Для чего нужна гидрострелка: принцип работы, назначение и расчеты
В процессе эксплуатации индивидуальной системы отопления возникают проблемы, связанные с несоответствием объема потребления и производительностью котла. В некоторых режимах не исключено получение сигналов от датчиков температуры, которые повысят мощность до максимальных значений. При одновременном недостаточном потреблении носителя вторичным контуром чрезмерно возрастут тепловые нагрузки. Подобные ситуации повышают вероятность аварий.
При поломках понадобится помощь специалистов
Для описания другой ситуации необходимо предположить, что установленная техническим паспортом производительность котла составляет 50 л/мин. при том, что необходимо подключить радиаторы отопления с потреблением в два раза больше. Увеличить так сильно мощность без чрезмерных нагрузок на оборудование не получится.
Следующая проблема – это взаимное влияние разных видов потребителей (теплых полов, внешнего бойлера, нескольких групп радиаторов). Для их нормального функционирования нужны разные объемы и температуры теплоносителя.
Решать подобные задачи с применением дополнительных датчиков и настроек можно. Но это приведет к значительному усложнению конструкции и снижению общего уровня надежности. На практике опытные специалисты рекомендуют применять элегантное инженерное решение, которое подробно рассмотрено в данной статье.
Принципы работы гидрострелок в системах отопления и основные функции
Основным назначением этого устройства является ограничение, а в идеальном варианте – исключение гидродинамического влияния разных контуров в системе отопления друг на друга. Для этого используют специальные емкости, которые вставляют в разрыв между двумя контурами.
Типичные гидрострелки в форме цилиндра и куба в разрезе
На этой картинке изображен схематически набор оборудования с двумя насосами и подключенными радиаторами.
Система с двумя контурами
Здесь Q1 и Q2 – это расходы воды в каждом контуре. При равенстве этих величин происходит перемещение жидкости по общему полному контуру, как показано на рисунке ниже.
Стандартное перемещение по общему контуру
Далее показано, как изменяется прохождение жидкости при нарушении равновесия в потреблении:
Расход в обратке больше, чем в подаче
Расход в подаче, больше чем в обратке
Чтобы получилась качественно выполняющая свои функции гидрострелка, принцип работы, назначение и расчеты согласуют особым образом. Необходимо создать последний вариант с медленным перемещением воды внутри устройства по направлению сверху вниз. Скорость этого процесса специалисты рекомендуют ограничить уровнем 0,09-0,12 м/ сек. Это поможет решить следующие задачи:
- В таких условиях механические загрязнения будут постепенно оседать на дне емкости. При оснащении ее специальным устройством, сборником, можно будет очищать систему при проведении регламентных работ.
- Медленная скорость позволит использовать гидрострелку для отбора жидкости в другие контуры с разными температурными градиентами.
- Она же пригодится для накопления в верней части корпуса пузырьков газа. Там можно установить автоматической устройство для удаления воздуха.
Схема применения гидрострелки в сложной системе отопления
Устройство гидрострелки отопления
На следующем снимке – стандартное изделие этой категории.
Установленный внизу вентиль предназначен для слива жидкости вместе с механическими примесями
Обратите внимание на специальное сужение в нижней части. В нем скапливаются загрязнения, не выносятся потоком жидкости далее в систему. Сверху вмонтирован автоматический клапан, выпускающий воздух
Сверху вмонтирован автоматический клапан, выпускающий воздух.
Гидрострелки при необходимости оснащают манометрами, вентилями и другими устройствами
Делаем своими руками
Процесс изготовления такого устройства непрост и для этого понадобиться наличие умения работать со сварочным аппаратом. Но стоит понимать, что провести монтаж такой системы будет стоить немалых денег, а также нужно заранее составить чертеж.
Чтобы провести такую работу понадобятся различные инструменты:
- сварочный аппарат, а также электроды (3 мм);
- молоток;
- болгарка;
- манометры.
Также будут необходимо подготовить и сами рабочие материалы:
- краны;
- трубы, имеющие прямоугольную форму;
- сгоны.
Этапы работы:
- Сначала берется коллектор, в котором согласно разметке прожигаются электродом отверстия.
- Далее на сгонах делается фаска примерно в 1 мм, используя сварку. Она проводится по кругу так, чтобы показатель катета находился в районе от 3 до 4 мм.
- После этого проводиться разметка коллекторных труб. Такая схема отопления, оборудованная гидрострелкой, будет предусматривать наличие в ней сразу трех контуров.
- Теперь на так называемой холодной стороне трубы необходимо сделать несколько отверстий по краям, а также три, которые должны находиться под соединяющими сгонами (два из них направлены в одну сторону, еще один в противоположную). А вот на «горячей» стороне нужно прожечь посередине только одно отверстие, но при этом еще три для соединяющих сгонов.
Что касается «горячей» трубы, то здесь сквозные и выпускающие отверстия должны находиться на одной оси. Непосредственно в два из них должны будут ввариваться выпускные патрубки, а вот в третьем будет сам выпускной сгон.
Обратите внимание: согласно формуле расчета гидроразделителя, скорость течения воды в нем должна быть очень маленькой, чтобы обеспечивалась зона пониженного давления. В случаях увеличения скорости, растет и давление.
Что касается холодной стороны, то здесь будут находиться два соединяющих сгона, а также один патрубок, проходящий через середину горячей трубы
Что касается холодной стороны, то здесь будут находиться два соединяющих сгона, а также один патрубок, проходящий через середину горячей трубы.
После предварительной сборки можно приступать к созданию отверстий под манометры. Последним шагом по самостоятельному изготовлению гидрострелки будет её испытание под рабочим давлением в 2 атмосферы. Для этого необходимо контролировать давление, после начала подачи воды в систему через штуцер сливного крана.
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.
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.
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.
Качество самодельного изделия может быть «не очень»
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.
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.
Как совмещается коллектор с гидрострелкой?
Для устройства системы отопления небольшого частного дома используется нагревательное оборудование со встроенным насосом. Если к котельному агрегату подсоединяются вторичные контуры, то требуется провести установку гидрострелки в системе отопления. Для подключения отопительных контуров построек с площадью, превышающей 150 м², используют специальные гребенки, а не обычный гидроразделитель, который в таком случае получится очень громоздким.
При устройстве отопительной магистрали сначала подключают гидрострелку, а потом распределительный коллектор. Это приспособление состоит из двух отдельных частей, соединенных перемычками. Количество парных патрубков будет таким же, как и число контуров, то есть для каждого контура понадобится по паре патрубков.
Благодаря распределительной гребенке ремонт и эксплуатация отопительных сетей упрощаются. Удобно и то, что запорная и регулирующая арматура расположены в одном месте. Коллектор имеет увеличенный диаметр, что способствует равномерному распределению теплоносителя по контурам.
Гидравлический модуль состоит из коллектора и гидроразделителя
Такая компактная конструкция не занимает много места, что очень важно в небольшой котельной
Для устройства обвязки используется несколько монтажных выпусков:
- в самом верху расположены выпуски для радиаторного высоконапорного контура;
- в нижней части установлены патрубки для подключения низконапорного контура обогрева полов;
- с одной боковой стороны (напротив гидрострелки) установлен теплообменник.
Между подающим и обратным коллектором вмонтирован балансировочный клапан. За счет наличия регулирующей арматуры можно настроить нужное давление теплоносителя на самом дальнем контуре и отрегулировать поток. Балансировочные клапаны позволяют более равномерно распределять потоки теплоносителя для удовлетворения спроса каждого контура.
Прежде чем самостоятельно сконструировать гидроразделитель, проводят необходимые расчеты, делают чертежи и схемы. Подобная работа под силу только мастеру, разбирающемуся в теплотехнике и имеющему необходимые навыки монтажных работ.
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
Для чего нужна гидрострелка принцип работы, назначение и расчеты
Многие системы теплоснабжения в частных домовладениях отличаются разбалансировкой. Гидрострелка позволяет разделить контур отопительного агрегата и вторичный контур отопительной системы. Это позволяет повысить качество и надежность системы.
Особенности работы устройства
Выбирая гидрострелку, нужно внимательно изучить принцип работы, назначение и расчеты, а также узнать достоинства прибора:
- разделитель необходим для гарантии выполнения технических характеристик;
- устройство поддерживает температурный и гидравлический баланс;
- параллельное подсоединение обеспечивает минимальные потери тепловой энергии, производительности и давления;
- защищает котел от теплового удара, а также выравнивает циркуляцию в контурах;
- позволяет сэкономить топливо и электроэнергию ;
- сохраняется постоянный объем воды;
- снижает гидравлическое сопротивление.
Функционирование прибора с четырех ходовым смесителем
Особенности работы гидрострелки позволяют нормализовать гидродинамические процессы в системе.
Полезная информация! Своевременное устранение примесей позволяет продлить срок службы счетчиков, отопительных приборов и вентилей.
Устройство гидрострелки отопления
Прежде, чем купить гидрострелку для отопления нужно разобраться в устройстве конструкции.
Внутреннее устройство современного оборудования
Гидроразделитель представляет собой вертикальный сосуд из труб большого диаметра со специальными заглушками по торцам. Размеры конструкции зависят от протяженности и объема контуров, а также от мощности. При этом металлический корпус устанавливается на опорные стойки, а изделия небольшого размера крепятся на кронштейнах.
Подсоединение к отопительному трубопроводу производится с помощью резьбы и фланцев. В качестве материала для гидрострелки применяется нержавеющая сталь, медь или полипропилен. При этом корпус обрабатывается антикоррозийным веществом.
Обратите внимание! Изделия из полимера используются в системе с котлом мощностью 14-35 кВт. Изготовление подобного прибора своими руками требует профессиональных навыков
Дополнительные функции оборудования
Принцип работы, назначение и расчеты гидрострелки можно узнать и выполнить самостоятельно. В новых моделях присутствуют функции сепаратора, разделителя и регулятора температуры. С помощью терморегулирующего клапана обеспечивается градиент температур для вторичных контуров. Устранение кислорода из теплоносителя позволяет уменьшить риск эрозии внутренних поверхностей оборудования. Удаление лишних частиц увеличивает срок службы рабочего колеса.
Внутри устройства есть перфорированные перегородки, которые делят внутренний объем пополам. При этом не создается дополнительное сопротивление.
На схеме показано устройство в разрезе
Полезная информация! Для сложного оборудования требуется датчик температуры, манометр и линия для запитки системы.
Принцип работы гидрострелки в системах отопления
От скоростного режима теплоносителя зависит выбор гидрострелки. При этом буферная зона отделяет отопительную цепь и котел отопления.
Существуют следующие схемы подключения гидрострелки:
нейтральная схема работы, при которой все параметры соответствуют расчетным значениям. При этом конструкция обладает достаточной суммарной мощностью;
Использование контура теплого пола
определенная схема применяется, если котел не обладает достаточной мощностью. При недостатке расхода требуется подмес охлажденного теплоносителя. При разнице температур срабатывают термодатчики;
Схема системы отопления
объем потока в первичном контуре больше, чем расходование теплоносителя в второстепенной цепи. При этом отопительный агрегат функционирует в оптимальном режиме. При отключении насосов во втором контуре теплоноситель перемещается через гидрострелку по первому контуру.
Вариант использования гидрострелки
Производительность циркуляционного насоса должна быть на 10 % больше, чем напор насосов во втором контуре.
Особенности работы системы
В данной таблице продемонстрированы некоторые модели и их стоимость.
