, для увеличения их срока службы. Впрочем, существуют факторы, которые намеренно вынуждают ставить насосы на подающий горячий трубопровод. С точки зрения гидравлики, то лучше ставить насос на подающем трубопроводе, так как горячая жидкость обладает минимальной вязкостью, что увеличивает скорость потока теплоносителя через насос. Об этом как-нибудь напишу.

Насос Н1 создает расход в первом контуре равный Q1. Наос Н2 создает расход во втором контуре равный Q2.

Принцип работы

Насос Н1 создает циркуляцию теплоносителя через гидрострелку по первому контуру. Насос Н2 создает циркуляцию теплоносителя через гидрострелку по второму контуру. Тем самым происходит перемешивание теплоносителя в гидрострелке. Но если расход Q1=Q2, то происходит взаимное проникновение теплоносителя из контура в контур, тем самым как бы создавая один общий контур. В этом случае вертикальное движение в гидрострелке не происходит или это движение стремится к нулю. В случаях, когда Q1>Q2, движение теплоносителя в гидрострелке происходит сверху в низ. В случаях, когда Q1