Гидрострелка для отопления принцип работы назначение и расчеты

Гидрострелка (гидравлический разделитель, гидроразделитель, бутылка, гидродинамический терморазделитель) используется в системах отопления при монтаже до и после котла для выравнивания температур и давления в системе. Считается, что при включении в систему гидрострелки котёл работает мягче и легче. Многие проектировщики утверждают, что гидрострелка необходима только при использовании в крупных котельных, начиная с 80 кВт.

Принцип работы и назначение гидрострелки

  1. Гидрострелка необходима для гидродинамической балансировки системы отопления и служит в качестве добавочного узла. Она дает возможность сберечь теплообменники котлов, сделанные из чугуна, от возможных тепловых ударов. Подобное может произойти во время первоначального пуска котла, проведения технических проверок или обслуживающих работ, которые сопровождаются обязательным отключением циркуляционного насоса отопления и горячего водоснабжения. Также, применение гидрострелки, предохранит целостность вашей системы отопления при автоматическом отключении контуров ГВС, теплового пола и др.. При монтировании отопительной системы в вашем доме для соблюдения гарантийных обязательств изготовителя на оборудование, установка гидрострелки, является обязательным условием. Требования эти являются обязательными для котлов, у которых теплообменник изготавливается из чугуна. Так как, при возникновении большой разницы температур между водой на выходе и входе, возможно разрушение чугуна из-за его природной хрупкости.
  2. Чтобы выровнять давление при неодинаковых расходах в основном контуре котла и сумарном потреблении вторичными контурами тепла. Гидроразделитель будет полезным в случае многоконтурных систем отопления (батареи отопительные, водонагреватель, горячий настил и другое). Соблюдая гидродинамические нормы, наше устройство дает возможность на 100% устранить воздействие друг на друга контуров и гарантировать их бесперебойную работу в заданных режимах.
  3. При правильном расчете размеров и гидромеханических параметров, гидрострелка будет выполнять функцию отстойника и убирать из теплоносителя механические образования, такие как ржавчина, шлам, накипь. Это значительно продлит время работы всех движущихся и трущихся элементов системы отопления, например насосов, запорной арматуры, счетчиков и датчиков.
  4. Гидроразделитель осуществляет важную роль удаления с теплоносителя, находящегося в нем воздуха. Это в существенной степени снизит количество окислившихся металлических деталей системы отопления.

Преимущества систем с гидрострелкой

  • Равномерность прогрева всех контуров и связанных с ними приборов, что позволяет эксплуатировать котел в наиболее благоприятном для него режиме, без лишней нагрузки. Это возможно благодаря тому, что в «разделителе» естественным образом происходит конвекция. Не вдаваясь в суть процесса, достаточно отметить, что теплоноситель с более высокой температурой направляется вверх, с менее – вниз. Следовательно, организовав грамотное подключение «петель» вторичного контура к гидрострелке, можно добиться оптимизации работы всей отопительной системы и котельного оборудования. К примеру, «горячую» воду направить к бойлеру, «холодную» – на теплые полы.
  • Как следствие – некоторая экономия на топливе, так как гидрострелка оптимизирует его расход.
  • Повышение КПД отопительного агрегата.
  • Более простое решение проблемы с ремонтом в отдельно взятой «петле». При установке в схему гидрострелки отключение любой из них не сказывается на работе всей системы.
  • Получение дополнительных «точек» выведения из нее воздуха и удаления шлаков. При большом протяжении линии – более чем актуально.

Минусы

Насколько они значимы, решать придется самостоятельно, но отметить стоит.

  • Гидрострелка монтируется только в системах с циркуляцией теплоносителя принудительного типа, то есть там, где есть водяной насос. Следовательно, такое устройство подходит не для всех котлов и схем.
  • При подключении дополнительных «ниток» (кроме основной, отопления) необходимо на каждой из них устанавливать отдельный насос.

Калькулятор расчета гидрострелки исходя из мощности котла

Такие устройства можно приобрести в готовом виде – их продают в специализированных магазинах. Опытному сварщику не составит особого труда изготовить его и самостоятельно. Главное – знать, каким параметрам должен отвечать гидравлический разделитель. В этом вопросе поможет калькулятор расчета гидрострелки исходя из мощности котла.

Несколько пояснений по проведению расчетов будут приведены ниже самого калькулятора.

Пояснения по проведению расчетов

Гидравлическая стрелка – это дополнительная емкость, как правило – вертикального расположения, чаще всего изготавливаемая из трубы (хотя встречаются и с прямоугольным сечением).

В нее в определенном порядке врезаны патрубки, идущие к котлу отопления и к контуру (контурам) теплообмена.

По сути, на этом участке происходит разделение «малого» контура котла и протяженных контуров отопления.

Обратите внимание

Типовые схемы гидрострелок: справа – простейшая, слева – с патрубками на несколько контуров теплообмена.

Читайте также:  Камин из кирпича своими руками — проекты, пошаговая инструкция

Очевидно, что основными параметрами будут являться диаметры самого разделителя и патрубков. Остальные параметры – вытекают их типовой схемы.

  • Данный калькулятор берет в основу расчетов мощность котла отопления.
  • Следующий параметр – скорость вертикального перемещения теплоносителя по гидрострелке. Чем она меньше, тем эффективнее теплоноситель очищается от шлама, от растворенных в нем газов, тем равномернее происходит смешивание горячего и остывшего потоков. Оптимальным считается показатель порядка 0,1 ÷ 0,2 м/с. В калькуляторе можно выбрать нужное значение.
  • И, наконец, важным параметром является планируемый режим работы системы отопления, то есть уровни температуры в трубе подачи из котла в трубе «обратки». Необходимые значения вводятся в калькулятор.

Формулу расчета приводить в данном случае нет смысла – она лежит в основе запрограммированного алгоритма вычисления. Результат покажет оптимальный диаметр самой гидрострелки и врезаемых в нее патрубков. С остальными линейными параметрами уже определиться несложно.

Что представляет собой гидрострелка для отопления?

Теперь чтобы скачать приложение от 1xBet на свой Андроид телефон достаточно перейти по ссылке и скачать APK файл. Больше нет необходимости искать официальный сайт букмекерской конторы.

Система отопления многоэтажного дома, схема с удаленными радиаторами оснащается насосами повышенной мощности и другими приборами, однако далеко не каждый насос справится с поддержанием циркуляции теплоносителя в нужном режиме. Недостаточность напора снижает функциональность котла, всех элементов сети, приводит к поломкам.

Наладить работу схемы монтажом циркуляционного насоса для каждого контура не получится, поскольку параметры давления и скорости циркуляции будут различаться. В итоге система потеряет баланс, прогрев в помещениях снизится. Для решения задачи котел должен выдавать необходимый объем теплоносителя, а каждый контур забирать воды только в требуемом объеме, коллектор в этом случае служит разделителем гидросистем. Для выделения из общего контура «малого котлового» потока и устанавливается гидравлическая стрелка (ГС) или гидроразделитель.

Важно! Гидрострелка разделяет поток теплоносителя, перенаправляет жидкость в нужные контуры. Устройство выглядит как резервуар круглой, прямоугольной формы с торцевыми заглушками. Гидравлический разделитель для отопления оснащен врезными патрубками, подключается к котлу.

Принцип работы гидрострелки

Принцип работы гидравлического разделителя в системе отопления основан на сохранении тепловой энергии за счет поддержания скорости потока. Проходя через устройство, теплоноситель не встречает сопротивления внутри корпуса, потому скорость остается прежней, теплопотери сведены к нулю.

На заметку! Буферная зона служит разделителем потребительской цепи и котла, что придает работе каждого насоса автономность без нарушения гидравлического баланса.

Поток жидкости проходит сквозь гидрострелку со скоростью 0,1–0,3 м/сек., насос придает теплоносителю скорость в 0,7– 0,9 м/сек. Интенсивность циркуляции гасится изменением направления и объема проходящей воды без снижения тепловых потерь в сети.

Рекомендуем к прочтению:Принцип работы геотермального отопления и теплового насоса

Режим работы

Гидравлическая стрелка для систем отопления может функционировать в трех режимах:

  1. Первый режим – создание условий равновесия. В этом случае расход котлового контура не различается от расхода всех контуров системы, подключенных к разделителю и коллектору. Вода не задерживается в буферной зоне, движение теплоносителя горизонтальное, температурный режим в патрубках подачи и обратки одинаковый. Режим применяется редко, ГС в работе практически не участвует.
  2. Второй необходим в случае превышения расхода теплоносителя во всех контурах общей производительности котла, сеть может разбалансироваться. Встречается такое при одновременном максимальном расходе воды в контурах, когда спрос на горячую воду превышает возможности нагревательного оборудования. Тут как раз поможет гидравлическая стрелка, принцип работы которой заключается в формировании вертикального восходящего потока. Свойство обеспечит подмес горячей воды из малого контура, что сохранит баланс системы.
  3. Третий режим работы самый востребованный, используется при повышенном расходе теплоносителя в малом контуре относительно суммарного расхода на коллекторе. Предложение превышает спрос по всем контурам, а чтобы сеть не разбалансировалась, ГС образует нисходящий вертикальный поток для сброса избытка объема в трубопровод обратной подачи воды.

На заметку! При установке автономных систем отопления и обустройстве контуров теплых полов в доме гидрострелка является обязательным элементом схемы.

Дополнительные возможности гидроразделителя

ГС обладает рядом дополнительных возможностей:

  • Сниженная скорость потока при проходе буферной зоны приводит к оседанию на дно частиц и взвесей. Чтобы своевременно прочистить сеть, на корпус устройства устанавливается кран.
  • Верхнюю часть прибора оснащают воздухоспускным клапаном. Прибор нужен для сброса пузырьков газа, скапливающихся при циркуляции теплоносителя через ГС. При уменьшенной скорости воздух из потока выделяется особенно интенсивно, поэтому его своевременное устранение – обязательный нюанс для увеличения срока службы всех элементов сети. Особенно при нагревании теплоносителя до высоких температур, при которых процесс газообразования становится интенсивнее.

Если в доме установлен чугунный котел, гидроразделитель в системе отопления становится одной из важнейших деталей, – при отсутствии ГС и подключении котла напрямую к коллектору холодная жидкость вызовет негативные деформации в теплообменнике. От холодной воды чугун лопается, покрывается трещинами, оборудование быстро придет в негодность.

Типы гидрораспределителей

На сегодняшний день существует несколько классификаций гидрораспределителей. Наиболее распространенная выделяет три типа – золотниковые, крановые и клапанные, отличие которых заключается в разной схеме запорно-регулирующего элемента.

Читайте также:  Выбираем дымоход для камина из нержавеющей стали

Но также стоит выделить несколько других принципов классификации:

  1. В зависимости от числа внешних гидролиний:
  • двухлинейные;
  • трехлинейные.
  1. Зависимо от числа позиций запорного механизма – двух- и трехпозиционные;
  2. Исходя из вида управления бывают:
  • с ручным управлением;
  • с электрическим;
  • с механическим;
  • с гидравлическим.
  1. Зависимо от количества запорных элементов бывают одно- и двухступенчатые.

Золотниковые

Один из наиболее популярных типов. Устройство золотникового распределителя простое, его отличие от остальных заключается в особом строении распределителя. В его качестве выступает цилиндрический золотник. Его движение провоцирует изменение направления жидкости. В спокойном положении он перекрывает каналы, но при смещении влево или вправо, происходит движение жидкости из рабочей полости, под давлением от насоса, или обратно в полость.

Такой тип распределителя обычно применяется для поршневых систем. Движение золотника провоцирует выдвижение поршня и его обратное втягивание. Среди золотниковых распределителей можно выделить двухходовые, трехходовые и многоходовые.

Управляться такой распределитель может вручную, гидравликой, электромагнитом или смешанной системой управления (электрогидравлической). Ручное управление применяется в простых механизмах и может выполняться с помощью рычага, педали, кнопки, рукоятки или другого простого привода. Механическое управление более сложное, в нем участвует пружина, толкатель или ролик.

В зависимости от сложности конструкции и целей использования, механизм может иметь несколько золотников. Исходя из этого распределители делят на секционные и моноблочные. Секционные обычно соединяются между собой с помощью болтов. Для моделей такого типа разработано несколько запорно-регулирующего механизма:

  1. С положительным осевым перекрытием – позволяет фиксировать поршень в нужном положении, но точность фиксации небольшая из-за наличия области нечувствительности.
  2. С нулевым перекрытием – более совершенный тип, которой не имеет подобной области, но отличается довольно высокой стоимостью, связанной со сложным процессом производства.
  3. С минимальным – имеет небольшую зону нечувствительности, приемлемую стоимость, но надежность конструкции ниже из-за меньшей жесткости.

Крановые

В основу этой модели заложена крановая пробка. С ее помощью происходит распределение потоков, путем поворота пробки. Чаще всего такие изделия имеют коническую форму, или форму цилиндра, но также можно встретить плоские и сферические модели. Чтобы подобный механизм работал эффективно, должна соблюдаться герметичность. За этим обязательно нужно следить, так как во время эксплуатации вследствие износа между пробкой и корпусом может увеличиться зазор. Из-за этого герметичность теряется и происходит утечка жидкости.

Чаще всего проблемы с герметичностью возникают в моделях с цилиндрической пробкой. Чтобы механизм работал исправно, зазор не должен превышать 0,02 мм. Со временем зазор увеличиваются и происходит утечка жидкости. При этом в некоторых случаях, несмотря на потери, можно продолжать эксплуатацию распределителя. К сожалению, избавиться от утечки можно только с помощью покупки нового устройства. Поэтому все более популярными становятся модели гидравлических распределителей с конической пробкой, в которых проблема с герметичностью отсутствует.

Клапанные

В основе конструкции таких распределителей лежит клапан, который более надежен, чем золотник, и позволяет работать при высоком давлении жидкости. Обычно клапанные распределители способны работать при давлении в три раза превышающим возможности золотниковых. Надежность работы достигается путем использования нескольких проходных клапанов, которые поочередно открываются и закрываются.

Закрытия и открытия клапанов происходит за счет движения стержня, на котором установлены выступы. В зависимости от направления стержня, открывается нужная пара клапанов и жидкость сливается в рабочую емкость или гидродвигатель.

При производстве распределителей могут использоваться клапаны различной формы. Чаще всего применяются конусы и шарики.

Управление подобными распределителями может выполняться вручную, механическим или электрическим способом.

К недостаткам таких моделей можно отнести большие габариты. Это связанно с необходимостью обеспечения высокой надежности. При этом пропускная возможность клапанных распределителей может равняться показателям золотниковых, размером практически в два раза меньше. На срок эксплуатации такого распределителя может негативно повлиять гидравлический удар, возникающий во время посадки клапана на седло.

Как рассчитать

Для обеспечения оптимальной работы гидроразделителя необходимо обеспечение небольшой вертикальной скорости внутри данной конструкции, что позволит твердым частицам, которые находятся в теплоносителе осесть на дно, а также снизить сопротивление тепловой жидкости.

Гидравлический разделитель можно рассчитать двумя методами:

где:

D – окружность разделителя (мм);

d – окружность подводящих торцевых труб (мм);

G – граничный проток воды через гидрострелку (м3/час);

w – предельная скорость потока тепловой массы через диаметральное сечение гидроразделителя, м/сек (около 0,2 м/сек).

с – тепловая мощность воды;

P – предельная мощность монтируемой отопительной установки (кВт);

ΔT – указанная разница температур между подачей и обратом системы отопления (градусов Цельсия), (приблизительно 10 градусов Цельсия).

Особенности расчета гидравлического разделителя

Для чего необходим точный расчет гидрострелки для отопительных систем? Дело в том, что благодаря этому будет обеспечен требуемый температурный режим, который, в свою очередь, будет достигаться слаженности функционирования всех элементов – таких, как термоголовка, циркуляционный насос, нагревательный элемент и так далее. Для расчетов должны использоваться специальные формулы, позволяющие определить оптимальные габариты термострелки.

Читайте также:  Декоративный фальш-камин своими руками

Суть данных расчетов предельно проста: необходимо найти диаметр установки, позволяющий рабочей жидкости в отопительном контуре направляться к массам теплоносителя отопительного прибора. все необходимые сведения для произведения расчетов своими руками приведены ниже.

Особенности расчета гидравлического разделителя

Обратите внимание! Если неправильно все рассчитать, то энергия из-за этого будет перерасходоваться. Следовательно, перед покупкой гидравлического разделителя необходимо в обязательном порядке выполнить эти расчеты, причем с максимальной точностью. В идеале этим должен заниматься профессиональный инженер-проектировщик, у которого имеются соответствующие навыки.

На этом все. Для более детального ознакомления с вопросом рекомендуем ознакомиться с приведенным ниже видео. Удачи!

Место установки

Для правильной установки гидрострелки выполняют 5 общих правил:

Место установки
  1. Для правильной работы распределителя не имеет значение, в каком положении будет установлена гидрострелка. Важно только направление торцевых трубопроводов, от которых зависит работа автоматического воздухоотводчика и система шламоудаления.
  2. Распределитель устанавливается после вентиля монтажа определяется схемой отопления, его располагают максимально близко к агрегату.
  3. В случае применения коллекторной схемы распределитель ставится перед котлоагрегатом.
  4. При необходимости подключения дополнительного электронасоса, распределитель размещают между ним и выходной трубой для нагревательного контура.
  5. Для того чтобы правильно обвязать твердотопливный агрегат, гидравлическую стрелку включают к выходу и входу теплоносителя, тогда можно отрегулировать индивидуальную температуру для каждого контура.

Чем полезна гидрострелка?

Необходимость применения классической конструкции гидравлического разделителя очевидна. Более того, на системах с котлами внедрение этого элемента становится обязательным действием.

Установка гидрострелки в систему, обслуживаемую котлом, обеспечивает стабильность потоков (расхода теплоносителя). В результате полностью устраняется риск возникновения гидроударов и скачков температуры.

Примеры гидрострелок в классическом простом исполнении на базе пластиковых трубопроводов. Теперь такие конструкции можно встретить даже чаще, чем металлические. Эффективность действия практически такая же как у металлических, но факт экономии на устройстве и внедрении в систему

Для любой обычной водяной отопительной системы, сделанной без гидравлического разделителя, отключение части линий неизбежно сопровождается резким подъёмом температуры контура котла по причине малого расхода. В то же время имеет место возврат сильно охлаждённого обратного потока.

Чем полезна гидрострелка?

Появляется риск образования гидроударов. Такие явления чреваты быстрым выходом котла из строя и значительно сокращают срок службы оборудования.

Для бытовых систем в большинстве случаев удачно подходят пластиковые конструкции. Этот вариант применения видится более экономным по установке.

К тому же использование фитингов делает возможным производить монтаж системы из полимерных труб и подключение пластиковых гидрострелок без сварки. С точки зрения обслуживания подобные решения также приветствуются, так как гидравлический разделитель, установленный на фитингах легко снять в любой момент.

Можно ли устанавливать по одному насосу на каждый контур

Гидрострелка устанавливается на напольные котлы без встроенного насоса для обеспечения эффективной защиты котла от большой разницы в температурах во время первого старта отопительной системы. К примеру, при помощи данного оборудования стандартные стальные котлы могут защититься от создаваемого конденсата, в то время как чугунные устройства можно обезопасить от возможности выхода из строя отдельных секций.

Чтобы исключить такие неприятные ситуации, используется специализированная гидрострелка. Чертеж и схема котельной в данном случае играют немаловажную роль, так как в зависимости от особенностей отапливаемого объекта нужно выбирать и соответствующее оборудование. Единственное, что стоит отметить – нужно использовать также дополнительный насос для различных напольных котлов.

Казалось бы, вполне логично оборудовать каждый отопительный контур своим циркуляционным насосом, соответствующим всем необходимым параметрам, чтобы решить проблему. Так ли это? К сожалению, даже в таком случае проблема не решится – она попросту перейдет в другую плоскость! Ведь для стабильного функционирования подобной системы необходим точный расчет каждого насоса, однако даже при этом сложная многоконтурная система не станет равновесной.

Каждый насос здесь будет связан со своим контуром, а его характеристики будут меняться (то есть, не будут стабильными). При этом один из контуров может полноценно работать, а второй – выключаться. Из-за циркуляции в одном контуре может образоваться инерционное движение рабочей жидкости в соседнем контуре, где это вообще не требуется (по крайней мере, на данный момент). И таких примеров может быть масса.

Как результат – система теплого пола может недопустимо перегреваться, разные помещения могут отапливаться неравномерно, отдельные контуры могут «запираться». Словом, происходит все, чтобы ваши старания обустроить систему с высокой эффективностью пошли насмарку.

Обратите внимание! Особенно из-за этого страдает насос, установленный рядом с отопительным котлом. А во многих домах используется сразу по нескольку отопительных приборов, управлять которыми крайне сложно, почти невозможно

Из-за всего этого недешевое оборудование попросту выходит из строя.

Есть ли выход? Есть – не только разделить сеть на контуры, но и позаботиться об отдельном контуре для отопительного котла. И поможем с балансировкой гидрострелка для отопления или, как ее еще называют, гидравлический разделитель.