Гидрострелка для отопления: принцип работы и назначение

Гидрострелка для отопления: принцип работы и назначение

Гидравлический разделитель — устройство, овеянное множеством мифов. Чтобы разобраться, с какими задачами гидрострелка действительно способна справляться, а какие её свойства — лишь необоснованные заявления маркетологов, предлагаем подробно рассмотреть принцип действия этого узла и его назначение.

Как устроена гидрострелка

Гидрострелка представляет собой колбу с установленным в верхней части автоматическим воздухоотводчиком. На боковой поверхности корпуса врезаются патрубки для присоединения магистральных труб отопления. Внутри гидрострелка абсолютно полая, в нижней части может врезаться резьбовой патрубок для установки шарового крана, предназначение которого — слив отстоявшегося шлама со дна разделителя.

По сути своей гидравлическая стрелка — это шунт, закорачивающий потоки подачи и обратки. Целью работы такого шунта является выравнивание температуры теплоносителя, а также его расхода в генерирующей и распределительной частях гидравлической системы отопления. Для получения реального эффекта от гидросепаратора требуется тщательный расчёт его внутреннего объёма и мест врезки патрубков. Однако большинство представленных на рынке устройств изготавливается серийно без адаптации под конкретную систему отопления.

Часто можно встретить мнение, что в полости колбы обязательно должны присутствовать дополнительные элементы, такие как рассекатели потока или сетки для фильтрации механических примесей или отделения растворённого кислорода. В реальности такие способы модернизации не демонстрируют сколь-нибудь значимой эффективности и даже наоборот: например, при засорении сетки гидрострелка полностью перестаёт работать, а вместе с ней и вся система отопления.

Какие возможности приписывают гидросепаратору

В среде инженеров-теплотехников встречаются диаметрально противоположные мнения по поводу необходимости установки гидрсотрелок в системах отопления. Масла в огонь подливают заявления производителей гидротехнического оборудования, сулящие увеличение гибкости настройки режимов работы, повышение КПД и эффективности теплоотдачи. Чтобы отделить зёрна от плевел, для начала рассмотрим абсолютно беспочвенные заявления о «выдающихся» способностях гидравлических сепараторов.

КПД котельной установки никак не зависит от устройств, установленных после присоединительных патрубков котла. Полезное действие котла целиком и полностью заключено в преобразовательной способности, то есть в процентном отношении тепла, выделенного генератором, к теплу, поглощённому теплоносителем. Никакие специальные методы обвязки не могут повысить КПД, он зависит только от площади поверхности теплообменника и корректного выбора скорости циркуляции теплоносителя.

Многорежимность, которая якобы обеспечивается установкой гидрострелки, это также абсолютный миф. Суть обещаний сводится к тому, что при наличии гидрострелки можно реализовать три варианта соотношений расхода в генераторной и потребительской части. Первый — абсолютное выравнивание расхода, что на практике как раз возможно только при отсутствии шунтирования и наличии в системе только одного контура. Второй вариант, при котором в контурах расход больше, чем через котёл, якобы обеспечивает повышенную экономию, однако в таком режиме по обратке в теплообменник неизбежно поступает переохлаждённый теплоноситель, что порождает ряд негативных эффектов: запотевание внутренних поверхностей камеры сгорания или температурный шок.

Также существует ряд доводов, каждый из которых представляет бессвязный набор терминов, но по сути своей не отражающий ничего конкретного. К таковым относятся повышение гидродинамической стабильности, увеличение срока службы оборудования, контроль за распределением температуры и иже с ними. Также можно встретить утверждение, что гидроразделитель позволяет стабилизировать балансировку гидравлической системы, что на практике оказывается прямо противоположным. Если при отсутствии гидрострелки реакция системы на изменение протока в любой её части неизбежна, то при наличии разделителя она ещё и абсолютно непредсказуема.

Реальная область применения

Тем не менее, термогидравлический разделитель — устройство далеко не бесполезное. Это гидротехнический прибор и принцип его действия достаточно подробно описывается в специальной литературе. Гидрострелка имеет вполне определённую, пусть и достаточно узкую область применения.

Важнейшая польза от гидроразделителя — возможность согласовать работу нескольких циркуляционных насосов в генераторной и потребительской части системы. Часто случается, что подключенные к общему коллекторному узлу контуры снабжаются насосами, производительность которых отличается в 2 и более раз. Наиболее мощный насос при этом создаёт разницу давлений настолько высокую, что забор теплоносителя остальными устройствами циркуляции оказывается невозможным. Несколько десятков лет назад эта проблема решалась так называемым шайбованием — искусственным занижением протока в потребительских контурах путём вваривания в трубу металлических пластин с различным диаметром отверстий. Гидрострелка шунтирует подающую и обратную магистраль, за счёт чего разрежение и избыточное давление в них нивелируются.

Второй частный случай — избыточная производительность котла по отношению к потреблению контуров распределения. Такая ситуация характерна для систем, в которых ряд потребителей работает не на постоянной основе. Например, к общей гидравлике могут быть привязаны бойлер косвенного нагрева, теплообменник бассейна и отопительные контуры зданий, которые отапливаются лишь время от времени. Установка гидрострелки в таких системах позволяет поддерживать номинальную мощность котла и скорость циркуляции всё время, при этом излишек нагретого теплоносителя поступает обратно в котёл. При включении дополнительного потребителя разница расходов снижается и излишек уже направляется не в теплообменник, а в открытый контур.

Гидрострелка также может служить коллектором генераторной части при согласовании работы двух котлов, особенно если их мощность существенно отличается. Дополнительным эффектом от работы гидрострелки можно назвать защиту котла от температурного шока, но для этого расход в генераторной части должен превышать расход в сети потребителей не менее чем на 20%. Последнее достигается путём установки насосов соответствующей производительности.

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.

О сепарационных коллекторах

Напоследок кратко коснёмся темы многовыводных гидрострелок, также известных как сепколлы. По сути своей это коллекторная группа, в которой подающий и возвратный разветвитель объединены разделителем. Такого рода устройства крайне полезны при согласовании работы нескольких контуров отопления с разной нормой расхода и температурой теплоносителя.

Сепарационный коллектор вертикального монтажа позволяет обеспечить градиент температур в выходных патрубках за счёт смешивания порций теплоносителя. Это делает возможным прямое подключение, к примеру, бойлера косвенного нагрева, радиаторной группы и петель тёплого пола без смесительной группы: разница температур между соседними выводами сепколла будет естественным образом поддерживаться в пределах 10–15 °С в зависимости от режима циркуляции. Однако стоит помнить, что такой эффект возможен только если возвратный патрубок генераторной части расположен выше возвратных отводов потребителей.

В качестве итога дадим важную рекомендацию. Для большинства бытовых систем отопления мощностью до 100 кВт установка гидравлического разделителя не требуется. Гораздо более правильным решением будет подобрать производительность циркуляционных насосов и согласовать их работу, а для защиты котла от температурного шока связать магистрали трубкой-байпасом. Если же проектная либо монтажная организация настаивают на установке гидрострелки, это решение обязательно должно обосновываться технологически.

Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов

Принцип работы гидрострелки для отопления

Гидрострелка – это дополнительное устройство для системы отопления, которое занимается ее балансировкой и защитой. Принцип функционирования заключается в разделении гидравлических потоков, поэтому ее еще называют «гидравлический разделитель».

Корректное использование гидравлической стрелки позволяет согласовать работу всех элементов отопительной системы, повысить КПД насоса с котлом, что способствует улучшению энергоэффективности и значительно понижает расходные ресурсы (электроэнергию, топливо). Главное предназначение устройства в обеспечении экономичной и четкой работы котла.

Устройство и принцип работы

Гидрострелка представляет собой контейнер с несколькими патрубками, а также внутренними элементами. Число патрубков может быть от 4 и больше (зависит от количества контуров отопительной системы). Их местоположение определяют путем расчетов под конкретную систему.

От величины системы присоединение патрубков к контуру бывает:

• резьбовым – используется для маленьких систем;
• фланцевым – для больших.

Размеры устройства напрямую зависят от объемов контура и его мощности. Монтаж проводится на опорные стойки для металлических корпусов, и с помощью кронштейнов – для небольших размеров.

В качестве материала используется медь, полипропилен или нержавеющая сталь. Корпус обязательно должен быть обработан антикоррозийным средством.

Кроме стандартных функций, устройство может быть изготовлено с рядом дополнительных, а именно:

1. Деаэрация – способствует устранению газов в воде, которые возникают из-за ее нагревания. Для выполнения этой функции внутри устройства устанавливают сепарирующую пластину, а ее стенки притягивают к себе газовые частицы. Вывод накопленного воздуха может быть автоматическим или же требовать ручного вмешательства.
2. Магнитная обработка жидкости – скапливает металлические частицы и окалины. Для этого внутрь корпуса монтируют магнитные стержни, оборудованные специальными магнитами, состоящими из сплавов бора, железа, неодима.
3. Фильтрация – устраняет и отводит из обратной воды мусор (шлам, отложения, инородные частицы). Выполняется этот процесс за счет барьерных пластин, которые устанавливают внизу корпуса.

Они способствуют улучшению работы и снижают расходы на приобретение лишних устройств, таких как: грязевики, воздухосборники или шламоотводители.

Комплектация и характерные отличия гидрострелок

Комплект разделителя зависит от внутреннего наполнения и численности контуров, на которые он рассчитан. Обязательный элемент – автоматический отводитель для воздуха 1/2, оборудованный обратным клапаном либо шаровым краном. Для установок на заказ в комплектацию входит съемная теплоизоляция.

В гидрострелках типа ГС вмонтированы элементы для устранения воздуха и шлама. В МГС (многофункциональные гидрострелки) комплекте есть магнитные стержни и возможность регулировать опору по высоте в пределах 10 см. Устройства типа ГС, МГС, flexbalance и maibes можно использовать для двухконтурных систем, но возможна их докомплектация коллектором.

Принцип работы

Существует три возможных варианта работы:

1. Расход теплоносителяза единицу времени через котел (Q1) равен его расходу через систему отопления (Q2). Производительность при этом: Q1=Q2. Температура воды на выходе из котла и на входе в контур одинаковая. В гидрострелке отсутствует вертикальное направление потока, но на практике такое бывает крайне редко. Конструкция при этом имеет достаточный уровень суммарной мощности.
2. Производительность котла намного выше, чем требуемая для системы отопления: Q1>Q2. В этом случае внутри гидрострелки образуется вертикальный поток воды сверху вниз, его часть переходит в линию обратки. Температура жидкости на входе в котел увеличивается, и автоматическая система начинает понижать подачу топлива, что переводит систему в экономный режим функционирования. Подобная схема характерна для летнего периода, когда не требуется отопление, а котел работает исключительно в режиме горячего водоснабжения (ГВС).
3. Производительности котла недостаточно для системы отопления: Q1<Q2. В этой схеме в гидрострелке возникает вертикальный поток направленный снизу вверх, при котором часть потока с обратки направляется в поток подачи. Температура воды на входе в контур снижается, а ее объем возрастает. Подобный вариант рационально использовать для систем с большим количеством потребителей, например, для радиаторного отопления, теплого пола, ГВС и других.

Схема работы

Гидроразделить функционирует по следующей схеме:

1. Поток воды от котла попадает в гидрострелку, где меняет свое направления и снижает скорость.
2. В результате изменений выделяется воздух, который постепенно накапливается вверху корпуса. Воздух периодически отводится.
3. Затем поток направляется согласно одной из вышеописанных схем, по контуру потребителя.
4. Охлажденная вода возвращается в гидрострелку и проходит сквозь разделительные перегородки, где очищается от шлама.
5. Шлам накапливается снизу корпуса и периодически отводится.
6. Очищенная вода обратно попадает в котел.

Обвязка двух котлов, работающих в каскаде

Преимущества использования

Применение устройства в системе отопления имеет ряд преимуществ:

1. Гидрострелка требуется для получения гарантии о выполнении технических характеристик.
2. С ее помощью поддерживается температурный режим и гидравлический баланс в системе.
3. Выравнивается циркуляция во всех контурах.
4. Происходит защита котла от тепловых ударов.
5. Снижает расходы на топливо и электроэнергию.
6. Понижает уровень гидравлического сопротивления.
7. Есть возможность подключить дополнительные компоненты (расширительный бак, отводчик воздуха и т.д.).

Виды разделителей

Классификация разделителей:

1. В зависимости от объема:
   • большие – 200-300 л.;
   • средние – от 20 до 150 л.;
   • маленькие – меньше 20 л.
2. В зависимости от числа контуров:
   • двухконтурный;
   • многоконтурные.
3. В зависимости от формы сечения:
   • круглые;
   • квадратные.
4. В зависимости от расположения:
   • горизонтальные;
   • под углом;
   • вертикальные.
5. В зависимости от положения патрубков:
   • параллельные (на одной оси);
   • чередующиеся (на разных осях).

Подбор гидрострелки

Главным пунктом при выборе гидрострелки выступает диаметр, поскольку высота особой роли не играет. Чем больше объем устройства, тем качественнее и лучше происходит выравнивание температурного режима, что особо востребовано для котлов с твердым топливом (уголь, паллеты, дрова).

Выбирая подходящую модель необходимо учитывать, сколько контуров будет к ней подключено. Чтобы узнать оптимальный вариант, следует определить мощность контура, а также объем теплоносителя. Для этого проводится гидротехнический расчет.

Расчет

Вычисления следует проводить исходя из максимального значения потока воды и уровня ее скорости в гидроразделителе и трубках.

Произвести расчет можно с помощью двух способов:

Используя значение максимально потока воды.

где:

D – диаметр гидрострелки, мм;

d – диаметр трубок, мм;

G – максимальное значение потока воды через стрелку, куб. м./час;

ω – максимальное значение скорости потока в гидрострелки (принимают за 0,2 м/сек.).

Используя максимальное значение мощности котла, при этом разница между температурами потоков становится 10°С.

где:

D – диаметр гидрострелки, мм;

d – диаметр трубок, мм;

с – теплоемкость носителя тепла;

P – максимальное значение мощности котельного оборудования, кВт;

∆Т – Разница между температурой подачи и обратки, °С.

Сделав вычисления, вы узнаете, какой диаметр устройства необходим для отопительной системы. Полученная величина является минимальным значением, которое можно использовать. Если диаметр буде выше его, то система продолжит нормально функционировать, если ниже – возможна катастрофа.

Схема подключения гидрострелки отопления

Подключение устройства

Устанавливать гидрострелку необходимо недалеко от котла. К верхним патрубкам подсоединяется труба с подачей от котла, на которой дополнительно монтируют циркуляционные насосы (один до гидрострелки, другой – после), к нижним патрубкам – поток холодной воды (обратка).

Монтировать устройство следует вертикально, чтобы было место для накопления и отвода воздуха и шлама.

Для котельного оборудования с твердым топливом используют трехходовой термостатический клапан, который монтируется на концах выходных патрубков.

После установки необходимо подключить гидроразделитель. Для этого понадобится заполнить все жидкостью и включить котел. Сначала вода будет циркулировать по малому кругу (до гидрострелки), так как насосы при недостаточной температуре не подсоединяются. Затем после прогревания жидкости и включения насосов вторичного контура, она начнет циркулировать по большому кругу.

Гидрострелка своими руками

Гидравлический распределитель можно изготовить самостоятельно из труб подходящего диаметра, металлического бака и др. Понадобится лишь приварить патрубки, а также верхнее и нижнее дно.

Пошаговое руководство:

1. Рассчитайте диаметр труб, по приведенным выше формулам.
2. Составить схематический чертеж устройства. При этом учитывайте, что контейнер следуют разделить на несколько промежутков:
   • Дистанция от дна к первому нижнему патрубку должна быть около 10-15 см, чтобы в нем собирался шлам;
   • Дистанция от верха к первой трубке сверху должна быть тоже около 10 см, для накопления воздуха.
   • Вход и выход верхних патрубков регламентирован температурным градиентом. Верхние трубки могут располагаться параллельно друг к другу или чередоваться. Важно! Если патрубки находятся на одной оси, то за счет прямого потока, отвод воздуха очень слаб, из-за чего возникают воздушные пробки.
   • Чем выше располагается патрубок верхнего вывода, тем больше температура поступающего потока. Важно!Если верхний выходной патрубок расположен ниже чем входной, то вода в него будет поступать только после того как полностью прогреется.
   • Входная трубка вверху не должна быть в самой верхней точке, поскольку в устройстве не будет двигаться горячий поток и вода не сможет смешиваться.
3. Провести сварочные работы.
4. Проверить герметичность устройства, закрыв отверстия и наполнив его водой. Затем оставить в таком состояние на сутки. Если протечек нет, устройство можно монтировать.

Если верхний выходной патрубок расположен ниже чем входной, то вода в него будет поступать только после того как полностью прогреется

Стоимость

Цена на изделия зависит от нескольких факторов:

• мощности;
• объема;
• материала;
• количества контуров, которые необходимо подключить;
• фирмы производителя;
• раскрученности торговой марки.

Приблизительная стоимость гидравлических стрелок отечественного производства:

• СЕВЕР-60, мощностью до 50 кВт – 2560 рублей;
• СЕВЕР-220, мощностью до 500 кВт – 25500 рублей;
• Gidruss GR-150-40, мощность до 150 кВт – 8300 рублей.
• Warme WGR80 с отводами под воздушный клапан и грязевик, мощностью до 80 кВт – от 3700 рублей, мощностью до 122 КВт – от 6000 рублей.

Приблизительная стоимость гидравлических стрелок зарубежного производства:

• Meibes MHK 32 с мощностью до 70 кВт – 13800 рублей (производитель Германия).
• Bosch HW 50 с мощностью до 105 кВт – 12000 рублей (производитель Германия).

Источник https://rmnt.mirtesen.ru/blog/43394862027/Gidrostrelka-dlya-otopleniya:-printsip-rabotyi-i%C2%A0naznachenie?desktop=1

Источник https://housetronic.ru/otoplenie/element/termoregulyatory/gidrostrelki.html

Источник

Источник