Каков принцип работы гидрострелки в системе отопления
Гидрострелку можно обозначить как посредника между котлом или печью и всей системой отопления. Работа гидравлического разделителя выглядит следующим образом:
Теплоноситель поступает в гидравлический разделитель, изменяя при этом направление и скорость. Это необходимо для создания такого движения, при котором горячий поток идет вверх, а холодный – вниз. В свою очередь, этот процесс создает тепловое разделение внутри гидрострелки для всех контуров, подключенных к ней. Например, бойлеры имеют высокую температуру, теплый пол – низкую, а для котлов характерны средние величины этого показателя.
Теплоноситель высокой температуры, попадая в гидрострелку, снижает темп распределения тепла. Что приводит к выделению воздуха, который необходимо вывести из системы отопления с помощью специального клапана, расположенного в верхней части прибора. Он бывает либо ручным, либо автоматическим. В качестве ручного клапана (его еще называют механическим) обычно используют кран Маевского. В некоторых моделях гидрострелок для сложных систем отопления устанавливают в нижней части кран для удаления грязи и мусора.
Гидрострелка имеет три режима работы:
Режим 1
В данном режиме отопительная система работает безупречно. Давление теплоносителя, образуемое насосом в меньшем контуре, равно суммарному давлению и в остальных контурах системы. Входная и выходная температуры имеют одинаковые показатели. Рабочая жидкость либо не перемещается вертикально вообще, либо это движение минимально.
Однако, как показывает практика, ситуации идеальной работы наблюдаются крайне редко. Как было замечено выше, функционирование отопительных контуров склонно к колебаниям и изменениям.
Режим 2
В меньшем контуре расход жидкости не такой большой, как в отопительном. В этом случае спрос превышает предложение, что приводит к образованию вертикального потока от обратного патрубка к подающему. Во время своего подъема, данный поток перемешивается с горячей жидкостью, поступающей из прибора отопления.
Режим 3
Абсолютно обратная ситуация режиму 2. В данном случае в отопительных контурах расход теплоносителя меньше, чем этот показатель в малом контуре. Такое случается по нескольким причинам:
Непродолжительное отключение одного или нескольких контуров из-за отсутствия необходимости в отоплении какого-либо помещения;
В процессе прогрева котла, когда все контуры подключаются по очереди;
Ремонт одного из контуров, при котором данный элемент отключен.
Эти ситуации не являются критическими, поскольку в гидрострелке при этом образуется нисходящий поток вертикального направления.
Как рассчитать параметры
Для устройства главным показателем выступает диаметр корпуса, который состоит из трёх патрубков. Вычисление выполняют по одному из двух параметров: максимальной пропускной способности или разнице температур.
В первом случае формула имеет вид:
D = 3 * Dp = 18,8 * (G / W) 1/2 , где
- Dp — диаметр патрубка.
- G — максимальный проток.
- W — ограничение вертикальной скорости теплоносителя.
Во втором случае:
D = 3 * Dp = 17,4 * (G / (W * T)) 1/2 , где
- T — разница в температуре между подачей и обраткой.
- Все остальные характеристики имеют те же обозначения.
Разница в формулах обусловлена учётом нагрева воды. Степень 1/2 обозначает корень из числа.
Диаметр патрубка также можно определить:
Dp = ((4 * Q) / (Pi * V)) 1/2 , где
- Q — максимальный расход теплоносителя.
- V — скорость жидкости во вторичных контурах.
- Pi — число Пи.
Важно! Формулы позволяют достаточно точно определить необходимый размер гидрострелки, но выбирать устройство нужно исходя из диаметра труб котла
Дополнительные способы расчета
Существует ещё два способа расчёта:
- Практический — путём испытания нескольких патрубков, подгонке их к контурам. Разделитель должен иметь втрое большую величину, чем найденная.
- Количественный — по числу ответвлений, распределённых по всей высоте устройства. В качестве основного показателя выбирают расстояние от врезки котла до первого поворота.
Можно ли устанавливать по одному насосу на каждый контур?
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.
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.
Гидрострелка: принцип работы, назначение и расчеты
В системе отопления часто применяется гидрострелка. Принцип работы, назначение и расчеты данного приспособления помогут понять, для чего оно используется. Гидрострелка представляет собой температурный и гидравлический буфер, который обеспечивает правильную корреляцию потока теплоносителя и температурного режима. С помощью устройства производится гидравлическое разделение контуров отопления.
С помощью гидрострелки можно создать безопасную отопительную систему
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
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
Когда и при каких условиях нужно ставить гидрострелку?
Граница необходимости включения в систему отопления, в котельную такого устройства, как гидрострелка, рассматривается индивидуально и зависит от ряда условий – мощности насосов, их взаимодействия, общая мощность системы, наличие дополнительных котлов, использующихся в связке в основным.ф
Профессиональные инженеры рекомендуют включать гидрострелку в систему отопления тогда, когда количество котлов больше одного и количество насосов больше трех. В противном случае необходимости в ней нет. Повредить она не повредит, но и пользы от усложнения всей конструкции не будет.
Таким образом данное устройство подходит только для большой разветвленной системы, например, в многоквартирных домах или крупных дачах с большим количеством пристроек, в противном случае. Особенно когда насоса всего один или два, это является просто пустой тратой денег и нерациональным использованием средств.
Назначение и принцип действия
Гидравлическая стрелка (гидрострелка, гидравлический разделитель) служит для разделения и увязки первичного и вторичного контуров системы отопления. При этом под вторичным контуром понимается совокупность контуров потребителей тепла – петель теплого пола, радиаторного отопления, горячего водоснабжения. Поскольку нагрузка на эти подсистемы не постоянна, переменны и термогидравлические параметры (температура, расход, давление) вторичного контура в целом. В то же время для нормальной работы источника тепла (отопительного котла) желательна стабильность данных характеристик. Обеспечить теплогенератору такую стабильность и позволяет гидравлическая стрелка, установленная между котлом и потребителями (рис. 1 ).
Рис.1. Гидравлическая стрелка в системе отопления
Действие гидравлического разделителя основано на значительном увеличении сечения потока теплоносителя: как правило, гидрострелку выполняют таким образом, чтобы диаметр ее корпуса (колбы) в три раза превышал диаметр наибольшего присоединительного патрубка или чтобы поперечное сечение корпуса равнялось суммарному сечению всех патрубков.
При увеличении диаметра потока в три раза его скорость снижается в девять, а динамическое давление – в 81 раз (и там, и там – квадратичная зависимость). Это позволяет утверждать, что перепады давлений между присоединяемыми к гидрострелке трубопроводами ничтожно малы.
Как правильно подключить гидроразделитель
Простейшая схема подключения гидрострелки в системе отопления следующая:
- Котел имеет два отвода на подачу и обратку теплоносителя.
На подающий трубопровод, устанавливается циркуляционный насос. Сразу после насоса, устанавливается разделитель, образующий малый контур отопления. Насос обеспечивает бесперебойное движение жидкости в гидравлическом разделителе. Участок трубопровода между стрелкой и котлом на обратке, делят установкой обратного клапана в системе отопления, что предотвращает рециркуляцию. Обвязка котла с гидрострелкой, для сложных систем отопления, предусматривает необходимость подключения коллекторов.
Движение воды в гидрострелке, происходит принудительным способом. Давление нагнетает установленный циркуляционный насос. В открытой системе отопления, разделитель не будет работать.
В чём плюсы и минусы использования гидроразделителя
Несмотря на встречающееся мнение, гидроразделитель, это неотъемлемое условие для длительной и бесперебойной работы системы отопления с несколькими контурами. Одна из главных особенностей и функций устройства, нивелирование давления между контурами.
Работа гидравлического разделителя в системе с естественной циркуляцией, теоретически возможна, но теряет свой смысл. Основное применение приходится на разводку закрытого типа с принудительным движением теплоносителя.
Преимущества гидрострелки в отопительной системе
Установка гидроразделителя решает несколько проблем системы отопления:
- Нивелирование давления в контурах отопления. В системах с несколькими подающими трубопроводами, тяжело достичь одинаковых параметров скорости циркуляции теплоносителя. Циркуляционные насосы имеют разную производительность и скорость движения. При одновременном включении всех контуров отопления, некоторые из них могут полностью прекратить работать из-за недостаточного давления.После попадания вовнутрь гидравлического разделителя, происходит потеря давления, нивелирование параметров, что приводит к равномерному распределению тепловых потоков. Регулировка гидрострелки осуществляется автоматически, по мере включения и выключения циркуляционного оборудования датчиками.
Снижение разницы температур – гидроразделитель выполняет функцию первичного контура обогрева. По нему циркулирует теплоноситель до тех пор, пока не достигнет необходимой температуры нагрева. Дополнительные функции – ёмкость выполняет задачи отстойника, фильтра грубой очистки и воздухоотводчика.
Недостатки гидравлической стрелки
- Первый и самый главный недостаток гидроразделителя в том, что большинство из его функций, выполняют другие узлы, уже установленные в систему. После подключения группы безопасности, задачей стрелки остается только нивелирование давления и температуры на подающем и обратном трубопроводе.
Второй недостаток – увеличение сопротивления при циркуляции теплоносителя, после установки гидравлического разделителя. Последствие монтажа модуля – снижение равномерности прогрева трубопровода, необходимость в постоянном использовании циркуляционного насоса. Без нагнетания давления в системе отопления, котел перестает работать. Соответственно, система обогрева становится энергозависимой и требует подключения источника бесперебойного питания. Высокая стоимость устройства – самые простые модули, обойдутся, начиная от 11 тыс. руб. Для двухэтажного здания площадью около 200 м², потребуется приобрести стрелку за 60-80 тыс. руб. Гидравлический разделитель для промышленного применения, обойдется уже в 125-250 тыс. руб.
При этом, существующая типичная схема изготовления разделителя показывает, что, в сущности – это простое устройство, не имеющее сложного функционала с минимальным значением в системе отопления. Не удивительно, что достаточно многие отечественные потребители, отказываются от покупки фирменных устройство в пользу изготовления кустарных аналогов.
В пользу покупки гидроразделителя, есть несколько доводов: это требование гарантийного обслуживания некоторых моделей котлов, многоконтурная система отопления сложного типа, не будет работать без разделителя.
Принцип работы гидрострелки
Производители и ушлые маркетологи заявляют о трех возможных режимах работы гидрострелки. В то время, как эксперты утверждают, что способ использовать данное устройство есть только один.
Когда котел дает больше энергии, чем нужно всей теплосистеме потребителя, в таком случае излишки тепла возвращаются по стрелке в сам котел.
Это защищает наш котел от обратки, которая при пониженных тепловых значениях может нанести ущерб всей системе и дает дополнительный нагрев.
Главный принцип работы гидрострелки – не манипуляции с перераспределением тепла между основной подачей и обраткой, а обеспечение возможности работы насосов всех контуров системы отопления.
Поясним: если один мощный насос дает повышенное давление на один из контуров, то второй насос, более слабый по своим характеристикам, перестает выполнять свою задачу и не забирает ровным счетом ничего, из-за чего возникают перебои, перепады температурные и другие неприятности.
Гидравлический разделитель создает область нулевого сопротивления. Благодаря чему удается распределить нагрузку по всем контурам и насосам равномерно, и таких проблем не будет никогда. Равномерность позволяет также повысить устойчивость и надежность всей системы в целом, так как ни один из участков больше не подвергается критическим нагрузкам.
Как рассчитать параметры
Для устройства главным показателем выступает диаметр корпуса, который состоит из трёх патрубков. Вычисление выполняют по одному из двух параметров: максимальной пропускной способности или разнице температур.
В первом случае формула имеет вид:
D = 3 * Dp = 18,8 * (G / W)1/2, где
- Dp — диаметр патрубка.
- G — максимальный проток.
- W — ограничение вертикальной скорости теплоносителя.
Во втором случае:
D = 3 * Dp = 17,4 * (G / (W * T))1/2, где
- T — разница в температуре между подачей и обраткой.
- Все остальные характеристики имеют те же обозначения.
Разница в формулах обусловлена учётом нагрева воды. Степень 1/2 обозначает корень из числа.
Диаметр патрубка также можно определить:
Dp = ((4 * Q) / (Pi * V))1/2, где
- Q — максимальный расход теплоносителя.
- V — скорость жидкости во вторичных контурах.
- Pi — число Пи.
Важно! Формулы позволяют достаточно точно определить необходимый размер гидрострелки, но выбирать устройство нужно исходя из диаметра труб котла
Дополнительные способы расчета
Существует ещё два способа расчёта:
- Практический — путём испытания нескольких патрубков, подгонке их к контурам. Разделитель должен иметь втрое большую величину, чем найденная.
- Количественный — по числу ответвлений, распределённых по всей высоте устройства. В качестве основного показателя выбирают расстояние от врезки котла до первого поворота.
Какие функции выполняет гидрострелка для отопления?
Любая система отопления подразумевает взаимодействие множества компонентов, для оптимальной производительности которых необходима тщательная согласованность и четкое координирование работы. Добиться этих условий довольно сложно, учитывая то, что схема отопления может быть представлена несколькими контурами с различными рабочими характеристиками. Добиться согласованности отопительных приборов в системе поможет гидрострелка для отопления, также известная под названием «гидравлический разделитель».
Ее монтаж позволяет разделить всю систему не только на контуры конечного потребления, но и выделить обособленный контур для котла. Для этого устройство монтируют между коллектором, к которому подключены рабочие контуры, и котлом, подогревающим теплоноситель для них. Правильно подобранная гидравлическая стрелка в системе отопления позволит повысить эффективность работы контуров, уравновесит их рабочие параметры и позволит использовать один контур без потери функциональности второго контура.
Принцип работы гидрострелки (гидравлического разделителя)
рисунок 1 Циркуляционный насос Н1 создает циркуляцию теплоносителя через гидрострелку по первому контуру, а насос Н2 — по второму контуру. Т.е. в гидрострелке происходит перемешивание теплоносителя. Но если расход Q1=Q2, то происходит взаимное проникновение теплоносителя из контура в контур, тем самым как бы создается один общий контур. В этом случае вертикальное движение в гидрострелке не происходит. В случаях, когда Q1>Q2, движение теплоносителя в гидрострелке происходит сверху вниз и наоборот, в случаях, когда Q1
Вообще, если у Вас система работает на больших температурах (свыше 70 градусов цельсия), то следует циркуляционные насосы ставить на обратный трубопровод. Если у Вас низкотемпературное отопление 40-50 °C, то лучше их ставить на подачу, так как горячий теплоноситель обладает меньшим гидравлическим сопротивлением, и насос будет потреблять меньше энергии.
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.
