Гидрострелка в системе отопления своими руками

Название устройству было дано из-за схожести с функциями железнодорожной стрелки, которая направляет составы по нужным направлениям. Гидрострелка же распределяет тепло по контурам (радиаторы отопления, бойлер горячего водоснабжения, тёплые полы) отопительной сети. Её также называют гидроразделителем.

Подробный обзор

Функционал прибора

Если собственник не знает, для чего нужна гидрострелка в системе отопления, то ему будет полезна информация, освещенная в данном разделе.

В широком понимании гидроразделитель в системе отопления позволяет устранить все перепады расхода теплоносителя и скачки давления.

Установка прибора позволяет повысить надежность системы в целом и предотвратить возникновение аварийных ситуаций. К примеру, гидравлический разделитель в системе отопления позволяет избежать термоклина – угрозы, которая ведет к выходу из строя котла и может спровоцировать нарушение целостности контура.

Монтированная гидравлическая стрелка для систем отопления схема подключения которой разрабатывается теплотехниками, выполняет следующие функции:

  • гидродинамическая балансировка;
  • стабилизация давления при неравномерной подаче теплоносителя;
  • функция отстойника;
  • удаление воздуха из теплоносителя;
  • снижение нагрузки на котел и циркуляционное оборудование;
  • достижение стабильности в работе системы;
  • предотвращение «запирания» контуров.

Перечисленные выше функции позволяют избежать преждевременного износа системы отопления, предотвратить серьезные поломки котлов и протечки отопительных приборов, защитить металлические детали контура от окисления. В отличие от традиционных схем обогрева схема отопления с гидрострелкой и коллектором позволит добиться максимальной производительности и эффективности системы. Что такое коллектор отопления можно прочитать в нашей статье «Коллектор отопления: устройство оборудования и особенности монтажа».

В некоторых случаях, например, при использовании котлов с чугунным теплообменником, установка балансирующего прибора является обязательной. Рекомендуется использовать гидравлический разделитель и людям, которые пользуются дорогими отопительными приборами, находящимися на гарантии от производителя для минимизации риска их поломки.

Принцип работы

Работа гидрострелки основана на принципе снижения скорости теплоносителя (до 9 раз) при прохождении через трубу большего, чем у подводящих патрубков, диаметра. Это приводит к образованию буферной зоны разделяющей котёл и отопительную сеть. Поэтому насосы с разной производительностью при работе не влияют друг на друга.

Отопительная система с гидрострелкой может работать в одном из 3 режимов:

  1. Если расходы через котёл и теплосеть одинаковы теплоноситель протекает через гидроразделитель по горизонтали без вертикального перемещения. Однако такой режим работы разветвлённой системы скорее исключение, чем правило. При малейшем изменении условий работы оборудования равновесие нарушается.
  2. При недостаточной производительности насоса котла может возникнуть ситуация когда расход в теплосети станет больше чем объём теплоносителя перекачиваемого по малому контуру. Это происходит в периоды одновременного максимального расхода во всех контурах. Баланс системы не нарушится, так как в гидрострелке образуется вертикальный поток из обратной в подающую линию. Одновременно будет подмешиваться горячий теплоноситель из малого контура. Однако следует учитывать, что при таком режиме котлу приходится работать с максимальной нагрузкой, что приводит к сокращению строка службы.
  3. Когда расчет и монтаж отопления выполнены правильно насос котла перекачивает теплоносителя больше чем суммарный расход теплосети. Избыток объёма через гидрострелку по обратной линии отводится в котёл, поэтому система остаётся стабильной при любых изменениях. За счёт повышения температуры обратки снижается нагрузка на котёл.

Устройство гидравлического разделителя

Конструктивно устройство гидрострелки не отличается сложностью. Изделия могут быть разного размера, формы, но все исполняют роль буфера для разделения теплового потока. Выглядит прибор как герметичный цилиндр, оснащенный патрубками. Стандартное расположение вертикальное, но можно сделать горизонтальную гидрострелку, объединить в одном устройстве разделитель и коллектор – тут все на усмотрение мастера.

На заметку! При вертикальном расположении быстрее стравливается воздух, оседают тонкие и тяжелые примеси.

Материалом изготовления модели может быть металл, полипропилен или медные трубы. При сборке конструкции важно соблюсти правило «трех диаметров» – это габариты внутреннего туннеля без толщины стенок.

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.

Читайте также:  Смокер гриль своими руками

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.

Гидрострелка: принцип работы, назначение и расчеты, выбор готового устройства

Время чтения: 5 минут Нет времени?

Отправим материал вам на e-mail

С помощью специальных дополнительных устройств можно модернизировать старую систему отопления и внести своевременно корректировки в новый проект. Если знать, как устроена гидрострелка, принцип работы, назначение и расчеты, будет проще решить соответствующие задачи на практике. Эти сведения пригодятся также при выборе готового изделия фабричного производства в торговой сети.

С помощью этого узла улучшают базовые параметры системы теплоснабжения

Как сделать гидрострелку своими руками

Чертежи гидрострелок легко можно сделать самому, но перед этим необходимо высчитать её размеры. И основным, от которого пойдут все остальные, является диаметр трубы. Вычисляется он по формуле: D=49*√W: Δt

  • W – мощность котла.
  • Δt – разность температур.

Дальше, как уже и говорилось, пляшем от полученного размера диаметра. Длина трубы под гидрострелку должна быть равной не меньше шести диаметров, а между патрубками 2-3 диаметра. Получив все эти цифры можно смело рисовать схемы и чертежи, по которым и будем собирать прибор.

  • Теперь следует подобрать саму трубу. Идеальным вариантом будет труба из нержавейки, но она требует особых навыков сварочного дела. Поэтому можно взять и простую металлическую трубу с толщиной стенки не меньше 4 мм.
  • Согласно схеме в ней сверлится нужное количество отверстий. Одно для подключения к котлу, остальные на подачу теплоносителя на контуры.
  • Сверху приваривается заглушка с отверстием под воздушный клапан.
  • Снизу заглушка с отверстием под сливной кран.
  • В боковые отверстия ввариваются резьбы, к которым впоследствии подсоединяются трубы.
  • Для того чтобы выявить наличие трещин или некачественных сварочных швов внутрь заливают воду и проверяют на наличие протечек.
  • Внешняя обработка включает в себя шлифовку сварочных швов и покраску.

Осталось вмонтировать гидрострелку в систему отопления, ещё раз проверить все стыки и соединения, залить внутрь воду и запустить нагревательный котёл.

Расчет гидрострелки

Расчет гидравлического распределителя выполняют по формуле D для учета максимального режима по заводским параметрам котла:

D = 3*d=1000* √ (4*Q)/(π *3600*ω)=18.8*√G/ ω,мм

Расчет диаметра гидрострелки с учетом проектной тепловой мощности котлоагрегата и разности температур на прямой и обратке:.

D = 3*d=1000* √ (4*P)/(π *C* ∆T*ω)=17.4*√G/(ω* ∆T),мм

Диаметр патрубка гидрострелки для входящего теплоносителя:

d = √ (4*Q)/(π*V), мм

Где:

  • D — Д корпуса распределителя, мм;
  • D — Д входного патрубка, мм;
  • P — проектная теплопроизводительность напольного котла, кВт;
  • G — наибольший расход теплоносителя через распределитель, м3/час;
  • C — теплоемкость воды, Вт/(кг*C);
  • V — скорость воды через КО, м/с;
  • Q — расчетный часовой расход воды в КО, м3/ч.

Как подобрать параметры

Подбирается гидравлический разделитель с учетом максимально возможной скорости потока теплоносителя. Дело в том, что при высокой скорости движения жидкости по трубам она начинает шуметь. Чтобы не было этого эффекта, максимальная скорость принимается равной 0,2 м/с.

Параметры, нужные для гидроразделителя

По максимальному потоку теплоносителя

Чтобы рассчитать диаметр гидрострелки по этому методу, единственное, что нужно знать — это максимальный поток теплоносителя, который возможен в системе и диаметр патрубков. С патрубками все просто — вы же знаете, какой трубой будете делать разводку. Максимальный поток, который может обеспечить котел, мы знаем (есть в технических характеристиках), а расход по контурам зависит от их размера/объема и определяется при подборе контурных насосов. Расход на все контуры складывается, сравнивается с мощностью котлового насоса. Большая величина подставляется в формулу для расчета объема гидрострелки.

Читайте также:  Декоративная отделка камина

Формула расчета диаметра гидравлического разделителя для системы отопления в зависимости от максимального потока теплоносителя

Приведем пример. Пусть максимальный расход в системе 7,6 куб/час. Допустимая максимальная скорость берется стандартная — 0,2 м/с, диаметр патрубков 6,3 см (трубы на 2,5 дюйма). В этом случае получаем: 18,9 * √ 7,6/0,2 = 18,9 * √38 = 18,9 * 6,16 = 116,424 мм. Если округлить, получаем, что диаметр гидрострелки должен быть 116 мм.

По максимальной мощности котла

Второй способ — подбор гидравлической стрелки по мощности котла. Оценка будет приблизительной, но ей можно доверять. Нужна будет мощность котла и разница температур теплоносителя в подающем и обратном трубопроводе.

Расчет гидрострелки по мощности котла

Расчет также несложный. Пусть максимальная мощность котла — 50 кВт, дельта температур — 10°C, диаметры патрубков такие же — 6,3 см. Подставив цифры, получаем — 18,9 * √ 50 / 0,2 * 10 = 18,9 * √ 25 = 18,9* 5 = 94,5 мм. Округлив, получаем диаметр гидрострелки 95 мм.

Как найти длину гидрострелки

С диаметром гидроразделителя для отопления определились, но надо знать еще и длину. Ее подбирают в зависимости от диаметра подключаемых патрубков. Есть два вида гидрострелок для отопления — с отводами, расположенными один напротив другого и с чередующимися патрубками (располагаются со сдвигом один относительно другого).

Определяем длину гидрострелки из круглой трубы

Рассчитать длину в этом случае легко — в первом случае это 12d, во втором — 13d. Для средних систем можно и диаметр подобрать в зависимости от патрубков — 3*d. Как видите, ничего сложного. Рассчитать можно самостоятельно.

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.

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 в 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 автовоздушник.

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.

Читайте также:  Как сделать смесь для кладки печи из кирпича

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.

Детальное рассмотрение принципа работы и назначения

Как было сказано выше, гидравлический разделитель позволяет уберечь чугунный теплообменик котла от тепловых ударов. Теплоудар может случиться при первичном запуске котла и последующем обслуживании, так как в этот период отключается циркулярный насос и подача горячей воды. Кроме этого, гидрострелка предохраняет котел при автоматическом отбое контура или теплых полов. Некоторые производители котлов ставят гидравлический разделитель, как обязательное оборудование, иначе сдать по гарантии его, в случае поломки, будет невозможно. Особенно это касается чугунных теплообменников. При разнице температур на входе и выходе, чугун просто развалится.

Гидрострелки используют в многоконтурных системах. Они могут влиять друг на друга, тем самым подавляя мощность. Разделитель позволяет сделать давление ровным, при разных расходах на разных контурах.

При максимально точном расчете размеров гидроразделителя, он может служить отстойником. В теплоносителе скапливается различный шлак, накипь и ржавчина, что сильно уменьшает срок службы забойной арматуры, насосов и так далее.

Стрелка может забирать воздух из теплоносителя, который там скапливается.

И для того, чтобы лучше понять причины, по которым стоит устанавливать гидравлический разделитель, нужно углубиться в принцип работы.

1. Сразу после окончания установки автономной системы отопления, она заполняется холодной водой.

2. После включения котла, система начинает запускать насосное оборудование и горелку для нагрева, но так, как заданная температура еще не была достигнута, вторичный контур не включается. Поток движется только по первому контуру, вниз по гидрострелке.

3. После достижение заданной температуры, вторичный контур начинает забирать равносильный первичному, поток. При условии, у обоих контуров будет поток равнозначный, гидроразделитель работает исключительно, как фильтр. В нем скапливается грязь, мазут, шлак – это нормально. Но проблема в том, что добиться равнозначного потока в обоих практически нереально.

4. После того, как вода достигает заданной температуры, насос отключается. И в случае перегрева воды на определенной стороне ( солнечной, например ), головки радиаторы закрывают поток из-за повышенной температуры. Вследствие этого, адаптивный механизм насоса пускает воду вверх по гидравлическому разделителю и с системой отопления ничего не случается. Без гидрострелки, минимум сгорит насосное оборудование.

5. При перебое, когда автоматика насоса отключает водяной поток основного контура, вода так же стремиться вверх по гидроразделителю, но это редкий случай.

Советы и рекомендации

Мы уже знаем, для чего используется гидрострелка, в каких системах автономного отопления ее рекомендовано применять, какими параметрами должен обладать прибор. Но несмотря на это, после установки гидравлического разделителя возникает множество вопросов. В этом разделе нашего обзора мы приведем несколько рекомендаций и ответов на часто возникающие вопросы по поводу функционирования данного устройства и сбоев в работе системы отопления.

Почему температура теплоносителя после гидрострелки меньше, чем на входе?

В разных контурах расход теплоносителя отличается. В гидравлическом разделителе наблюдается высокая температура, но туда поступает холодный теплоноситель, потому что остывший теплоноситель расходуется больше горячего.

Почему в гидрострелке небольшая вертикальная скорость?

Наличие мусора в системе отопления скорее правило, чем исключение. Ржавчина, песок и другие мелкие частицы являются главной причиной низкой вертикальной скорости, но через определенный промежуток времени сор мелкой фракции оседает на распределителе. Учтите, что невысокая скорость в гидрораспределителе способствует естественной конвекции теплоносителя. Это означает, что холодная жидкость поступает вниз, в то время как горячая поднимается вверх. Такой эффект способствует образованию необходимого давления и напора.

Для примера приведем систему теплого пола, в которой температура теплоносителя ниже, чем в бойлере косвенного давления, который требует большую температуру и напор, способствующий быстрому подогреву воды для системы горячего водоснабжения. Кроме этого, низкая скорость в гидрострелке понижает гидравлическое сопротивление, а также отводит пузырьки воздуха.

Можно ли устанавливать гидроразделитель под прямым углом?

Если с температурой теплоносителя и вертикальной скоростью в гидравлическом распределителе нет проблем, то устройство можно монтировать и под таким углом.

Советы и рекомендации

Важен ли объем гидрострелки?

Этот параметр имеет большое значение. Особенно стоит обратить внимание на объем гидрострелки, если в системе автономного отопления будет использоваться твердотопливный котел, так как его работа отличается нестабильным давлением и большими его перепадами.

Подводя итоги можно сделать вывод, что гидравлический разделитель – очень важная составляющая в автономной системе отопления. Но, несмотря на это, гидрострелка не является обязательным прибором, и во многих случаях можно обойтись без нее.

Советы и рекомендации

Цена на изделие достаточно высока, поэтому многие умельцы изготавливают ее самостоятельно. Если вы обладаете навыками сварки или у вас есть паяльник для пластиковых труб с насадками разного диаметра, то с использованием расчетных формул, приведенных в статье, вы без труда соорудите качественный гидрораспределитель.

Используя вышеизложенную информацию, вы сможете подобрать подходящее устройство именно для вашей системы отопления, учитывая ее технические характеристики и параметры.

Это позволит сэкономить средства и обеспечить стабильную работу всех отопительных приборов: радиаторов, конвекторов, водонагревательных бойлеров, системы теплых полов без падения температуры теплоносителя в них.

Советы и рекомендации

Подробнее о выборе и целесообразности использования гидрострелки в системе отопления можно узнать из этого видео.

Используемые источники:

Советы и рекомендации