Что такое гидрострелка для отопления?
В сложных разветвленных отопительных системах даже насосы завышенной мощности не смогут соответствовать разным параметрам и условиям работы системы. Это негативно скажется на функционировании котла и сроке службы дорогостоящего оборудования. Помимо этого, каждый из подключенных контуров имеет свой собственный напор и производительность. Это приводит к тому, что одновременно слаженно вся система работать не может.
Даже если каждый контур снабдить своим собственным циркуляционным насосом, который будет отвечать параметрам заданной магистрали, то проблема только усугубится. Вся система станет разбалансированной, потому что параметры каждого контура будут существенно различаться.
Чтобы решить проблему, котел должен выдавать необходимый объем теплоносителя, а каждый контур должен забирать из коллектора ровно столько, сколько нужно. В данном случае коллектор выполняет функции разделителя гидросистем. Именно для того, чтобы выделить из общего контура «малый котловой» поток и нужен гидроразделитель. Второе его название гидравлическая стрелка (ГС) или гидрострелка.
Такое название прибор получил за то, что он так же, как и железнодорожная стрелка, может разделять потоки теплоносителя и направлять их в нужный контур. Это прямоугольный или круглый резервуар с заглушками с торцов. Он подключается к котлу и коллектору и имеет несколько врезанных патрубков.
Принцип работы гидравлического разделителя
Поток теплоносителя проходит гидравлический разделитель для отопления со скоростью 0,1-0,2 метра в секунду, а насос котла разгоняет воду до 0,7-0,9 метров. Скорость водяного потока гасится за счет изменения направления движения и объема проходящей жидкости. При этом теплопотери в системе будут минимальные.
Принцип работы гидравлической стрелки заключается в том, что ламинарное движение водяного потока практически не вызывает гидравлического сопротивления внутри корпуса. Это способствует сохранению скорости потока и уменьшению теплопотерь. Такая буферная зона разделяет потребительскую цепь и котел. Это способствует автономной работе каждого насоса без нарушения гидравлического равновесия.
Режимы работы
Гидравлическая стрелка для систем отопления имеет 3 режима работы:
- В первом режиме гидроразделитель в системе отопления создает условия равновесия. То есть расход контура котла не отличается от общего расхода всех контуров, которые подключены к гидрострелке и коллектору. При этом теплоноситель не задерживается в приборе и движется через него по горизонтали. Температура теплового носителя на патрубках подачи и отведения одинаковая. Это довольно редкий режим работы, при котором гидрострелка не влияет на работу системы.
- Иногда встречается ситуация, когда расход на всех контурах превышает производительность котла. Такое бывает при максимальном расходе жидкости всеми контурами сразу. То есть спрос на тепловой носитель превысил возможности котлового контура. Это не приведет к остановке или разбалансировке системы, потому что в гидрострелке сформируется вертикальный восходящий поток, который обеспечит подмес горячего теплоносителя из малого контура.
- В третьем режиме термострелка на отопление работает чаще всего. При этом расход нагретой жидкости в малом контуре выше, чем суммарный расход на коллекторе. То есть спрос во всех контурах ниже, чем предложение. Это также не приведет к разбалансировке системы, потому что в приборе образуется вертикальный нисходящий поток, который обеспечит сброс избыточного объема жидкости в обратку.
Дополнительные возможности гидрострелки
Описанный выше принцип работы гидравлического разделителя в системе отопления позволяет прибору реализовать и другие возможности:
После попадания в корпус разделителя скорость потока снижается, это приводит к оседанию нерастворимых примесей, которые содержатся в теплоносителе. Для слива скопившегося осадка в нижней части гидрострелки устанавливают кран. Благодаря снижению скорости потолка из жидкости выделяются пузырьки газа, которые выводятся из прибора через автоматический воздухоотводчик, установленный в верхней части. По сути, он выполняет функции дополнительного сепаратора в системе
Особенно важно удалять газ на выходе из котла, ведь при нагревании жидкости до высоких температур газообразование повышается. Гидроразделитель очень важен в системах с чугунными котлами
Если такой котел подключить напрямую к коллектору, то попадание холодной воды в теплообменник приведет к образованию трещин и выходу оборудования из строя.
Понятие гидрострелки
В профессиональной среде можно встретить иные названия гидрострелки:
- гидравлический или термогидравлическийразделитель;
- анулоид.
Применение гидрострелки рекомендовано преимущественно для котельного оборудования из серии долгого горения на твердом топливе, нежели для газовых.
Основное назначение работы разделителя гидравлического (это официальное название гидрострелки) – разделение гидравлических потоков. Контуры разделяются каналом, делая их независимыми и автономными при передаче носителя тепла по отопительной системе. При этом тепло хорошо передается от одного контура к другому.
Что такое гидрострелка в системе отопления
Гидрострелка
(гидравлический разделитель, гидравлическая стрелка) – часть отопительной системы, с помощью которой проводят стыковку отопительных контуров. Она обеспечивает наименьший перепад давления между ними, что делает возможным отключение одного без потери давления в остальных. Иначе говоря, гидрострелка для отопительной системы убирает влияние насосов потребителей тепла на циркуляционные насосы источника тепла и в обратном порядке.
К тому же, гидрострелка применяется для гидродинамической балансировки теплоснабжения. Этот незатейливый прибор играет важную роль во всей отопительной системе жилья. Гидравлический разделитель препятствует образованию теплового удара в чугунных теплообменниках и котлах.
Некоторые изготовители котлов включают в документ о техническом обслуживании пункт о монтаже гидрострелки для отопления. Без ее использования покупатель лишается гарантии на прибор (к примеру, на газовый котел напольного типа).
Гидрострелку для систем отопления балансируют гидродинамические параметры системы. Таким образом, стопроцентно исключается взаимное влияние различных тепловых контуров друг на друга, что приводит их к работе без сбоев и сохранению заданных параметров и режимов.
Помимо вышеописанных возможностей гидрострелка для отопительных систем также может производить очистку теплоносителя от примесей, например, от песка или ржавчины (для этого необходимо верно рассчитать параметры). Кроме того, гидравлический разделитель удаляет из него и воздух, а это, в свою очередь, продлевает срок службы металлических деталей, так как замедляется их окисление. Увеличение срока эксплуатации запорной арматуры, насосов, датчиков, радиаторов и теплообменника напрямую влияет на надежность и долговечность всей системы отопления.
Гидравлическая стрелка выполняет следующие функции:
- Функция поддержки гидробаланса в системе отопления. Исключение влияния одного контура на гидравлические характеристики остальных при включении и отключении.
- Функция сохранения чугунных теплообменников котлов. Эксплуатация гидрострелки для систем отопления оберегает теплообменники от резких скачков температуры, которые могут быть при первом запуске котла либо при ремонтных работах, когда отключают циркуляционный насос. Общеизвестно, что такие перепады негативно сказываются на чугунных аппаратах.
- Функция воздухоотводчика. Гидрострелка также нужна для выведения воздуха из отопительной системы. Для этих целей на ней монтируется патрубок в верхней ее части, предназначенный для монтажа автоматического воздухоотводчика.
- Функция заполнения и спуска теплоносителя. Подавляющая часть гидрострелок как промышленного, так и самостоятельного изготовления оборудованы сливными кранами, с помощью которых производится наполнение или слив теплоносителя из системы отопления.
- Функция очистки отопительной системы. В гидрострелке теплоноситель движется с пониженной скоростью. Таким образом, эта установка собирает разного рода грязь: накипь, ржавчину, песок, окалину, и так далее. Эти твердые фракции скапливаются в нижней ее части, что позволяет провести их удаление через сливной кран. Существуют модели гидрострелок, которые комплектуются магнитными уловителями для сбора металлического мусора.
Читайте материал по теме: Подмотка для труб: правила выбора и использования
Размеры гидравлического разделителя
Высота гидравлического разделителя может быть любой. Зависит от места под монтаж. Минимальный диаметр гидравлического разделителя определяется по формуле:
Согласно формуле все очень просто:
- Скорость движения жидкости в разделителе: 0,1м/с;
- Расход W это разница между контуром отопительного котла и контуром системы отопления. Считаем расходы по максимальным расходам насосов согласно паспарту.
Пример.
- Расход контура котла 30 л/мин;
- Расход контура отопления 80 л/мин.
- Разница расходов W: 80-30=50 л/мин.
- Пи = 3,14;
- Скорость V=0,1 метрсекунду.
Считаем:
50 литров÷60 секунд=0,833 л/ сек;
- 1 литр=0,001 м3;
- 0,833 литра/сек=0,000833 м. куб/сек;
- D=0,102 мерта=102 мм.
Итак, получили, что диаметр разделителя не должен быть менее 102 мм.
Режимы работы гидрострелки
Часто в интернете встречаются вот такие 3 картинки которые рассказывают о режимах работы гидрострелки и о замечательных свойствах данного устройства. Дополним данные картинки дополним значениями режимов расхода теплоносителя Q1 и Q2.
Покупатель радуется, т.к. считает, что у него появляется гибкость в работе системы отопления.
Но не тут то было, т.к. режим работы гидрострелки, всегда 1.
Что такое режим работы? Режим работы связан с соотношением расходов через котловой контур Q1 по отношению к расходам контура потребителя Q2. В результате может быть 3 варианта работы между контурами может быть равенство Q1=Q2, Расход котлового контура может быть меньше чем в контуре потребителе Q1<Q2, Расход в котловом контуре больше чем в контуре потребителеQ1>Q2.
Режим 1
Когда данный режим может работать? Никогда!
Даже если подобрать сопротивление контуров, производительность насосов таким образом, что бы расходы контуров уровнялись, то как только где то в системе закроется термоголовка или включится насос бойлера или любой другой насос, равенство контуров пропадает.
Поэтому данной схемы работы не может быть не теоретически не практически.
Режим 2
О данном режиме нужно знать 1 самое важное, Его ни в коем случаи нельзя допускать!
Предположим, что котел может выдавать 40 литров теплоносителя в минуту, а системе в это время требуется 120. Что произойдет?
От котла (t1) будет поступать 40 литров теплоносителя нагретого предположим до 60˚С, но системе (t3) требуется 120 литров, в результате контур потребления заберет 40 литров с котлового контура и 80 литров с обратного контура. Но как все понимаем, теплоноситель с обратного контура возвращается не 60˚С как с котлового, а предположим 40˚С. В результате на входе потребительского контура будет подача теплоносителя уже не 60 ˚С а замешается 60˚С и 40˚С в долевом соотношении поступающего литража 40 и 80 и на подаче будет порядка 46-48 градусов.
Выход в данном случаи 1 и он не верный, поднимать температуру котлового контура например до 80˚С, и тогда после замешивания в контур потребителя пойдет порядка 70 градусов. Вроде бы справились с задачей, но что происходит в нижней части гидрострелки?
Обратный контур на 20-25˚С градусов холоднее чем поступает в сам контур 70-20=50˚С. Теплоноситель с температурой 50˚С поступает в котловой контур который выдает 80˚С, в результате имеем разницу между подачей и выдачей 30 и более градусов.
Такая температурная разница заставляет работать котел в конденсационном режиме, т.к. холодная обратка его очень сильно охлаждает. В паспортах к котловому оборудованию вы можете прочитать требование, что температурная разница между подачей и выходом не должна превышать 20 градусов. Котел какое-то время будет сопротивляться но со временем все же лопнет, может и сразу лопнуть.
Еще раз напоминаем, что данного режима допускать нельзя ни в коем случаи.
Режим 3
Остается 1 и самый приемлемый режим работы когда расход котлового контура превышает расход в потребительском контуре.
В данном случаи, излишний теплоноситель спускается в нижнюю часть стрелки, подогревает обратку с контура потребителей и подается в котел с минимальным температурными перепадами. В данном режиме, холодная обратка никогда не нанесет вреда котлу.
Запомните: Только 1 режим возможен в режиме работы гидрострелки.
Назначение распределительной гребенки
Коллекторы (распределительные гребенки) для отопления — важный компонент современной отопительной системы. В упрощенном виде гребенку можно представить как трубу с заглушкой на конце и несколькими отводами в виде патрубков, позволяющими направлять теплоноситель по отдельным точкам.
Количество отводов бывает разным — это зависит от конкретной системы отопления и числа отопительных приборов, планируемых к подключению.
С помощью коллектора оптимизируются потоки теплоносителя в отопительном контуре. Он также сглаживает скачки давления (гидроудары), появляющиеся из-за срабатывания котельной автоматики, регулирующей температурные режимы.
Гребенки отопления нужны для обустройства теплых полов, но и в радиаторных отопительных системах они тоже используются. К коллектору радиаторы подключаются по лучевой схеме, т.е. каждый из них имеет свою подающую трубу и обратную, по которой теплоноситель возвращается в коллектор.
Такое распределение тепла обеспечивает равномерный нагрев радиаторов и дает возможность регулировать температуру в отдельно взятой комнате или вовсе отключать ее от системы отопления.
Распределительные гребенки используются в паре: подающая (с трубками красного цвета) и обратная (синий цвет). Совместно они образуют коллекторный распределитель отопительной системы
Еще одно назначение гребенки заключается в подсоединении дополнительных устройств — например, в доме, где уже есть отопление, построен бассейн, и теперь требуется обеспечить подогрев воды в нем.
К ней можно подключить и второстепенные энергетические источники — допустим, солнечные батареи.
Самая простая распределительная гребенка — обыкновенная труба из нержавеющей стали с приваренными к ней выходами. Годится она только для тех умельцев, кто хочет и может собрать отопительный коллектор собственными руками
Перечислим, чем будет выгодно приобретение гребенки:
- равномерное распределение теплоносителя, облегчение температурного контроля;
- локальная установка заданных температур, обогрев только нужных помещений;
- защита отопительной сети от гидравлических ударов.
Имеющиеся в продаже распределительные гребенки на сегодня — это экономически эффективное и высокотехнологичное оборудование с массой датчиков, которые отслеживают температуру, реагируют на отклонения, сигнализируют о неполадках и т.п.
Установка гидрострелки в системе отопления: 5 общих правил
Совершенно неважно как будет закреплена гидрострелка – она может быть зафиксирована как вертикально, так и горизонтально. Угол наклона также не важен
Необходимо учесть только направление торцевых труб. От их расположения зависит работа воздухоотводчика и возможность очистки от шлама.
Гидрострелка монтируется сразу после запорной арматуры котла.
Место установки выбирается в зависимости от схемы системы отопления. Однако важно помнить, что гидравлический разделитель нужно устанавливать как можно ближе к котлу. Для коллекторной схемы гидрострелка устанавливается перед котлом.
Если необходимо подключить дополнительный насос, то гидрострелку устанавливают между насосом и выходящей трубой, ведущей к отопительному устройству.
При использовании твердотопливного котла, гидрострелку подключают к выходу-входу. Этот метод помогает подобрать оптимальную и индивидуальную температуру каждому компоненту системы.
Схема подключения и монтаж
Гидравлическая стрелка имеет схему подключения, столь же простую, как и собственное устройство. Большая часть правил относится не столько к подключению, сколько к расчёту пропускной способности и расположению выводов. Тем не менее, знание полной информации позволит провести монтаж корректно, а также убедиться в пригодности выбранной гидрострелки для её установки в конкретную систему отопления.
Первое, что нужно чётко усвоить — гидрострелка будет работать только в системах отопления с принудительной циркуляцией. При этом насосов в системе должно быть как минимум два: один в контуре генерационной части, и хотя бы один в потребительской. При прочих условиях гидравлический разделитель будет играть роль шунта с нулевым сопротивлением и, соответственно, закоротит собой всю систему.
Пример схемы подключения гидрострелки: 1 — котёл отопления; 2 — группа безопасности котла; 3 — расширительный бак; 4 — циркуляционный насос; 5 — гидравлический разделитель; 6 — автоматический воздухоотводчик; 7 — запорные вентили; 8 — кран слива; 9 — контур № 1 бойлер косвенного нагрева; 10 — контур № 2 радиаторы отопления; 11 — трёхходовой кран с электроприводом; 12 — контур № 3 тёплый пол
Следующий аспект — размеры гидрострелки, диаметр и расположение выводов. В общем случае диаметр колбы определяется исходя из наибольшего расчётного протока в магистрали. За максимум может приниматься расход теплоносителя либо в генерационной, либо в потребительской части системы отопления согласно данным гидравлического расчёта.
Зависимость диаметра колбы разделителя от протока описывается соотношением расхода к скорости протока теплоносителя через колбу. Последний параметр фиксированный и, в зависимости от мощности котельной установки, может варьироваться от 0,1 до 0,25 м/с. Частное, полученное при вычислении указанного соотношения, нужно умножить на поправочный коэффициент 18,8.
Диаметр патрубков подключения должен составлять 1/3 от диаметра колбы. При этом вводные патрубки располагаются от верха и низа колбы, а также друг от друга на расстоянии, равном диаметру колбы. В свою очередь выходные патрубки располагаются так, чтобы их оси были смещены относительно осей вводов на два собственных диаметра. Описанными закономерностями определяется общая высота корпуса гидрострелки.
Гидрострелка подключается к прямому и возвратному магистральному трубопроводам котла или нескольких котлов. Разумеется, при подключении гидрострелки не должно быть и намёка на сужение условного прохода. Это правило вынуждает использовать в обвязке котла и при подключении коллектора трубы с очень значительным условным проходом, что несколько осложняет вопрос оптимизации компоновки оборудования котельной и повышает материалоёмкость обвязки.
Рекомендуем: Русская печь своими руками — подробная порядовка и видеоинструкции
4 Принцип работы
Гидравлический разделитель может работать в трёх режимах в зависимости от соотношения выработки тепла котлом и его потреблением. Первый из них возникает тогда, когда между водонагревателем и системой отопления соблюдается почти идеальный баланс, то есть используется примерно столько тепловой энергии, сколько было произведено.
Вода внутри гидрострелки в таком случае почти или совсем не двигается, а температура горячего и холодного потоков в обоих контурах равна. При равновесии системы в гидравлическом разделителе нет нужды, но это случается очень редко, эпизодически, и никогда не может быть постоянным состоянием, так как и потребление, и выработка тепла периодически меняются.
Переход на второй режим работы происходит, если полученной горячей воды меньше, чем требуется отопительному контуру. Тогда поток жидкости, которая возвращается к котлу, идёт вверх и частично попадает обратно в систему. Таким образом температура воды, попадающей в трубу, меньше чем тогда, когда она только нагревается.
Эта ситуация возникает намного чаще, чем первая: она может произойти тогда, когда одновременно включено слишком много отопительных приборов или если в системе несколько водонагревателей, но работает только один из них. При таких обстоятельствах гидрострелка не даст системе остановиться или разбалансироваться, а просто «замкнёт» большой контур отопления. Это снизит нагрузку на котёл, но функционировать в таком режиме всё время он не сможет из-за угрозы перегрева.
Такое состояние наступает при запуске котла для прогрева с постепенным подключением оборудования. Кроме того, оно возникает при временном или постоянном отключении отдельных контуров с целью ремонта, профилактического осмотра или если они просто не нужны. Третий режим является оптимальным для работы системы.
Зачем нужна гидрострелка в системе отопления
В системе отопления, гидрострелка — это связующее звено между двумя отдельными контурами по передаче тепла и она полностью нейтрализует динамическое влияние между контурами. У нее есть два назначения:
- Первое — она исключает гидродинамическое влияние, при отключении и включении некоторых контуров в системе отопления, на весь гидродинамический баланс. Например, при использовании радиаторного отопления, теплых полов и нагрева бойлера, имеет смысл разделять каждый поток на отдельный контур, для исключения влияния друг на друга.(смотрите)
- Второе — при небольшом расходе теплоносителя — она должна получить большой расход для второго, искусственно созданного контура. Например, при использовании котла с расходом 40 л/мин, система отопления получается по расходу больше в 2-3 раза (расходует 120 л/мин). В таком случае целесообразно первый контур установить контуром котла и систему развязки отопления установить вторым контуром. Вообще, разгонять котел больше чем предусматривается производителем котла экономически нецелесообразно, в таком случае увеличивается и гидравлическое сопротивление, оно либо не дает необходимый расход, либо увеличивает нагрузку движения жидкости, это приводит к повышенному энергопотребления насоса.
По какому принципу работает гидрострелка
Циркуляция теплоносителя в первом контуре создается при помощи первого насоса. Вторым насосом создается циркуляция через гидрострелку во втором контуре. Таким образом теплоноситель перемешивается в гидрострелке. Если расход в обоих контурах у нас одинаковый, то теплоноситель беспрепятственно проникает из контура в контур, создавая как бы единый, общий контур. В таком случае не создается вертикального движения в гидрострелке или это движение приближено к нулю. Если расход во втором контуре больше чем в первом, то в гидрострелке происходит движение теплоносителя снизу вверх и при увеличенном расходе в первом контуре — сверху вниз.
Рассчитывая и настраивая гидрострелку, нужно добиться минимального вертикального движения. Экономический расчет показывает, что это движение не должно превышать 0.1 м/с.
Зачем снижать вертикальную скорость в гидрострелке?
Гидрострелка служит и как отстойник мусора в системе, при малых вертикальных скоростях мусор постепенно оседает в гидрострелке, выводясь из системы отопления.
Создание естественной конвекции теплоносителя в гидрострелке, таким образом холодный теплоноситель уходит вниз, а горячий устремляется вверх. Таким образом создается необходимый температурный напор. При использовании теплого пола, можно во второстепенном контуре получить пониженную температуру теплоносителя, а для бойлера более высокую, обеспечив быстрый нагрев воды.
Уменьшение гидравлического сопротивления в гидрострелке,
Выделение из теплоносителя микроскопических пузырьков воздуха, тем самым выводя его из системы отопления через авто воздушник.
Как узнать, что нужна гидрострелка
Как правило, гидрострелку ставят в домах, площадь которых более 200 кв.м., в тех домах, где сложная система отопления. Там где используется распределение теплоносителя на несколько контуров. Такие контура желательно делать независимыми от других в общей системе отопления. Гидрострелка позволяет создать идеально стабильную систему отопления и распространять тепло по дому в нужных пропорциях. При использовании такой системы распределение тепла по контурам становится точным и отклонения от настроенных параметров исключены.
Преимущества использования гидрострелок.
Защита чугунных теплообменников исключая тепловой удар. В обычной системе, без использования гидрострелки, создается резкое повышение температуры, при отключении некоторых веток и последующий приход уже холодного теплоносителя. Гидравлическая стрелка дает постоянный расход котла, уменьшая разницу температур между подачей и обраткой.
Повышается долговечность и надежность котельного оборудования за счет стабильной работы без перепадов температуры.
Отсутствие разбалансированности и создание гидравлической устойчивости системы отопления. Именно гидрострелка позволяет увеличить дополнительный расход теплоносителя, что очень трудно добиться установкой дополнительных насосов.
