Устройство, принцип работы, назначение
Полное представление о том, что такое гидрострелка для отопления, зачем она нужна, какие бывают ее разновидности, можно получить при рассмотрении ее подробного устройства, принципов работы и назначения. Разберем эти аспекты более детально.
Пример схемы отопления частного дома с гидрострелкой Источник project-home.ru
Устройство
Структурно гидросепаратор представляет собой закрытую по торцам полую емкость круглого или квадратного сечения. Ее габариты зависят прежде всего от мощности котла, а также числа и вместимости контуров. В зависимости от веса конструкция либо устанавливается на пол с помощью опорных ножек, либо крепится на поверхность стены посредством специального кронштейна.
Рабочие патрубки, количество которых, как правило, не менее 4-х, соединяются с теплопроводом на резьбу или с применением фланцев. Материал для изготовления устройства берется самый разный – обычная сталь с низким содержанием углерода, нержавеющий сплав, медь, а также полипропилен. При этом системы, работающие на твердотопливном агрегате, оснащаются только металлическими моделями.
Хотя вертикальное положение устройства и считается традиционным, оно не является обязательным. Например, когда ликвидация воздушных пробок и фильтрование осадка из теплоносителя не является необходимым условием, возможно горизонтальное расположение прибора. В таком случае устраняется необходимость конвекционного перемешивания потоков.
Устройство гидравлического разделителя Источник vodoteplo.ru
Принцип работы
Равномерное распределение теплоносителя при наличии одновременно нескольких потребителей обеспечивает гидрострелка для отопления – принцип работы такого механизма основан на разделении общего потока на независимые направления для каждого отдельного контура. Если циркуляционный насос котельного оборудования разгоняет воду до 1 м/с, то в гидроразделителе он замедляется до минимальной 0,1 м/с. При этом одновременно соблюдается несколько условий:
- Изменяется объем и направление потока.
- Исключаются потери тепловой энергии.
- Устраняется гидравлическое сопротивление.
- Разделяются контуры агрегата и цепочки потребителей – гидрострелка выступает в роли буферной области.
- Насосное оборудование для каждого контура работает независимо, не влияя на общий гидравлический баланс.
Когда в системе устанавливается несколько насосов, тогда подключается гидравлический разделитель для отопления, принцип работы которого сводится к обеспечению корректной работы каждого контура по отдельности:
- Отдельных веток с радиаторами.
- Водяного теплого пола.
- Косвенно нагреваемого бойлера.
- Теплой вентиляции и проч.
Схема гидравлического разделителя Источник teplo.guru Как пример, можно рассмотреть ситуацию, когда применяется несколько насосов, сильно различающихся по мощности. Как правило, все оборудование размещено в одном помещении, коллекторном модуле. Включение самого мощного насоса спровоцирует закачку всего теплоносителя, и лишения им оставшихся контуров. Упрощенным способом решения этой проблемы и является установка гидроразделителя. Без него пришлось бы все насосы размещать на большом расстоянии друг от друга.
Конструкция и порядок расчета гидрострелки отопления
Конструкция и материалы
Конструктивно гидравлический разделитель представляет из себя полый металлический сосуд прямоугольного или цилиндрического сечения, оснащенный резьбовыми или фланцевыми патрубками для подключения трубопроводов от котла и блоков потребителей тепла. В классическом варианте имеется 2 пары патрубков, но существуют модели с целым набором патрубков со стороны вторичного контура – отдельная пара штуцеров для каждого потребителя с соответствующим расположением на корпусе.
Конструкция гидрострелки
Верхние патрубки обычно предназначены для подключения бойлера косвенного нагрева, патрубки средней зоны – для присоединения радиаторов, нижняя зона – для подключения комплекса водяного теплого пола.Материалом изготовления гидроразделителей служит обычная углеродистая или высоколегированная нержавеющая сталь, изделия чаще всего устанавливаются настенным способом, но существуют и модели с напольным размещением.
Внутренние стенки
Зачастую внутри гидрострелки размещаются перегородки различных модификаций – вертикальные, горизонтальные, сплошные или перфорированные – для более качественного разделения потоков; сетчатые – для воздухоудаления и отсеивания загрязняющих частиц. На верхней части устройства обычно размещается воздухоотводчик ручного или автоматического типа, на нижней части – арматура для слива теплоносителя и освобождения от шлама, корпус разделителя чаще всего закрывается съемной тепловой изоляцией.
Расчет диаметра корпуса гидрострелки
Расчет диаметра корпуса гидравлического разделителя производится по следующей формуле:
После определения диаметра сосуда применяется правило 3d = D – для определения диаметров патрубков и межосевого расстояния между ними. Диаметр патрубков обычно принимается равным 1/3 от диаметра гидрострелки, расстояние между патрубками (и от патрубков до верха и низа устройства) должно иметь значение не менее 3d.
Назначение и функции гидроразделителя
Особенности работы систем водяного отопления
В индивидуальных системах водяного отопления довольно часто используются различные потребители теплоты, среди них основными являются следующие:
- 1. Система приборов отопления различного типа;
- 2. Комплексы водяного напольного отопления (теплые полы и теплые стены);
- 3. Емкостное оборудование для горячего водоснабжения – БКН (бойлер косвенного нагрева);
- 4. Дополнительные – теплообменные аппараты приточной вентиляции, бассейнов и другие.
Каждый из указанных потребителей тепла имеет свой обособленный гидравлический и температурный алгоритм работы.
- Бойлеры косвенного нагрева ГВС работают в высокотемпературном режиме – это необходимо для быстрого нагрева воды при ее интенсивном потреблении, оборудование имеет минимальное значение гидравлического сопротивления по тракту теплоносителя.
- Блок отопительных приборов (радиаторов, конвекторов, регистров) работает на средних температурах и отличается средними значениями гидравлического сопротивления.
- Теплые полы обладают самым высоким сопротивлением в системе и функционируют в низкотемпературном режиме – температура воды здесь не превышает 55С.
Также следует отметить, что каждый потребитель тепла работает в различном режиме – если радиаторы имеют чаще всего довольно стабильный, постоянный характер работы, то БКН и водяные теплые полы имеют циклический режим. Определенная нестабильность и цикличность может наблюдаться и у батарей – при условии оснащения их термостатической арматурой, работающей в автоматическом режиме.
В системе отопления
Все указанные обстоятельства обычно негативно отражаются на общей работе системы – котел может постоянно работать на предельной нагрузке или часто включаться/выключаться – это вызывает повышенный износ оборудования и снижение срока его службы. Если говорить о потребителях тепла, то здесь также может наблюдаться снижение качества работы – прежде всего колебания температуры теплоносителя.
Назначение гидростреки
Гидрострелка предназначена для разделения потоков циркулирующего теплоносителя в зависимости от нагрузки и мощности котлоагрегата на 2 области – котловой первичный контур и вторичный контур потребителей тепла. Это позволяет наладить нормальный режим работы котла (или группы теплогенераторов, соединенных каскадом), обеспечивает эффективный режим работы каждого отдельного вида потребителей тепла – отопительных приборов, БКН системы горячего водоснабжения и комплексов водяных теплых полов.
Гидрострелка Gidruss
Следует отметить, что циркуляционный насос котла (встроенный в агрегат или установленный отдельно) обычно не гарантирует обеспечения качественной циркуляции теплоносителя в системе с большим числом потребителей – поэтому каждый блок потребления обычно оснащается независимым насосом (узел теплых полов – в обязательном порядке, БКН – в соответствии со схемой подключения).
Таким образом, основными функциями гидрострелки в системе автономного отопления являются:
- 1. Разделение циркуляции теплоносителя на первичный и вторичный контуры;
- 2. Снижение взаимного влияния потребителей тепла;
- 3. Поддержание нормального гидравлического и температурного режима работы теплогенерирующего и нагревательного оборудования – котла, отопительных приборов, теплых полов и бойлера ГВС, различных теплообменников;
- 4. Частично – воздухоудаление и отделение твердых частиц из потока теплоносителя;
- 5. Выполнение функции распределительных коллекторов – при наличии соответствующего количества патрубков.
Для чего нужна гидрострелка в системе отопления
Гидрострелка – это деталь из обвязки котла, с помощью которой стабилизируют характеристики процесса циркуляции теплоносителя и нивелируют тепловые колебания в теплогенерирующем агрегате. Кроме того, гидрострелка может работать и как компенсатор, обеспечивающий независимость отопительных контуров.
В итоге растет КПД системы отопления, уменьшается расход топлива, облегчается работа теплогенерирующего агрегата и продлевая срок безаварийной эксплуатации всего оборудования.
Как работает гидрострелка?
Типовая гидравлическая стрелка представляет собой вертикально ориентированный цилиндр или прямоугольный параллелепипед с четырьмя рабочими отводами – по два сверху и снизу.
Причем центральная ось верхних отводов располагается вдоль одной линии или со смещением одного штуцера вверх. В свою очередь пара нижних отводов обустроена либо вдоль одной оси, либо со смещением вниз одного из штуцеров. К верхним отводам подключают напорную ветвь системы, а к нижним, соответственно, обратку.
Принцип работы гидрострелки
Кроме того в дно корпуса «стрелки» врезают штуцер с вентилем для слива теплоносителя из системы, а в крышку – штуцер с клапаном для удаления воздуха, который скапливается над водой (теплоносителем) и стравливается за счет давления в системе.
Устроенная подобным образом гидрострелка делит систему отопления на два контура:
- Малую ветвь, в которую входит «стрелка» и котел. Схема циркуляции: горизонтально от котла – вертикально по стрелке – горизонтально в котел.
- Большую ветвь, в которую входит котел, трубы, радиаторы и стрелка. Схема циркуляции: горизонтально от котла, сквозь стрелку, к батарее – вертикально по батарее – горизонтально от батареи, сквозь стрелку, к котлу.
Циркуляция по малому контуру осуществляется только в случае избытка тепла в системе. В этом случае излишне разогретый теплоноситель сбрасывается посредством стрелки в обратку, после чего контроллер температуры котла «гасит» топку.
При этом теплогенерирующий агрегат сможет включиться в работу системы только после понижения температуры теплоносителя до приемлемого уровня, открывающего большую ветвь циркуляции.
Движение теплоносителя по большой ветви – фактически всей разводке системы – осуществляется только в случае штатной работы котла, генерирующего «нужную» батареям порцию тепловой энергии.
Проще говоря: система отопления с гидрострелкой тратит минимум топлива и производит максимум тепловой энергии.
Как устроен гибрид гидрострелки и коллектора?
Такой гидродинамический терморегулятор можно сделать из любой типовой стрелки, заменив «правые» отводы на коллекторы. То есть напротив каждого «левого» штуцера, подключаемого к котлу, к корпусу приваривают не «правый» штуцер, а длинную трубу с множеством вертикальных отводов – коллектор системы отопления.
Гидравлическая стрелка
Теплоноситель поступает из котла в «стрелку», движется по ней в горизонтальном направлении и переходит в коллектор лучевой разводки, распределяясь по множеству контуров системы отопления. Причем каждый напорный патрубок на «выходе» из стрелки-коллектора комплектуется своим насосом, обеспечивающим циркуляцию теплоносителя в конкретном контуре разводки.
В итоге коллектор отопления с гидрострелкой регулирует не только температуру теплоносителя, но и направление циркуляции, выравнивая давление между ветвями системы. Причем строительство такого гибрида оправдано лишь в случае экономии места в котельной. Поскольку тривиальное подключение пары коллекторов к типовой стрелке с четырьмя патрубками даст тот же эффект.
Как выбрать гидродинамический терморазделитель?
Относительно низкая цена гидрострелки для отопления нивелирует саму идею строительства этого узла своими руками.
Поэтому большинство домовладельцев предпочитают «заводские» стрелки кустарным самоделкам, выбирая гидродинамический терморегулятор по следующим параметрам:
- Тепловой мощности котла.
- Объему теплоносителя в системе.
Эти параметры должны соответствовать «паспортным» данным гидрострелки, то есть сама процедура выбора выглядит следующим образом:
- Узнаем тепловую мощность котла (по паспорту агрегата) и объем воды в системе (по метражу труб и габаритам котла и батарей).
- Идем в магазин и покупаем стрелку, подходящую под объем и мощность.
https://youtube.com/watch?v=sLsOysrbhb8
Также советуем посмотреть:
- Пленочный теплый пол с инфракрасным излучением
- Альтернативные источники отопления для частного дома — что выбрать?
- Для чего нужен байпас в системе отопления?
- Гофрированные нержавеющие трубы для отопления
Купить или сделать своими руками?
Как говорили, готовая гидрострелка для отопления стоит немало — 200-300$ в зависимости от производителя. Чтобы снизить затраты, возникает закономерное желание сделать ее самостоятельно. Если варить умеете, никаких проблем — купили материалы и сделали. Но при этом надо учесть следующие моменты:
- Резьба на сгонах должна быть хорошо прорезанной и симметричной.
- Стенки отводов одинаковой толщины.
Вроде, очевидные вещи. Но вы удивитесь, как сложно найти четыре нормальных сгона с нормально сделанной резьбой. Далее, все сварные швы должны быть качественными — система будет работать под давлением. Сгоны приварены строго перпендикулярно к поверхности, на нужном расстоянии. В общем, не такая простая это задача.
Если сами пользоваться сварочным аппаратом не умеете, придется искать исполнителя. Найти его совсем непросто: либо дорого просят за услуги, либо качество работы, мягко говоря, «не очень». В общем, многие решают купить гидрострелку, несмотря на немалую стоимость. Тем более, в последнее время, отечественные производители делают не хуже, но намного дешевле.
Где купить?
Среди отечественных предприятий, занимающихся выпуском готовых гидрострелок, является новосибирская компания ТМК Гольфстрим.
Здесь производят гидравлические распределители из высокоуглеродистой стали толщиной 3 мм.
Простые приборы с 4 патрубками стоят от 3,1 тыс. руб. (до 50 кВт). Аналогичное устройство до 100 кВт будет стоить почти 4 тыс. руб.
Есть модели, совмещённые с коллектором. Такой комплект на три контура обойдётся в 6,8 тыс. руб. Пятиконтурный – 9,3 тыс. руб. Среди продукции есть и мощное котельное оборудование. Например, стрелка DN100, рассчитана на работу до 500 кВт будет стоить 25 тыс. руб.
Связаться с организацией можно по телефону +7 913-953-16-80.
Многие другие производители также занимаются выпуском гидрораспределительного оборудования (только цены значительно выше):
- итальянская фирма Immergas;
- Аристон;
- Meibes и другие.
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.
Принцип работы
Рис.8 Режимы работы гидрострелки в системе отопления. Синяя и красная стрелки показывают направления холодного и горячего потоков теплоносителя.
Итак, при включении всей системы отопления вода-теплоноситель ещё не нагрета до заданной температуры, насосы Н2 не работают. Значит, движение воды происходит только в котельном контуре. Попадая в гидрострелку, вода опускается вниз, затем по обратной ветви движется в пределах первого контура. Схема изображена на рис.8 в левой части.
При достижении заданного уровня нагрева воды инициируется отбор водяного потока вторым контуром. Гидрострелка на данном этапе работает только как сепаратор воздуха и улавливатель грязи и мазута, содержащихся в воде. Отопительный процесс протекает в стандартном устойчивом режиме. Оба контура как бы объединяются в единый поток. Поскольку соблюдение условия Q1=Q2 в строгом виде практически невозможно, то становится понятной необходимость монтажа гидроразделителя в точке пересечения контуров отопительной системы. Схема изображена на рис.8 в центре.
В случае нагрева выше заданной температуры, при отсутствии гидрострелки, могут выйти из строя циркуляционные насосы и произойти другие неприятности. Но, в рассматриваемой схеме просто снизится производительность насосов Н2 (сработает управляющая автоматика) и, соответственно, значение расхода Q2 станет меньше значения расхода Q1. В гидрострелке мы будем наблюдать движение теплоносителя вверх. Впрочем, подобная ситуация встречается нечасто. Схема изображена на рис.8 в правой части.
При наличии 2-х и более контуров в системе отопления и чугунного теплообменника в котле, весьма уязвимого при гидроударах, применение гидрострелки становится жизненной необходимостью
Это обстоятельство настолько важно, что установка гидроразделителей в системы отопления частных домов является нередко обязательным требованиям в предоставлении гарантии со стороны изготовителя на оборудование и монтажные работы
В домах с площадью жилья более двухсот квадратных метров, имеющих несколько отопительных контуров (в основном тёплые полы, санузел, кухня), гидрострелки не только увеличат срок службы котлов и насосов, но и обеспечат экономичную и плавную работу всей системы.
