В чем заключается принцип работы гидрострелки

Для надежной и эффективной работы системы отопления нужно обеспечить ей хорошую терморегуляцию. Для этого понадобится установка и предварительный правильный расчет гидрострелки. Если говорить о том, что такое гидрострелка, то в целом это упрощенное название гидравлического терморазделителя для балансировки температуры в системе отопления. По своей структуре это несложное устройство, но его роль сложно переоценить.

Функционал прибора

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

Функционал прибора

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

Функционал прибора

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.

Функционал прибора

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

Функционал прибора
  • 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.
Функционал прибора

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».

Функционал прибора

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.

Как работает гидрострелка

Гениальность этого устройства в том, что все процессы смешивания в ней холодного и горячего потока происходят естественным образом, только по законам физики. И ещё в том, что основные свои функции она выполняет только при запуске системы и каких-либо нюансах, возникших во время работы. В остальное время она служит лишь как накопитель лишнего воздуха и вредных отложений. Правда, в большинстве случаев, так называемый, спокойный режим работы можно наблюдать не так часто. Добиться одинакового прогрева всех контуров достаточно сложно, так что наличие гидрораспределителя более чем оправдано.

Чтобы было понятно, приведём пример работы гидрострелки для отопления сделанной своими руками, во время первого запуска системы. После запуска обогревательного котла, холодная вода начинает циркулировать в трубах, подгоняемая циркуляционными насосами. Попадая в гидрострелку, более тёплая вода поднимается вверх, а холодная опускается вниз к котлу, где нагревается и вновь отправляется в систему. Согласитесь, всё довольно просто и вполне понятно. Но при всей этой простоте прибор сообщает системе следующие преимущества:

Как работает гидрострелка
  • Корректное давление в системе.
  • Автоматическое распределение температурных потоков в нужном направлении.
  • Сглаживание гидроударов.
  • Отключение одного контура независимо от остальных.
  • КПД нагревательного котла повышается, что приводит к экономии топлива.

Ну, и уже упоминавшиеся воздушный клапан и кран для слива отходов.

Как это работает?

В работе системы отопления существует не один, а несколько циклов, характеризующих принцип работы. После завершения монтажных работ, как только система начинает работать, теплоноситель еще не обладает необходимой температурой.

В большинстве случаев температура воды варьируется в пределах от 5С° до 15С°.

Читайте также:  Как подобрать термостойкую краску для металлической конструкции

При подключении котла автоматически начинается работа циркуляционного насоса, разжигается горелка. Жидкость еще недостаточно нагрелась и оборудование вторичных контуров не активно. Вода начинает циркулировать по направлению вниз по гидрострелке, совершая движение по малому (первичному) кругу отопления.

Как только теплоноситель доходит до нужной температуры, подключаются вторичные контуры отопительной системы. Весь цикл может характеризоваться равномерным разбором воды. Принцип работы гидравлического разделителя в таком случае начинает проявляться в качестве отводчика воздуха, а также чистки котла от загрязнений. Но поскольку абсолютное равенство потоков воды в реальности недостижимо, то применение гидрострелки всегда целесообразно в системе отопления дома.

В дальнейшем гидравлическая автоматика начинает контролировать расход во второстепенном контуре. К примеру, в такой ситуации: когда жидкость в ГВС доходит до нужной температуры, насос приостанавливает свою работу. При повышении гидросопротивления на перекрытии потоков термоголовками батарей, вода устремляется вверх по гидрострелке. Если нет разделителя, то возникает диссонанс в системе отопления – оборудование неизбежно выйдет из строя.

Назначение гидравлической стрелки

Гидрострелка – компонент схемы теплоснабжения, связывающий разные КО. Устройство обеспечивает минимально допустимый перепад давлений по контурам, что обеспечивает возможность безаварийно выключать один или ряд контуров без скачка давления в оставшихся.

Поэтому применение гидрораспределителя в отопительных системах исключает воздействие насоса в контуре котла на работоспособность циркуляционных насосов, функционирующих в контурах теплосъема и наоборот.

В каком случае без нее не обойтись

Гидрострелка эффективна для схем теплоснабжения дома, имеющих несколько самостоятельных контуров нагрева. Очень часто, особенно при установке котла европейской сборки, производитель требует обязательную установку такого гидроразделителя в схемах обвязки источников отопления.

Назначение гидравлической стрелки

Условия обязательного монтажа гидрострелки напольного котла:

  • для котлоагрегатов тепловой мощностью выше 50 кВт, находящихся на гарантийном обслуживании;
  • для разветвленных схем, требующих создание надежного гидравлического режима и теплового баланса;
  • при параллельном подсоединении гидрострелки с контурами потребления для минимальных потерь по давлению и теплоэнергии;
  • для обеспечения расчетной разницы температур между подачей и обраткой;
  • для предупреждения гидроударов в теплосети;
  • при необходимости выравнивания потоков греющей воды в котловом и отопительном контуре;
  • при необходимости балансировки работы нескольких циркуляционных насосов;
  • при необходимости уменьшить гидросопротивление системы.

Режимы работы

Существую три режима обвязки отопительной системы гидравлической стрелкой. Первый , когда циркуляционный электронасос котлоагрегата прокачивает весь объем теплоносителя во внутреннем отопительном контуре.

Этот вариант в реальности встречается весьма редко. Современная система автоматической регулировки систем отопления работает с терморегуляторами, которые управляют теплопроизводительностью котла, обеспечить постоянный расход циркуляционной воды, при таком регулировании практически не возможно.

Второй вариант функционирования гидрострелки устанавливается когда расход воды в одном либо нескольких нагревательных контурах больше производительности котельного электронасоса.

Это может произойти, например, когда насосы выбраны неправильно. В этом варианте, чтобы обеспечить требуемый расход воды в контуре, в него дополнительно к нагретому теплоносителю подается обратка.

Назначение гидравлической стрелки

Этот вариант нежелателен для работы котла, поскольку сильно будет занижать расход воды из контура, при этом вырастет разница температур между горячей и холодной водой перед котлом, что допустимо не для всех модификаций агрегатов.

Третий режим обвязки самый эффективный, рассчитан на высокую производительность котлового насоса, больше чем нужно всем КО .

В этой ситуации доля подающего теплоносителя будет по линии рециркуляции направляться обратно в котлоагрегат, температура воды будет повышаться и при достижении установленной температуры, он станет работать в минимальном режиме. В системе наступит тепловой баланс, поэтому оборудование станет функционировать с высокой эффективностью.

Когда нужен гидроразделитель

Гидрострелка нужна для стабилизации работы системы отопления состоящей из нескольких контуров с разными объёмами и температурными параметрами. Её устанавливают если:

  1. В системе одновременно работают несколько соединённых между собой котлов.
  2. Контуров больше двух. Без гидравлической развязки даже при точном расчёте производительности насосов будет нарушаться циркуляция. Например, при работе насоса в системе горячего водоснабжения начинают остывать батареи.
  3. Помимо батарей необходимо обогревать тёплые полы в нескольких комнатах. При подключении без гидрострелки во время работы насоса этого контура будет создаваться большая нагрузка на котёл.
  4. В системе установлены автоматические регуляторы температуры.
  5. Установлен мощный котёл с теплообменником из чугуна. За счёт смешивания в гидрострелке теплоносителя из подачи и обратки исключается попадание холодной воды в котёл, которая может вызвать появление трещин.

Простая отопительная система с одним котловым насосом нормально работает и без гидрострелки. Балансировку насосов в двух контурах можно выполнить без разделителя регулировочными кранами. Для защиты чугунных котлов малой мощности от попадания холодной воды установка гидрострелки необязательна вполне достаточно байпаса с трёхходовым клапаном.

Пример расчета

Рассчитаем температуры Т2, Т11 и Т21 для системы отопления тепловой мощностью Q = 45 кВт с температурой подачи T1 = 80 °С, расходом в первичном контуре G1 = 1500 кг/ч при расходе во вторичном контуре G11 = 3000 кг/ч («нагруженный» режим работы). Формулы и результаты вычислений сведены в табл. 2.

Таблица. 2. Порядок расчета рабочих параметров

Величина

Формула, вычисление

Значение

Секундный расход в первичном контуре, кг/c

G1 = G1/3600 = 1500/3600

0,417

Секундный расход во вторичном контуре, кг/c

G11 = G11/3600 = 3000/3600

0,833

Перепад температур в первичном контуре, °С

ΔТ1 = Q/c· G1 = 45000 / (4186 · 0,417)

25,78

Перепад температур во вторичном контуре, °С

ΔТ2 = Q/c · G11= 45000 / (4186 · 0,833)

12,91

Температура обратного теплоносителя первичного контура, °С

Т2 = Т1 – ΔТ1 = 80 – 25,78

54,22

Температура обратного теплоносителя вторичного контура, °С

Т21 = Т2

54,22

Температура прямого теплоносителя вторичного контура, °С

Т11 = Т21 + ΔТ2 = 54,22 + 12,91

67,13

Дополнительно к сведению: 1) как правило, гидравлическую стрелку предусматривают в системах отопления мощностью от 40 кВт; 2) при проектировании системы с гидравлическим разделителем обычной конструкции следует учесть снижение тепловой мощности примерно на 10 %.

Ставить или не ставить? Как выбрать гидрострелку?

“Нужно ли ставить гидрострелку” — одна из самых обсуждаемых и спорных тем на форумах по тематике отопления. Сторонники гидрострелки приписывают приписывают ей массу “чудодейственных” преимуществ, как-то “увеличение КПД котла” и т. п. Противники же говорят о высоких затратах заказчика и заинтересованности монтажника в дополнительном заработке.

Гидравлический разделитель ставится, когда в системе присутствует несколько отопительных контуров с переменным расходом. И если 2 циркуляционных насоса на контуры отопления еще можно как-то настроить, то если их 4 и больше без гидрострелки не обойтись.

Важно отметить, что для того, чтобы поставить котел мощностью от 35-40 кВт (в зависимости от производителя) на гарантию, в систему нужно ставить гидрострелку независимо от количества вторичных контуров. Это требование производителя. “Гидрострелка стоит?”, — один из первых вопросов работника сервисной службы. Если нет, даже на объект не приедет.

Цена гидрострелки не слишком высокая в сравнении с другими элементами системы. Например, в нашем интернет-магазине можно купить гидравлический разделитель по цене от 50 до 72 USD для котлов мощностью от 20 до 70 кВт. Некоторые специалисты указывают на то, что установка гидрострелки тянет за собой затраты на дополнительное оборудование (коллектор, циркуляционные насосы). Но это не совсем так. Решение по установке гидравлического разделителя принимается после проектирования вторичных отопительных контуров.

Как выбрать гидрострелку? Мы не будем приводить здесь формулы — их легко можно найти в интернет. Размер гидрострелки коррелирует с мощностью котла, поэтому мы рекомендуем подбирать ее исходя из этого параметра. На нашем сайте непосредственно в названии гидравлического разделителя указана максимальная мощность котла для которого она предназначена. Например, гидрострелка с присоединительным размером 1” для котлов мощностью до 20 Квт, 1¼” — до 33,5 кВт, 1½” — до 47,4 кВт, 2” — до 70 кВт. Возможно изготовление гидрострелок на заказ.

Читайте также:  Как установить качественную печь камин на даче

Совмещенная гидрострелка

Совмещенная гидрострелка с балансировочным клапаном

Для подключения отопительных контуров на объектах, имеющих площадь более 150 м² вместо обычного разделителя, получающегося громоздким, используются специальные гребенки. Они представляют собой последовательную конструкцию, объединяющую возможности гидрострелки и коллектора для отопления, которые для этого соединяют стальными перемычками. Количество сдвоенных патрубков подбирается равным числу контуров (их потребуется по паре штук). К преимуществам такого совмещения относят:

Совмещенная гидрострелка
  • Упрощается ремонт и эксплуатация всей системы отопления. Небольшая по размерам конструкция не займет в помещении слишком много места.
  • Запорную, а также регулирующую часть арматурного комплекта удается разместить в одном месте.
  • Благодаря увеличенному диаметру коллекторного канала тепловой носитель равномерней распределяется по контурам.

Для обустройства обвязки при данном подходе используются специальные монтажные выпуски, часть из которых предназначена для радиаторного контура, а другая – для подключения обогрева полов.

К особенностям совмещенной конструкции относят наличие специального теплообменника, а также установку в промежутке между прямым и обратным коллектором отдельного балансировочного клапана.

Совмещенная гидрострелка

Сборка гидрострелки своими руками

Самостоятельная сборка производится в несколько шагов:

  • Расчёт гидрострелки для отопления.
  • Подбор материалов.
  • Сварка заготовленных и рассчитанных элементов.

Для расчёта лучше всего использовать специализированные калькуляторы, учитывающие множество параметров. В самом простом случае воспользуйтесь нашими расчётами.

Формула расчёта

Внутренний диаметр d зависит от мощности котла P и разницы между подачей и обраткой ∆t. Делим мощность в киловаттах на разницу температур, извлекаем из полученной цифры квадратный корень и умножаем полученное значение на 49 – получаем диаметр гидрострелки. Высота трубы составляет 6 диаметров, а расстояние между патрубками составляет двойной внутренний диаметр трубы.

В интернете существует немало чертежей гидрострелок, как простых, так и совмещённых с коллекторами. Они позволят собрать то, что нужно, причём с минимальными расчётами. В любом случае, при сборке и внедрении гидрораспределителя, специалисты советуют получить хоть какие-то знания по балансировке систем отопления. Что касается систем обогрева крупных зданий, то здесь задачу подбора гидрострелки и балансировки отопления следует доверить профильным специалистам.

Собрать гидрострелку для отопления своими руками из полипропилена можно, но делать так не рекомендуется – она может не выдержать нагрузки, если будет использоваться в больших отопительных системах. Тем не менее многие мастера это практикуют.

Как устроена гидрострелка

Как устроена гидрострелка

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.

Как устроена гидрострелка

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.