Гидрострелка для отопления – что это такое, принцип работы, зачем нужна, выбор параметров, подключение

Назад

Опубликовано: 13.05.2020

Время на чтение: 6 мин

0

6691

Современные схемы теплоснабжения имеют разветвленную тепловую сеть, с несколькими контурами нагрева. При хорошей тепловой эффективности таких систем, возникают серьезные гидравлические проблемы. Из-за больших сопротивлений в сети, греющая вода не всегда правильно распределяется по контурам, что вызывает разбалансировку системы.

Выровнять ситуацию сможет правильная обвязка котла с гидрострелкой. Такой распределитель теплоносителя надежно функционирует в трех схемах обвязки и может устанавливаться в любом положении

• 1 Что такое гидрострелка
• 2 Назначение гидравлической стрелки 2.1 В каком случае без нее не обойтись
• 2.2 Режимы работы

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Попросту схему работы гидравлической стрелки можно представить следующим образом. Буквами К, Н и А обозначим котёл, циркуляционный насос и теплоноситель соответственно. Теплоноситель двигается по трубам подачи (обозначим их красными линиями) и «обработки» (синими линиями). На этом схема будет готова.

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.

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.

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.

Виды гидроразделителей

Можно выделить конструкции гидрораспределителей, в зависимости от количества патрубков:

1. Гидрострелка обеспечивает 2 контура (имеет 4 патрубка);
2. Гидрострелка серии KV имеет на одной стороне 2 патрубка, а на противоположной по 8 или 10 выходных отверстий;
3. Коллекторная гидрострелка (имеет на обеих сторонах множество патрубков), даёт возможность создать от каждого патрубка отдельную ветку отопления, подключить к каждой ветке свой циркуляционный насос.

Коллектор нержавеющий кольцевой на три контура

Также расположение патрубков относительно друг друга может быть:

1. На одной оси.
2. Со сдвигом, когда выход находится ниже входа (вид чередующихся патрубков).

Во втором случае, у теплоносителя немного снижается скорость движения, что даёт лучшую очистку от примесей и воздуха. В первом же варианте поток разгоняется сильнее, но частицы могут проскакивать во второй контур.

Различают приборы по мощности и объёму. Подобрать нужный для себя не составит труда, если есть данные о характеристиках котла.

Чаще всего твердотопливные котлы устанавливают вынужденно, если отсутствует газ. Котел на твердом топливе с водяным контуром – наилучший вариант обогрева помещения при отсутствии централизованного отопления.

Как работает термостат для котла отопления и сколько стоит такой прибор, читайте тут.

Если ваш дом отапливается электрозависимыми приборами, нужно предусмотреть нюанс с возможным отключением света. Чтобы в одночасье не лишиться тепла, желательно приобрести бесперебойник для насоса отопления. Здесь https://microklimat.pro/otopitelnoe-oborudovanie/otopitelnye-pribory/besperebojnik-dlya-nasosa-otopleniya.html вы узнаете все об особенностях выбора прибора.

Принцип действия

Гидрострелка для отопления функционирует примерно также, как и стрелка железнодорожная.

Только в одном случае речь идет о распределении транспортных потоков, а в другом о распределении потоков теплоносителя – нагретой воды в системах отопления.

Действие данного устройства заключается в отделении первичного контура отопления ( котлового контура) от вторичного – собственно отопительного.

Конструкция с единственным коллектором отопления страдает многими недостатками. В частности при такой системе отопления отдельные компоненты отопительной системы оказывают друг на друга довольно сильное влияние, что не способствует их нормальной работе.

Для чего нужна гидрострелка в системе отопления

Гидрострелка – это деталь из обвязки котла, с помощью которой стабилизируют характеристики процесса циркуляции теплоносителя и нивелируют тепловые колебания в теплогенерирующем агрегате. Кроме того, гидрострелка может работать и как компенсатор, обеспечивающий независимость отопительных контуров.

В итоге растет КПД системы отопления, уменьшается расход топлива, облегчается работа теплогенерирующего агрегата и продлевая срок безаварийной эксплуатации всего оборудования.

Как работает гидрострелка?

Типовая гидравлическая стрелка представляет собой вертикально ориентированный цилиндр или прямоугольный параллелепипед с четырьмя рабочими отводами – по два сверху и снизу.

Причем центральная ось верхних отводов располагается вдоль одной линии или со смещением одного штуцера вверх. В свою очередь пара нижних отводов обустроена либо вдоль одной оси, либо со смещением вниз одного из штуцеров. К верхним отводам подключают напорную ветвь системы, а к нижним, соответственно, обратку.

Принцип работы гидрострелки

Кроме того в дно корпуса «стрелки» врезают штуцер с вентилем для слива теплоносителя из системы, а в крышку – штуцер с клапаном для удаления воздуха, который скапливается над водой (теплоносителем) и стравливается за счет давления в системе.

Устроенная подобным образом гидрострелка делит систему отопления на два контура:

• Малую ветвь, в которую входит «стрелка» и котел. Схема циркуляции: горизонтально от котла – вертикально по стрелке – горизонтально в котел.
• Большую ветвь, в которую входит котел, трубы, радиаторы и стрелка. Схема циркуляции: горизонтально от котла, сквозь стрелку, к батарее – вертикально по батарее – горизонтально от батареи, сквозь стрелку, к котлу.

Циркуляция по малому контуру осуществляется только в случае избытка тепла в системе. В этом случае излишне разогретый теплоноситель сбрасывается посредством стрелки в обратку, после чего контроллер температуры котла «гасит» топку.

При этом теплогенерирующий агрегат сможет включиться в работу системы только после понижения температуры теплоносителя до приемлемого уровня, открывающего большую ветвь циркуляции.

Движение теплоносителя по большой ветви – фактически всей разводке системы – осуществляется только в случае штатной работы котла, генерирующего «нужную» батареям порцию тепловой энергии.

Проще говоря: система отопления с гидрострелкой тратит минимум топлива и производит максимум тепловой энергии.

Как устроен гибрид гидрострелки и коллектора?

Такой гидродинамический терморегулятор можно сделать из любой типовой стрелки, заменив «правые» отводы на коллекторы. То есть напротив каждого «левого» штуцера, подключаемого к котлу, к корпусу приваривают не «правый» штуцер, а длинную трубу с множеством вертикальных отводов – коллектор системы отопления.

Гидравлическая стрелка

Теплоноситель поступает из котла в «стрелку», движется по ней в горизонтальном направлении и переходит в коллектор лучевой разводки, распределяясь по множеству контуров системы отопления. Причем каждый напорный патрубок на «выходе» из стрелки-коллектора комплектуется своим насосом, обеспечивающим циркуляцию теплоносителя в конкретном контуре разводки.

В итоге коллектор отопления с гидрострелкой регулирует не только температуру теплоносителя, но и направление циркуляции, выравнивая давление между ветвями системы. Причем строительство такого гибрида оправдано лишь в случае экономии места в котельной. Поскольку тривиальное подключение пары коллекторов к типовой стрелке с четырьмя патрубками даст тот же эффект.

Как выбрать гидродинамический терморазделитель?

Относительно низкая цена гидрострелки для отопления нивелирует саму идею строительства этого узла своими руками.

Поэтому большинство домовладельцев предпочитают «заводские» стрелки кустарным самоделкам, выбирая гидродинамический терморегулятор по следующим параметрам:

• Тепловой мощности котла.
• Объему теплоносителя в системе.

Эти параметры должны соответствовать «паспортным» данным гидрострелки, то есть сама процедура выбора выглядит следующим образом:

• Узнаем тепловую мощность котла (по паспорту агрегата) и объем воды в системе (по метражу труб и габаритам котла и батарей).
• Идем в магазин и покупаем стрелку, подходящую под объем и мощность.

https://youtube.com/watch?v=sLsOysrbhb8

Также советуем посмотреть:

• Пленочный теплый пол с инфракрасным излучением
• Альтернативные источники отопления для частного дома — что выбрать?
• Для чего нужен байпас в системе отопления?
• Гофрированные нержавеющие трубы для отопления

Конкретный пример дисбаланса в отопительном контуре

Пусть у нас имеется схема отопления на 4 контура, объединенных общим коллектором, и столько же зональных насосов, обеспечивающих подачу воды к зонам ее потребления.

При изменении количества зональных насосов или их характеристик, система будет неизбежно сталкиваться с последствиями взаимовлияния каждого из насосов на все остальные.

Это будет проявляться:

• в падении производительности каждого из насосов;
• в поломках и преждевременном износе оборудования при сильных перепадах давления;
• в отличающемся от нормы режиме эксплуатации всей системы. Общем снижении ее эффективности, неэкономичности и разбалансированности;
• в перегреве радиаторов, температура которых оказывается выше нормы даже при отключении насосов входящих в данный конкретный контур;
• в повышенной вероятности возникновения тепловых ударов, а также в других проблемах, решать которые предназначен коллектор с гидрострелкой.

Статью об изготовлении гидрострелки для отопления своими руками читайте здесь.

Где купить?

Здесь производят гидравлические распределители из высокоуглеродистой стали толщиной 3 мм.

Простые приборы с 4 патрубками стоят от 3,1 тыс. руб. (до 50 кВт). Аналогичное устройство до 100 кВт будет стоить почти 4 тыс. руб.

Есть модели, совмещённые с коллектором. Такой комплект на три контура обойдётся в 6,8 тыс. руб. Пятиконтурный – 9,3 тыс. руб. Среди продукции есть и мощное котельное оборудование. Например, стрелка DN100, рассчитана на работу до 500 кВт будет стоить 25 тыс. руб.

Связаться с организацией можно по телефону +7 913-953-16-80.

Многие другие производители также занимаются выпуском гидрораспределительного оборудования (только цены значительно выше):

• итальянская фирма Immergas;
• Аристон;
• Meibes и другие.

Необходимость применения

Приведем несколько примеров систем отопления, в которых монтаж гидравлического разделителя (другое название гидрострелки) представляется обоснованным:

1. При наличии в системе нескольких котлов. В качестве варианта можно привести пример отопительной системы с двумя котлами: одним — напольным, а другим — настенным. Причем необходимость использовать гидрострелку не зависит от конструкции и принципа действия котлов – главное, что их несколько.
2. В сложных отопительных системах с одним (или несколькими) котлом, но с несколькими зонами потребления. Допустим, вода в системе распределяется между системой типа «теплый пол», контуром бойлера и несколькими радиаторами отопления. И в этом случае без гидрострелки не обойтись.
3. В простых системах, не отвечающих указанным выше критериям, гидравлический разделитель можно не устанавливать.

Популярные производители

Компаний, занимающихся производством гидравлических разделителей для отопительных сетей, не так мало, как может показаться на первый взгляд. Однако сегодня мы ознакомимся с продукцией всего двух компаний, GIDRUSS и ООО «Атом», так как они считаются самыми популярными.

Таблица. Характеристики гидравлических разделителей производства GIDRUSS.

Заметим также, что каждая гидрострелка для отопления из перечисленных выше выполняет еще и функции своего рода отстойника. Рабочая жидкость в данных устройствах очищается от разного рода механических примесей, благодаря чему заметно увеличивается эксплуатационный срок всех подвижных составляющих отопительной системы.