Защитит систему от непредвиденных ситуаций: принцип работы гидрострелки отопления

Защитит систему от непредвиденных ситуаций: принцип работы гидрострелки отопления

Гидрострелка — устройство, подключённое и работающее в контуре отопления, напрямую связанное с котлом.

Одно из важных назначений гидрострелки — увеличивать расход топлива, который не предусмотрен в котле, но требуется для обогревания дома.

Установив гидрострелку или, гидравлический разделитель, пользователи стремятся сэкономить, не покупая и не увеличивая мощность котла, подстраиваемого под общий расход воды или другой жидкости.

Гидравлический разделитель является искусственно созданным пространством, где как раз можно разогнать потребление, увеличив его в несколько раз под систему отопления. Другое не менее важное назначение — сохранение гидролитического баланса и давления во всей системе.

Благодаря гидрострелке в контуре отопления не будет перескакивать давление, нарушая все взаимодействие. Эта функция помогает беспрепятственно переключать отопление между разными жилыми помещениями, например, включать пол только на кухне, а не по всему дому.

Описание устройства

Само устройство походит на вытянутый параллелепипед, с шестью разными выходами, расположенными напротив друг друга. Каждый из этих выходов отвечает за отдельную функцию. Например, самый высокий из 5 клапанов позволяет воздуху беспроблемно выходить из системы, чтобы не повышать всё давление. Это происходит автоматически, владельцу не придётся ничего контролировать.

Фото 1. Гидрострелка, установленная в систему отопления. Красным цветом обозначен горячий теплоноситель, синим — холодный.

Нижний патрубок способствует уничтожению и вынесению «мусора», который остаётся в устройстве гидроразделителя. Грязный воздух из труб (его частички) и осадок от начавшейся коррозии или другого процесса опадает вниз, где, как лопатка, располагается самый нижняя — шестая патрубка. К остальным клапанам присоединяются трубы с водой. Внутри вся гидрострелка полая, в ней нет ничего, кроме воды, и продуктов распада.

Принцип работы в системе отопления

Гидрострелка помогает котлу, к которому подключена напрямую, увеличивать его мощность и скорость передачи воды. Зачем это нужно? Дело в том, что при нехватке мощности, но быстрой работе системы, котёл сильно нагревается. Как следствие — тепловой удар, т. е. воздух, начинает внутри распирать стенки котла, а что будет дальше — это физические повреждения дома, всей системы отопления и, разумеется, здоровья человека.

Такие перепады температуры и мощности случаются только в нескольких случаях: механизм отопления запустили в первый раз; теплообмен проходит техническую проверку и другие работы, заставляющие оторвать циркуляционный насос («Сердце всей тепловой организации») от основного контура или от источника горячей воды.

Фото 2. Схема подключения гидрострелки к системе отопления и принципы движения по ней теплоносителя.

Установив гидравлический разделитель, пользователь заставляет воздух или воду проходить через дополнительный пункт остывания. Таким образом, проходя через весь поток гидрострелки, горячий воздух разделяется пополам, теряя половину своей теплоты. Один поток воздуха продолжает идти в котёл, а другой вниз по трубке гидравлического разделителя, добавляясь в холодные примеси воды или газа и остывая.

И наоборот, если холодной воды вышло из котла слишком много, то лишние слои успевают прогреться, и на выходе потребитель получает нужную температуру. Примерно так работает вся система. Теперь разберём всё наглядно.

Как работает гидрострелка в разных случаях

Принцип работы гидрострелки различается в зависимости от целей её использования и типа систем, в которые она установлена.

Отопление с 4-х ходовым смесителем

Чтобы описать схему работы отопления с 4-х ходовым смесителем, для начала нужно представить квадрат, на каждой стороне которого находятся отверстия равные по ширине. Из всех этих отсеков протекает либо холодная, либо горячая вода.

В системе существует всего 3 режима: полностью открытый, полностью закрытый и промежуточный. Начнём разбор с полностью закрытого.

Как мы знаем тёплые потоки воздуха или горячей воды выходят прямиком из котла, а холодные потоки из системы отопления (вода вышла из котла, сделала круг и остыла).

Если вся система закрыта, т. е. не работает, то тёплая вода постоянно переливается через гидравлический разделитель, никуда не уходя, протекая постоянно по одному кругу и возвращаясь обратно в котёл.

Та же самая ситуация происходит и с холодным потоком воды или воздуха, который не нагревается заново, оставаясь холодным до открытого режима. Эти жидкости не смешиваются и не передают друг другу тепло, циркулируя строго по своему контуру.

При промежуточном режиме эти жидкости начинают смешиваться. При этом температура часто бывает немного выше средней, потому что весь пар, накопленный за период закрытого режима, выходит наружу и начинает согревать холодные потоки. Таким образом, обычно нагревают полы, чтобы ноги не жгло.

В открытом режиме протоки горячей и холодной воды вновь не пересекаются, но компенсируют утраты друг друга. Что это значит. Представим опять квадрат. Потоки горячего воздуха или воды выходят из одного края и входят в систему отопления, в то время как холодная жидкость, выходя из нее движется в стороны котла, где согревается. И такой процесс восполнения постоянно горячей воды холодной и наоборот почти вечный двигатель, если не учитывать, что тепло безвозвратно уходит.

Для нейтрального режима работы

Идеальным режимом работы гидроразделителя является тот момент, когда количество горячей и холодной воды примерно одинаково и не требует регуляции.

Обычно это случается, когда котёл работает постоянно и без перебоев — очень редко, потому что всегда существует погрешность.

Котёл не обладает достаточной мощностью

Основываясь на этой проблеме, и ставят термодатчик, или, в нашем случае, гидрострелку. Получив сигнал от встроенного термодатчика, гидравлический разделитель переходит в разные режимы: либо в открытый, либо в закрытый.

Внимание! Это обеспечивает безопасность котла, который может в одночасье просто расколоться от перепадов температур и давления. Перегоняя воду, охлаждая или нагревая, гидрострелка помогает котлу справиться с уравновешиванием термодинамики, чтобы продолжить работу.

Поток на первичном контуре объёмнее, чем расход теплоносителя

Как уже рассказывалось выше, в случае, если горячий поток слишком сильно разогрет для вхождения в котёл, то через гидрострелку он попадает в систему, гарантирующую разделение потока на две части, вторая будет охлаждаться и уйдёт в систему отопления вместе с холодной водой или паром, а горячая часть сильно сократиться и перестанет представлять угрозу для и так горячего котла.

Полезное видео

Посмотрите видео, в котором рассказывается, как именно изготовить гидрострелку своими руками.

Актуальность гидрострелки

Такая маленькая, но такая необходимая вещь должна быть в каждом доме, особенно загородном, потому что скачки температур и давления в мегаполисах и близлежащих районах сильно скачут из-за огромного количества людей, которые ими пользуются индивидуально.

Например, сосед снизу захотел выкрутить батарею на максимум, а сосед сверху хочет закаляться дома. Без гидрострелки не обойтись.

Скачок температур, выходящих из первого контура, оказывает влияние на весь котёл, поэтому покупайте гидрострелки и обезопасьте свою жизнь от глупых соседей и случайных домашних катаклизмов.

Гидрострелка принцип работы и предназначение

ТД ВиКо Статья описывает конструкционные особенности и назначение гидрострелки для систем отопления. Здесь Вы узнаете, что гидрострелка не только нужна для смешивания подающей и обратной линий системы отопления, но и для удаления кислорода из системы, снижения нагрузки на котел и не только.

Пролог.

Системы отопления 21 века далеко шагнули вперед, с времен, когда помещение отапливали печками «буржуйками» с использованием самотечной системы отопления. В наши дни систему отопления дома можно собрать минимум в 3-5 вариантах, которые могут отличаться не только ценовой категорией и энергозатратами, но и экономичностью. Компания «ТД ВиКо» предлагает рассмотреть один из элементов системы отопления — «гидрострелку». Все мы при планировании системы отопления хотим получить комфортность и безотказность работы системы отопления. Потому, как многие сложности возможно избежать на этапе планирования и монтажа системы отопления.

Данный очерк Вам расскажет принцип работы и назначение гидравлического разделителя (гидрострелки) в системе отопления, а также положительные и отрицательные моменты в применении данного устройства.

Гидравлический тепло-разделитель — необходим для осуществления гидродинамической балансировки в системе отопления. Это довольно простое устройство, но в тоже время имеет довольно высокое значение в системе отопления. Гидрострелка при отоплении защищает от возможного теплового удара чугунные теплообменники котлов. В некоторых случаях производители отопительных приборов предусматривают обязательное применение гидрострелки в системе отопления с целью сохранения гарантии на котел. Так как в ряде случаев при резком поступлении в теплообменник котла холодного теплоносителя из «обратной», может произойти тепловой удар, в результате которого повредиться теплообменник котла.

Тепловой удар может быть вызван: первым запуском котла, проведением ремонтных работ системы отопления, с параллельным отключением насосов, при автоматических отключениях дополнительных контуров (теплый пол, бойлера горячей воды и др.).

Данное устройство желательно применять при многоконтурных системах отопления, с его помощью производится балансирование гидродинамических параметров. Гидравлический тепло-разделитель дает возможность со 100% вероятностью исключить взаимное влияние между различными контурами и обеспечивает их стабильную работу на необходимых режимах.

Гидрострелка в системе отопления, при правильном расчете ее гидравлических параметров, выполняет и дополнительную функцию – производит очистку теплоносителя от всевозможных примесей (например, ржавчина и песок). Также с помощью гидравлического разделителя из теплоносителя удаляется растворенный в нем воздух, что замедляет окисление металлических деталей. Все это значительно увеличивает срок службы отопительного оборудования (циркуляционные насосы, запорная арматура, всевозможные датчики, радиаторы отопления, теплообменник котла и прочее оборудование).

Давайте рассмотрим плюсы установки «гидрострелки«:

· возможность установки и параллельной работы двух и более котлов, например, котла на дровах и электрического котла;

· установку настенного котла и монтаж нескольких контуров отопления. Типичный случай: настенный одноконтурный котел (со встроенным циркуляционным насосом), контур радиаторов (или несколько контуров), контура теплого пола, установку бойлера косвенного нагрева;

· установка напольного газового котла с чугунным теплообменником без необходимости контроля за температурой обратной линии. Это является важным фактором, так как материал теплообменника котла — чугун, и если дельта перепада температур подающей линии отопления и обратной линии слишком высока (более 20С), задняя секция котла может быть повреждена из-за температурных расширений чугуна;

· применение гидравлического разделителя автоматически балансирует разную нагрузку расхода теплоносителя по всем контурам отопления, снижая риск неверного подбора насосов.

· большим плюсом применения гидравлического разделителя является постоянная циркуляция теплоносителя внутри котлового контура, независимо от работы насосов системы отопления, это снижает тепловые удары при работе котла, так как постоянная циркуляция снижает риск перегрева теплообменника, особенно у настенных котлов. Что значительно улучшает режим работы котла.

Главное правило суммарный расход котловых насосов должен быть больше, чем суммарный расход насосов на контурах отопления.

Что касается минусов применения гидравлического разделителя, то их не так много, но рассмотреть их необходимо:

· небольшие финансовые затраты на применение гидрострелки, в связи с удорожанием конструкции системы отопления.

· самодельную гидрострелку не желательно применять, либо необходимо точно и правильно произвести ее расчет, что потребует знаний в гидродинамике.

· стоимость работы по монтажу гидравлического разделителя, является незначительной величиной.

Типовая схема без гидрострелки показана на рисунке 1:

На рисунке представлено:

1) два котла — источники тепла которые могут работать как по очереди, так и одновременно. Каждый котел снабжен циркуляционным насосом (КН1 и КН2);

2) коллектор на четыре контура системы отопления (Зоны 1-3 и контур бойлера), первый контур без циркуляционного насоса, второй — с циркуляционным насосом (Н2), третий контур с трехходовым краном и насосом (Н3, контур теплых полов), четвертый контур водонагревателя (с насосом Н4), для нагрева бытовой горячей воды.

3) Данная система проста в понимании, насосы котлов КН1 и КН2 могут работать одновременно (или не одновременно) и подают нагретый теплоноситель от котлов в систему отопления. Далее горячий теплоноситель попадает в коллектор, а затем в контура на коллекторе, откуда с помощью насосов поступает в соответствующие зоны, при включении насоса бойлера и на бойлер. При этом все насосы включаются только тогда, когда этого требует режим работы системы: если требуется нагревать горячую воду включится насос Н4, в это время может включится любой из насосов Н2 или Н3.

Минусы и особенности работы такой системы:

I. Ввиду того, что насосы могут работать независимо друг от друга, из-за этого постоянно меняется расход через контура и коллектор;

II. Меняется постоянно перепад давления dP между подающей и обратной линиями коллектора, что приводит к постоянному изменению сопротивления, которое вынуждены преодолевать насосы Н2 — Н4. При этом насосы работают в неоптимальном режиме, с перерасходом электроэнергии и могут в кратчайшие сроки выйти из строя;

III. Из-за того, что каждый насос включается/выключается по собственному режиму, система никогда не будет работать в каком-то определенном запроектированном режиме, заложить при монтаже оптимальный режим невозможно;

IV. В определенный момент возможно отключение всех насосов (когда нет необходимости прогревать дом). В результате теплообменники котлов могут нагреться до критической температуры быстро, что сокращает ресурс теплообменника котла. А также при включении насосов, остывший теплоноситель поступает в обратную линию котлов. Из-за разницы температур подачи котла (высокая температура) и обратной линии (холодная, остывшая в системе отопления, так как насосы были выключены) возможно разрушение чугунных теплообменников котлов и образование гидроударов;

В случае, при котором контур «зона 2» имеет большую тепловую мощность, требуется установка более мощного насоса Н2, при работе этот насос (с высоким расходом) заберет большую часть теплоносителя, остальные насосы на контурах «зона 1», «зона 3» и контур водонагревателя вынуждены работать в неоптимальном режиме, преодолевая работу мощного насоса Н2, при этом данные контура будут недополучать горячего теплоносителя.

Поэтому подбор насосов КН1 и КН2 и насосов в остальных зонах, становится крайне затруднен (так как нет постоянного расчетного режима работы контуров отопления), практически, подобрать напор и расход этих насосов, чтобы суммарный напор КН1 и КН2 был выше dР, невозможно, так как насосы зон 2-4 будут работать не постоянно и напор и расход будет постоянно меняться.

Чтобы избежать сложности с подбором насосов и вывести систему на оптимальный режим работы, применяют гидравлический разделитель (гидрострелку), который уравновешивает работу системы, поддерживает постоянные расходы в котловом контуре и контурах системы отопления.

Типовая схема с гидрострелкой показана на рисунке 2 ниже:

Система практически не меняется. Добавляется гидравлический разделитель между котлами (источниками тепла) и системой отопления с коллектором.

Принцип работы гидрострелки.

Гидрострелка отделяет котловые контура от контуров потребителей, которые подключаются к коллектору (контура радиаторные, теплые полы, водонагреватели и тд.). Благодаря конструкции гидрострелки разница перепадов давления между подающей линией и обратной линией системы отопления к котлам практически равна нулю.

dP — будет неизменно и постоянно, независимо от включения насосов котлов КН1 и КН2, насосов контуров отопления Н1 — Н4.

Постоянно работающий насос КН1 и Кн2 обеспечивает постоянный расход теплоносителя через котел, это снижает разницу температуры теплоносителя выходящего из котла и приходящего обратно, вдобавок снижает риск разрушения чугунного теплообменника котла практически до нуля (0,001%).

В случае применения настенного котла — постоянный расход через проточный теплообменник, не дает перегреваться теплообменнику и увеличивает срок его службы.

Работа гидрострелки в разных режимах.

Существует три основных режима, в которых работает гидравлический разделитель. В зависимости от включения и выключения потребителей системы отопления изменяется и режим работы гидрострелки или гидрострелки модульного типа (гидрострелка + коллектор). Итак, что происходит после запуска? После запуска системы отопления, пока теплоноситель не набрал необходимую температуру – жидкость циркулирует по малому кругу и весь поток движется вниз по гидрострелке.

После того как температура теплоносителя выйдет на необходимый рабочий режим гидравлического разделителя, во вторичный контур отопления, с равномерным разбором, при уравнении входящих и исходящих потоков, гидрострелка работает как воздухо-отводчик и очищает теплоноситель от грязи.

Заметим, что полного равенства между двумя потоками достичь практически не возможно, отсюда и следует 100 процентная целесообразность установки гидрострелки.

Нагрев помещение автоматика регулирует проток теплоносителя во вторичном контуре, например в случае достижении определенной температуры ГВС, происходит отключение насоса в данном контуре или же, если термоголовки радиаторов уменьшают проток теплоносителя, что в свою очередь увеличивает гидравлические сопротивления в контуре отопления, отслеживание которого осуществляется адаптивным насосом — таким образом, подстраиваясь под это и уменьшая свою производительность, как следствие уменьшается общий поток Q2. В результате разница между двумя потоками (первичным и вторичным) уходит вверх по гидрострелке. Если бы гидрострелка не была установлена, то возникли бы значительные гидравлические перекосы в системе отопления, и как результат выход из строя отопительного оборудования (насос, теплообменник). Что будет, если циркуляционные насосы потребителей останавливаются, тогда первичный контур системы отопления переходит в 3 режим.

На рисунках 3-5 представлены эти режимы:

Суммарный расход насосов котлов равен суммарному расходу насосов системы отопления. Этот режим достигается редко. В этом случае весь теплоноситель, нагреваемый котлом попадает в систему отопления к потребителям.

Суммарный расход насоса котла меньше, суммарного расхода насосов контуров отопления. Этот режим возможен, когда котел не справляется с нагрузкой. В таком случае котел работает в максимальном режиме и постоянно подогревает теплоноситель.

При наличии нескольких котлов суммарный расход насосов котлов меньше, суммарного расхода насосов контуров отопления. В таком режиме один из нескольких котлов и его насос выключается, так как хватает работы одного котла, при этом необходимый теплоноситель насосы контуров отопления через гидрострелку забирают из обратной трубы отопления. Тем самым расход в котловом контуре остается постоянным, соответствующим необходимой величине для работы котла.

Суммарный расход контуров отопления меньше расхода обеспечиваемого насосами котлов. Наиболее часто встречающийся режим, при котором насосы котлов подобраны верно и имеют чуть больший расход, чем требуется системе отопления. В этом режиме обеспечиваются все необходимые условия для работы системы отопления в экономичном режиме котла. Гидрострелка в таком варианте играет защитную роль котлов, так как подмес горячего теплоносителя в гидрострелке, создает минимальный перепад температур в обратной линии котла, а необходимое количество теплоносителя поступает в контура отопления. Этот режим является самым оптимальным, таким образом его принимают при проектировании системы.

Мощность гидрострелки должна быть выше суммарной мощности применяемого котла.

Когда нужно применять гидрострелку:

· при применении котла со встроенным насосом и несколькими контурами системы отопления со своими насосами. В большинстве случаев это: настенный котел со встроенным насосом и несколькими контурами отопления (радиаторы, теплый пол, бойлер);

· применение чугунного котла или котлов, работающих в паре, с несколькими контурами отопления со своими насосами, в этом случае обеспечивается защита котлов от перепада температур и постоянный расход теплоносителя;

· применение прямых контуров отопления (режим включения/выключения насосов), без применения трехходовых смесительных клапанов

Источник https://ogon.guru/otoplenie/komponenti-sistemi/gidrostrelka/printsip-raboti.html

Источник https://www.td-viko74.ru/articles/22279/

Источник

Источник