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.
Разделение гидравлических потоков
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 циркуляционным насосом.
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 устройству системы отопления 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 теплоносителем 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:
Q1=Q2.
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 отопительных приборов (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 гидроударов 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 водяной отопительной системы, 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 системы из полимерных труб 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.
Главное – правильно рассчитать, спроектировать, изготовить устройство – гидравлический разделитель. Именно точный расчёт позволяет добиваться максимальной отдачи от устройства.
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.
Гидрострелка или гидравлический разделитель для системы отопления – устройства для выравнивания температур и давления в системе. Устанавливается до и после котла, чтобы обеспечить плавную и мягкую балансировку системы обогрева. Обычно данный прибор покупают в готовом виде, но может быть сделана гидрострелка для отопления своими руками. Сайт «Сантехник Портал» предоставляет рабочую схему изготовления термогидравлического распределителя.
Функции гидравлического разделителя
Гидрострелка – она же гидравлический разделитель, термогидравлический распределитель, гидроразделитель, бутылка, гидрораспределитель, гидравлическая стрелка. Всё это — названия одного и того же устройства для обвязки котла.
Прежде, чем изучить схему и изготовить гидрострелку, требуется выяснить, зачем она нужна, какие задачи она выполняет.
При конструировании независимой системы обогрева одной из основных сложностей постоянно становится точная балансировка ее функционирования. Нужно добиться, чтобы все оборудование и участки работали правильно. Каждый элемент полностью справлялся со своими задачами, но при этом не оказывал отрицательного воздействия на другие узлы.
Сделать это очень непросто, особенно при сложной, разветвленной системе с нескольким контурами, так как обычно у каждого контура есть своя схема термостатического управления, свой температурный градиент, собственная пропуская способность и необходимый уровень давления теплоносителя.
Чтобы связать все элементы в единую систему, как раз, используется гидравлическая стрелка для систем отопления. Этот прибор уравновешивает функционирование всех компонентов.
Как правило, термогидравлический распределитель работает с принудительной системой циркуляции, где на каждый контур установлен свой циркуляционный насос. Чтобы все контуры работали корректно, необходимо обеспечить точнейшую согласованность всех циркуляционных насосов. С этой задачей прекрасно справляется гидроразделитель.
Помимо этого, термогидравлический распределитель способен выполнять еще несколько полезных функций:
- внизу гидрострелки имеется кран для периодического слива из системы скопившихся взвесей и осадков;
- обеспечение максимального протока теплоносителя, поддержание гидравлического и температурного балансов;
- обеспечивает минимальные потери давления, производительности и тепловой энергии;
- защита котла от разницы температур подачи-обратки и теплового удара;
- выравнивание циркуляционного объема жидкости в первичном и второстепенном контуре;
- повышение КПД котла;
- возможность вторичной циркуляции части теплоносителя в котловом контуре;
- экономия электроэнергии и топлива;
- сохранение постоянного объема котловой воды, благодаря подмесу;
- компенсация дефицита расхода во второстепенном контуре;
- снижение влияния насосов, обладающих различной мощностью квт, на вторичные контуры и котел;
- создание условий для сепарации растворенных газов и шлама.
Еще одну важную функцию выполняет гидрострелка в системах с котлом из чугунного теплообменника. Чугун плохо воспринимает механические и термические удары. В результате резкого перепада температур теплообменник может треснуть. Чтобы свести к минимуму разницу температур, применяется гидравлический разделитель.
Устройство термогидравлического распределителя
Строение стандартного гидравлического распределителя — очень нехитрое. Представляет собой некрупный круглый или прямоугольный резервуар, заглушенный с торцов, в который врезаны пары патрубков — для подключения к котлу и отдельно — к котлу или коллектору. Рабочих патрубка, как правило, четыре.
Фактически, формируется два абсолютно самостоятельных контура. Они взаимосвязаны по теплопередаче, однако циркуляция теплоносителя в каждом из них используется собственная. Другими словами, и расход (Q) теплоносителя, и создаваемый напор (N) в каждом контуре — свои. В основном, параметры производительности в контуре стабильны (Qк) — циркуляционный насос функционирует в заданном подходящем режиме.
Сечение самого распределителя гарантирует минимальное гидравлическое сопротивление в «малом» контуре, что делает циркуляцию в нем абсолютно независимой от процессов, происходящих на текущий момент в остальных участках системы отопления. Подобный принцип работы котла, без перепадов давления, без множественных частых циклов пуска и остановки — это залог его долголетнего безаварийного функционирования.
Также существуют специальные гидравлические разделители для объединения двух или более котлов, однако принцип работы у всех устройств одинаков.
Принцип действия гидрораспределителя
Не приминая в расчет разнообразные промежуточные варианты, принцип работы гидрострелки можно описать тремя основными режимами ее функционирования:
Режим первый. Система функционирует почти в равновесии. Расход «малого» контура почти не отличается от суммарного расхода всех контуров (Qк = Qо). Перегоняемая жидкость не задерживается в гидравлической стрелке, а проходит через нее по горизонтали, почти не образуя вертикального движения.
Температура воды на патрубках подачи (Т1 и Т2) — одинакова. Такая же ситуация и на патрубках, которые подсоединены к «обратке» (Т3 и Т4). В таком режиме гидрораспределитель, по большому счету, никак не влияет на работу системы. Однако в таком режиме контуры функционируют крайне редко, поскольку параметры системы всегда претерпевают изменения в процессе эксплуатации.
Режим второй. Принцип работы следующий: в данный момент случилось так, что суммарный расход на контурах превосходит расход в контуре котла (Qк < Qо). Данная ситуация на практике случается очень часто, когда всем контурам в один момент времени требуется максимальный расход жидкости.
Другими словами, незамедлительная потребность в теплоносителе больше того, что может выдать контур котла. В этом случае при наличии гидрострелки система не встанет и не разбалансируется. В гидравлическом распределителе просто образуется восходящий по вертикали поток от патрубка «обратки» коллектора к патрубку подачи.
В то же время к этому потоку в верхней области гидрострелки осуществится подмес горячей жидкости, циркулирующей по «малому» контуру. Температурный баланс: Т1 > Т2, Т3 = Т4.
Режим третий. Принцип работы гидравлической стрелки в этом режиме является, по сути, основным. В компетентно спроектированной и смонтированной отопительной системе именно он и будет превосходящим. Расход теплоносителя в «малом» контуре больше подобного суммарного показателя на коллекторе, то есть «спрос» на нужный объем стал ниже «предложения». (Qк > Qo).
Причин тому может быть сколько угодно – от изменения параметров аппаратуры термостатического регулирования до отключения некоторых радиаторов. Никакой из этих факторов не окажет негативного влияния на общий процесс работы системы обогрева.
Избыток объема жидкости вертикальным спускающимся потоком просто уйдет в «обратку» малого контура. В сущности, котел будет обеспечивать избыточный объем, а каждый из контуров станет забирать столько, сколько необходимо в данный момент. Температурный баланс при таком режиме работы: Т1 = Т2, Т3 > Т4.
Как подобрать гидрострелку?
Как правило, термогидравлический распределитель рассчитывается и подбирается индивидуально под каждую отопительную систему. Важнейшая характеристика — горизонтальная скорость перемещения теплоносителя внутри ГС. Отдельные компании-производители усредняют данные параметры и выпускают массово линейку гидроразделителей.
В числе изготовителей попадаются разработчики гидравлических разделителей, которые совершают расчет и проект ГС именно под конкретные потребности. Это способствует тому, что КПД системы обогрева повышается до максимальных значений. В основном, гидравлические стрелки производят попарно с гидроколлектором.
Приборы могут быть произведены таким образом, чтобы от источника тепла в них входило две или три трубы. Тогда гидрострелки называются совмещенными. Такая модель гидрострелки является удобной альтернативной заменой каскадному подсоединению нескольких котлов и очень удобен – в гидроразделитель одновременно вводится несколько источников, что экономит пространство в котельных.
Чтобы рассчитать гидравлическую стрелку системы отопления частного дома самостоятельно, можно использовать формулы:
D – диаметр корпуса гидрострелки, мм; d – диаметр патрубка, мм; P – максимальная мощность котла, кВт; G – максимальный проток через гидроразделитель, м3/час; π = 3,14; ω – максимальная вертикальная скорость теплоносителя через разделитель (0,2), м/сек; ΔT – разница температур подачи — обратки, °C; C – теплоемкость воды, Вт/(кг°C); V – скорость теплоносителя через вторичные контуры, м/с; Q – максимальный расход в контуре потребителя, м3/ч.
Внимание! Ориентировочный размер для небольших приборов подбирается по диаметру входных патрубков. Расстояние между врезками должно быть не менее 10 диаметров штуцера. Высота корпуса существенно должна превышать его диаметр.
Схемы самостоятельного изготовления гидрострелки
При сборке гидрострелки своими руками, главное – верно произвести расчеты и обладать навыками работы со сварным аппаратом.
Прежде всего, необходимо найти оптимальные размеры гидроразделителя:
- внутренний диаметр: разделить сумму всех мощностей нагревательных котлов в кВт на температурную разницу подачи и обратки, извлечь из полученного параметра квадратный корень, а затем умножить последнее значение на 49;
- высота: умножить внутренний диаметр на шесть.
- промежутки между патрубками: умножить внутренний диаметр на два.
Основываясь на полученных параметрах нужно составить чертеж или использовать одну из представленных ресурсом «Сантехник Портал» схем будущего гидрораспределителя. После этого нужно подготовить стальную трубку круглого или квадратного сечения, которая соответствует вычисленным показателям, и вварить в нее требуемое число патрубков с резьбовыми соединениями.
Вопреки простоте прибора, характеристики гидрострелки все равно должны соответствовать конкретным условиям. Также при самостоятельной сборке нужно понимать, от чего отталкиваться.
Внимание! Все указанные ниже диаметры труб — это диаметры не внешние, а внутренние, то есть условного прохода!
Классическая сборка типичной гидравлической стрелки основывается на «правиле трех диаметров». То есть диаметр патрубков — втрое меньше диаметра главного цилиндра разделителя. Патрубки находятся диаметрально противоположно, а их расположение по высоте тоже привязано к основному диаметру.
Классическая схема гидравлического разделителя:
Применяется также некоторое изменение положения патрубков – своеобразной «лесенкой». Данная модификация ориентирована главным образом на более результативное выведение газа и нерастворимых взвесей. При циркуляции по трубе подачи незначительное изменение направленности потока жидкости зигзагообразно вниз содействует наиболее лучшему устранению пузырьков газа.
На обратном потоке, наоборот, ступенька вверх, и это упрощает выведение твердого осадка. Кроме этого, данное размещение содействует оптимальному смешению потоков. Соотношения пропорций выбраны таким образом, чтобы создать условия скорости вертикального потока в диапазоне от 0,1 до 0,2 метров в секунду.
Превышать данный предел – запрещено. Чем меньше быстрота вертикального потока, тем эффективнее будет отделение воздуха и шлама. Чем медленнее движение, тем качественнее совершается смешение потоков с разной температурой. В результате по высоте устройства формируется температурный градиент.
Схема гидрострелки со ступенчатым расположением патрубков:
Если система обогрева содержит контуры с различными температурными режимами, то стоит использовать гидрораспределитель, выполняющий функции коллектора, причем на разных парах патрубков будет свое температурное давление. Это существенно сократит нагрузку на термостатические приспособления, сделает более управляемой всю систему, эффективной и экономной.
Чем ближе пара патрубков к середине, тем меньше напор температуры в трубке подачи, и тем меньше разница температур в подаче и обратке. К примеру, для батарей наилучший режим — 75 градусов в подаче с разницей Δt = 20 ºС, а для системы теплого пола хватает 40÷45 с Δt = 5 ºС.
Схема гидравлического разделителя с тремя выходами на контуры отопления:
Горизонтальное размещение. В подобных вариациях, разумеется, уже не идет речи об удалении осадка и воздуха. Размещение штуцеров значительно различается — для эффективного перемещения жидкости нередко используются схемы даже во встречным направлением потоков «малого» и отопительного контура.
Такую гидравлическую стрелку делают для того, чтобы, к примеру, более компактно разместить оборудование в котельном помещении, поскольку встречное направление потоков позволяет немного сократить диаметр трубок. Однако при этом конструкция должна соответствовать некоторым требованиям:
- между патрубками одного контура должно сохраняться промежуток не менее 4d;
- если входные патрубки обладают диаметром меньше 50 мм, то дистанция между ними не должна быть менее 200 мм.
Варианты схем гидравлического разделителя горизонтального расположения:
Встречаются также совершенно «диковинные» конструкции. К примеру, один умелец смог соорудить гидрострелку из двух секций обычного чугунного радиатора. С гидравлическим разделением данное приспособление справляется без проблем. Однако такой способ требует очень надежной термоизоляции прибора, иначе благодаря ему, возникнут абсолютно непроизводительные потери тепла.
Как подключить гидравлическую стрелку?
У термогидравлического распределителя своя схема подсоединения, такая же простая, как и его устройство. Основная часть правил касается не столько подключения, сколько расчета пропускной способности и расположения выводов. И все же, понимание развернутой информации даст возможность осуществить монтаж правильно, а также удостовериться в пригодности подобранной гидрострелки для монтажа в конкретную отопительную систему.
Важнейшее, что необходимо ясно понять – гидроразделитель будет функционировать исключительно в системах отопления с принудительной циркуляцией. При этом в системе должго быть, как минимум два насоса: один в контуре генерационной части и еще один в потребительской. При других обстоятельствах гидравлический распределитель будет выполнять роль шунта с нулевым сопротивлением и, следовательно, закоротит собой всю систему.
Гидравлическая стрелка подсоединяется к прямому и возвратному трубопроводам котла или нескольких котлов. Конечно, при подключении устройства не должно быть и намёка на сужение условного прохода. Это условие заставляет применять в обвязке котла и при подключении коллектора трубы с очень значительным условным проходом, что несколько осложняет оптимизацию расстановки оборудования и увеличивает количество материалов для обвязки.
Заключение: преимущества использования гидрострелки
Еще раз подчеркнем преимущества применения гидрострелки в отопительной системе с несколькими контурами:
- Сглаживается функционирование оборудования. Расход теплоносителя через его теплообменник — всегда стабилен, без скачков давления и температуры. Износостойкость котла от этого только возрастает.
- Система отопления с разноплановыми контурами становится легко управляемой — каждому контуру легко задать отдельные параметры, и это никак не скажется на деятельности других элементов.
- Если котел с чугунным теплообменником, то монтаж гидрострелки защитит его от резких «тепловых ударов», что в итоге увеличит срок эксплуатации дорогостоящего оборудования.
- Нет проблем с выбором насосов. Каждому контуру подбирается свой, исходя из имеющихся потребностей. Кроме того, отпадает потребность покупки циркуляционного насоса повышенной мощности для монтажа в контуре котла.
- Значимыми могут стать и дополнительные способности по удалению скопившихся газов и очистке теплоносителя от нерастворимых загрязнений.
Необходимость установки в систему отопления гидрострелки рассматривается индивидуально и зависит от ряда условий – мощности насосов, их взаимодействия, общая мощность системы, наличие дополнительных котлов, использующихся в связке.
Специалисты рекомендуют монтировать это устройство только тогда, когда количество котлов больше одного и количество насосов больше трех. В противном случае необходимости в ней нет. Повредить она не повредит, но и пользы от усложнения всей конструкции не будет.
Таким образом, гидрострелка для отопления сгодится лишь для большой разветвленной системы, к примеру, в многоквартирных или больших частных домах с большим количеством пристроек. Несмотря на сложный принцип работы и большое количество задач, данный механизм достаточно простой в конструктивном плане, поэтому его реально сделать своими руками. Однако если насоса всего один или два, это является просто пустой тратой денег и нерациональным использованием средств.
Содержание
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-40-20×2 – для котлов мощностью до 40 киловатт с соединительным размером патрубков на три четверти;
- TGR-60-25×2 – 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.
Далее приступаем к составлению чертежа. Тут нам и понадобятся параметры, которые мы получили при помощи вышеописанной формулы.
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.
Советы и рекомендации
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.
Используемые источники:
- https://sovet-ingenera.com/santeh/razvodka/gidrostrelka-dlya-otopleniya.html
- https://santehnikportal.ru/otoplenie/gidrostrelka.html
- https://stroy-podskazka.ru/otoplenie/gidrostrelki/
