Гидрострелка для отопления: разбираемся, зачем она нужна и принцип работы

Главная / Отопление

Назад

Опубликовано: 13.05.2020

Время на чтение: 6 мин

0

10713

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

Что такое гидрострелка

Гидрострелка( гидравлический или гидродинамический разделитель, гидроразделитель) — высококачественное сантехническое устройство, которое устанавливаю в схему обвязки котлоагрегата и внутридомовой системы, для распределения потоков греющей воды по нескольким контурам теплоснабжения, в том числе на внешний бойлер и полотенцесушитель.

Разделитель на несколько контуров

По форме конструкция выполняется с круглым или квадратным сечением и имеет 4 соединительных резьбовых либо фланцевых патрубков: верхний входной, нижний выходной, а остальные — для распределительных контуров отопления (КО).

Размеры гидрострелки определяются тепловой мощностью котла и будут зависеть от числа и расчетного часового объема теплоносителя по КО. Стандартная комплектация гидрострелки:

• манометр, термометр;
• температурный датчик;
• терморегуляторный клапан;
• запорно-регулирующая арматура;
• линия для подпитки сети;
• дренажная линия.

Улучшенные модификации соединяют в себе функции распределителя потоков, температурного регулирования отопительных контуров и сепаратора, для выброса воздуха и удаления взвешенных частиц из внутреннего КО.

Для этого вверху конструкции, вертикально устанавливают пористые деаэрационные пластинки. Шламосборник и магнитоуловитель располагают внизу корпуса.

Технические характеристики

После того, как произведен комплексный расчет теплопотери строений и определения требуемой мощности для нагрева ГВС и остальных потребителей, которые не принимают участие в процессе обогрева помещения, необходимо определить искомую мощность отопительного котла. Данной мощности отвечают определенные значения входных характеристик разницы и температур в базовом контуре теплоносителя.

Отечественные распределительные коллекторы и гидравлические разделители не вырабатывают тепловую энергию, а лишь переносят теплоносители. Следовательно, совокупная мощность гидравлического разделителя и распределительного коллектора отечественного производства является относительной температурной величиной для отдельных отопительных систем. Применение распределительного коллектора Прокситерм позволяет комплексно снизить совокупный финансовый расход при создании локального отопительного контура в отдельно взятой организации.

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.

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.

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.

Назначение и принцип работы

Гидрострелка нужна для разветвленных систем, в которых установлено несколько насосов. Она обеспечивает требуемый расход теплоносителя для всех насосов, независимо от их производительности. То есть, другими словами, служит для гидравлической развязки насосов системы отопления. Потому еще называют это устройство — гидравлический разделитель или гидроразделитель.

Схематическое изображение гидрострелки и ее места в системе отопления

Гидрострелку ставят в том случае, если в системе предусмотрено несколько насосов: один на контуре котла, остальные на контурах отопления (радиаторах, водяном теплом полу, бойлере косвенного нагрева). Для корректной работы их производительность подбирается так, чтобы котловой насос мог перекачивать немного больше теплоносителя (на 10-20%), чем требуется для остальной системы.

Зачем нужна гидрострелка для отопления? Давайте рассмотрим на примере. В системе отопления с несколькими насосами они зачастую имеют разную производительность. Часто получается так, что один насос в разы более мощный. Ставить все насосы приходится рядом — в коллекторном узле, где они гидравлически связаны. Когда мощный насос включается на полную мощность, все остальные контура остаются без теплоносителя. Такое случается сплошь и рядом. Чтобы избежать подобных ситуаций и ставят в системе отопления гидрострелку. Второй путь — разнести насосы на большое расстояние.

Режимы работы

Теоретически, возможны три режима работы системы отопления с гидрострелкой. Они отображены на рисунке ниже. Первый — когда насос котла прокачивает ровно столько же теплоносителя, сколько требует вся система отопления. Это идеальная ситуация, в реальной жизни встречающаяся очень редко. Объясним почему. Современное отопление подстраивает работу по температуре теплоносителя или по температуре в помещении. Представим, что все идеально рассчитали, подкрутили вентили и после настройки достигнуто равенство. Но через некоторое время параметры работы котла или одного из контуров отопления изменятся. Оборудование подстроится под ситуацию, а равенство производительности будет нарушено. Так что этот режим может просуществовать считанные минуты (или даже еще меньше).

Возможные режимы работы системы отопления с гидроразделителем

Второй режим работы гидрострелки — когда расход отопительных контуров больше мощности котлового насоса (средний рисунок). Эта ситуация опасна для системы и допускать ее нельзя. Она возможна, если насосы подобраны неправильно. Вернее, насос котла имеет слишком малую производительность. В этом случае для обеспечения требуемого расхода, в контуры вместе с нагретым теплоносителем от котла будет подаваться теплоноситель из обратки. То есть, на выходе котла, например, 80°C, в контура после подмеса холодной воды идет, например, 65°C (реальная температура зависит от дефицита расхода). Пройдя по отопительным приборам, температура теплоносителя опускается на 20-25°С. То есть, температура теплоносителя, подаваемого в котел, будет в лучшем случае 45°C. Если сравнить с выходной — 80°C, то дельта температур слишком велика для обычного котла (не конденсационного). Такой режим работы не является нормальным и котел быстро выйдет из строя.

Третий режим работы — когда насос котла подает больше нагретого теплоносителя, чем требуют отопительные контура (правый рисунок). В этом случае часть нагретого теплоносителя возвращается обратно в котел. В результате температура поступающего теплоносителя поднимается, работает он в щадящем режиме. Это и есть нормальный режим работы системы отопления с гидрострелкой.

Когда гидрострелка нужна

Гидрострелка для отопления нужна на 100%, если в системе будет стоять несколько котлов, работающих в каскаде. Причем работать они должны одновременно (во всяком случае, большую часть времени). Вот тут, для корректной работы гидроразделитель — лучший выход.

При наличии двух одновременно работающих котлов (в каскаде) гидрострелка — лучший вариант

Еще гидрострелка для отопления может быть полезна для котлов с чугунным теплообменником. В емкости гидроразделителя постоянно происходит смешивание теплой и холодной воды. Это уменьшает дельту температур на выходе и входе котла. Для чугунного теплообменника — это благо. Но с той же задачей справится байпас с трехходовым регулируемым клапаном и обойдется он значительно дешевле. Так что даже для чугунных котлов, стоящих в небольших системах отопления, с примерно одинаковым расходом вполне можно обойтись без подключения гидрострелки.

Когда можно поставить

Если в системе отопления есть только один насос — на котле, гидрострелка не нужна совсем. Можно обойтись и если устанавливаются один-два насоса на контуры. Такую систему можно будет сбалансировать при помощи регулировочных кранов. Когда установка гидрострелки оправдана? Когда в наличии такие условия:

• Контуров три и больше, все очень разной мощности (разный объем контура, требуется разная температура). В таком случае, даже при идеально точном подборе насосов и расчете параметров, есть возможность нестабильной работы системы. Например, часто встречается ситуация, когда при включении насоса теплых полов, радиаторы стынут. Вот в этом случае нужна гидроразвязка насосов и потому ставится гидравлическая стрелка.
• Кроме радиаторов имеется водяной теплый пол, отапливающий значительные площади. Да, его подключать можно через коллектор и смесительный узел, но он может заставлять работать котловой насос в экстремальном режиме. Если у вас часто горят насосы на отоплении, скорее всего, нужна установка гидрострелки.
• В системе среднего или большого объема (с двумя и более насосами) собираетесь установить автоматическую регулирующую аппаратуру — по температуре теплоносителя или по температуре воздуха. При этом не хотите/не можете регулировать систему вручную (кранами).

Пример системы отопления с гидрострелкой
В первом случае гидроразвязка, скорее всего, нужна, во втором, стоит думать об ее установке. Почему только думать? Потому что это немалые расходы. И дело не только в стоимости гидрострелки. Она стоит около 300$. Придется ставить еще дополнительное оборудование. Как минимум нужны коллекторы на входе и выходе, насосы на каждый контур (при небольшой системе без гидрострелки без них можно обойтись), а также блок управления скоростью насосов, так как через котел они уже управляться не смогут. В сумме с платой за монтаж оборудования этот «довесок» выливается примерно в две тысячи долларов. Действительно немало.

Зачем тогда ставят это оборудование? Потому что с гидрострелкой отопление работает стабильнее, не требует постоянной подстройки потока теплоносителя в контурах. Если вы спросите владельцев коттеджей, у которых отопление сделано без гидроразделителя, вам скажут, что часто приходится перенастраивать систему — крутить вентиля, регулируя потоки теплоносителя в контурах. Это характерно, если используются различные элементы отопления. Например, на первом этаже теплый пол, радиаторы на двух этажах, отапливаемые подсобные помещения, в которых надо поддерживать минимальную температуру (гараж, например). Если у вас предполагается примерно такая же система, а перспектива «подстройки» вас не устраивает, можно ставить гидрострелку для отопления. При ее наличии в каждый контур идет столько теплоносителя, сколько он требует в данный момент и никоим образом не зависит от параметров эксплуатации, работающих рядом насосов других контуров.

Место установки

Для правильной установки гидрострелки выполняют 5 общих правил:

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 котлоагрегата.Место 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.

Устройство гидрострелки отопления

Гидроразделитель — вертикальный полый сосуд из труб большого диаметра (квадратного профиля) с эллиптическими заглушками по торцам. Размеры разделителя обусловлены мощностью (кВт) котла, зависят от количества и объема контуров.

Тяжелый металлический корпус устанавливают на опорные стойки, чтобы не создавать линейное напряжение на трубопровод. Компактные устройства крепят к стене, располагают на кронштейнах.

Гидрострелка из нержавеющей стали

Патрубок гидрострелки и отопительный трубопровод соединяют с помощью фланцев или резьбы.

Автоматический клапан воздухоотводчика располагают в верхней точке корпуса. Осадок удаляют через вентиль или специальный клапан, который врезан снизу.

Материал для изготовления гидрострелки — низкоуглеродистая или нержавеющая сталь, медь, полипропилен. Корпус обрабатывают антикоррозийным составом, покрывают теплоизоляцией.

Гидравлическая стрелка «Meibes»

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.

Дополнительные функции гидрострелок

Усовершенствованные модели совмещают функции разделителя, регулятора температуры и сепаратора. Клапан-терморегулятор обеспечивает температурный градиент вторичных контуров. Выделение растворенного кислорода из теплоносителя снижает риск эрозии внутренних поверхностей оборудования. Удаление из потока взвешенных частиц продлевает срок службы рабочего колеса и подшипников циркуляционных насосов.

На фото изображена модель гидрострелки для отопления в разрезе:

Устройство гидрострелки — вид в разрезе

Горизонтальные перфорированные перегородки разделяют внутренний объем пополам. Потоки подачи-обратки соприкасаются в зоне «нулевой точки» и скользят в разные стороны, не создавая дополнительное сопротивление.

Сверху, в высокотемпературной зоне, расположены пористые вертикальные пластины деаэрации. Сборник шлама и магнитный уловитель (магниевый анод) расположены в нижней части корпуса.

Конструктивные опции гидрострелки: манометр, датчик температуры, клапан терморегулятор и линия для запитки системы при запуске. Сложному оборудованию необходима наладка, регулярные осмотры и техническое обслуживание.

Принцип работы коллектора с гидрострелкой на 3 контура отопления

Купить или изготовить своими руками

Готовый комплект гидрострелки европейской сборки с вспомогательным оборудование в торговой сети стоит от 200 до 300 долларов США.

Пользователь, который приобретет такую конструкцию, получит все преимущества ее работы в системе теплоснабжения: экономию топлива, надежный тепловой и гидравлический режим в сети и долговечность основного котельного оборудования.

Простая схема гидравлического разделителя

Заводская сборка решает не только вопросы распределения, но и защиты системы от гидроударов, коррозии и отложения шлама во внутренних поверхностях нагрева. Все узлы конструкции тщательно рассчитаны, изготовлены по современной технологии и настроены в заводских условиях.

Тем домашним мастерам кто хочет сэкономить на распределителях, имеют слесарный опыт и всю необходимую оснастку можно посоветовать выполнить гидрострелку самостоятельно, благо сегодня в интернете существует достаточно подробные методики и схемы изготовления. Устройство относится к сложным гидравлическим изделиям и при выполнении их необходимо учесть следующее:

1. Сгоны должны иметь симметричную хорошо прорезанную резьбу.
2. Толщина стен патрубков выбирается одинаковой.
3. Качество сварных швов должно быть высокое.

Как подобрать гидрострелку

Гидрострелка эффективно работает, только если правильно подобрана. Базовыми характеристиками при выборе распределителя являются тепловая мощность котла и суммарный часовой расход воды для всех КО . Он не должен превышать часовой расход воды через котловой контур.

Далее обращают внимание на конструктивные особенности гидрострелки:

• форма сечения — квадратная либо круглая
• число патрубков: 4, 6 или 8 входов/выходов;
• вариант исполнения подачи/отвода воды;
• метод установки патрубков — на общей оси либо с чередованием.

Эксперты советуют для настенных котлов и гидрострелки приобретать уже готовые конструкции с манометрами, воздушником и отстойником для очистки водяного контура от шлама.

Гребенка для отопления, распределительный коллектор.

Распределительный коллектор отопления
Если данную разводку представить в самом простом варианте, то:

Это трубопровод закрытый с одного конца и несколькими отходящими трубами, соединёнными с приборами отопления.

Число отходящих труб зависит от условий использования и количества радиаторов. Благодаря гребёнке, ток жидкости в трубах оптимизируется. Так же она сглаживает перепады давления в системе. Коллекторный распределитель используется в лучевой разводке из за наличия отдельных труб отвода и подвода теплоносителя для каждой батареи. Именно вследствие такого устройства обеспечивается равномерность прогрева радиаторов и возможность их отдельной регулировки. Помимо вышеперечисленных достоинств коллектор позволяет включить в общую систему доп. конструкции. (например: подогрев бассейна).

Распределительный коллектор отопления

Обобщая сказанное, можно выделить следующие положительные стороны распределительного коллектора:

1. Благодаря особенности конструкции обеспечивается равномерность прогрева радиаторов. Так же возможна регулировка температурного режима в каждом отдельном помещении. 2. Вся отопительная сеть будет защищена от гидроударов, что повлияет на срок её эксплуатации. 3. Возможность установки дополнительных устройств для увеличения её функциональности.

Так же различают два типа коллекторов по принципу работы. Бывают гребёнки для котельных и локальные.

• В первом типе подающая часть осуществляет доставку жидкости в отдельные части системы отопления и поэтому оснащена, помимо кранов, циркуляционными насосами. Помимо этого в ней предусмотрены различные датчики: на давление, контроль температуры и гидрострелка.

  
  Распределительный коллектор отопления с циркуляционным насосом

Гидрострелка служит для полной замены остывшего теплоносителя горячим.

• Второй тип имеет меньшие габариты и принцип его работы заключается в следующем: в отличие от первого типа здесь происходит разбавление теплоносителя. За постоянство температуры отвечает специальный датчик, срабатывающий в случае её понижения. Он даёт доступ горячей воде из котла, открывая специальный клапан. В итоге охлаждённая жидкость смешивается с горячей и становится оптимальной температуры. В замен гидрострелки здесь используется дополнительный циркуляционный насос. Для достижения повышенной эффективности системы отопления в одном доме, рекомендуется устанавливать оба типа гребёнок.

Правильная обвязка котла с гидрострелкой

Гидравлическая стрелка, к которой планируется подключать более 3 контуров нагрева, как правило, изготавливается вместе с коллекторами — подающим и обратным. Распределитель устанавливается таким образом, чтобы выровнять давление между ними.

Схема обвязки

Стандартная схема обвязки котла и включения гидрострелки в систему отопления следующая:

1. На подающую трубу, монтируют циркуляционный электронасос, который должен обеспечить бесперебойное движение воды в гидроразделителе.
2. После циркуляционного насоса, монтируется гидрострелка, с образованием малого котлового контура циркуляции напольного котла.
3. Участок сети между гидрострелкой и котлом на обратной линии, делят врезкой обратного клапана, который предотвращает рециркуляцию теплоносителя.
4. Для сложных систем теплоснабжения, дополнительно устанавливают коллекторы на подаче и обратке.

Таким образом, главная задача гидравлической стрелки — создать надежный гидрорежим в контурах нагрева внутридомовой сети. Базовыми элементами обвязки с гидрострелкой являются котлоагрегат или их группа и циркуляционные электронасосы. Правильная обвязка котла с гидрострелкой будет выполнена при условии, что расход воды в котловом контуре будет на 10 % больше, чем общий расход во всех нагревательных контурах дома.

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.

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.