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.

Устройство и принцип работы

Гидрострелка представляет собой контейнер с несколькими патрубками, а также внутренними элементами. Число патрубков может быть от 4 и больше (зависит от количества контуров отопительной системы). Их местоположение определяют путем расчетов под конкретную систему.

От величины системы присоединение патрубков к контуру бывает:

  • резьбовым – используется для маленьких систем;
  • фланцевым – для больших.

Размеры устройства напрямую зависят от объемов контура и его мощности. Монтаж проводится на опорные стойки для металлических корпусов, и с помощью кронштейнов – для небольших размеров.

В качестве материала используется медь, полипропилен или нержавеющая сталь. Корпус обязательно должен быть обработан антикоррозийным средством.

Важно! Полимерные изделия можно использовать в системах с котлом мощностью от 14 до 35 кВт. Самостоятельно смонтировать подобный прибор крайне сложно.

Кроме стандартных функций, устройство может быть изготовлено с рядом дополнительных, а именно:

  1. Деаэрация – способствует устранению газов в воде, которые возникают из-за ее нагревания. Для выполнения этой функции внутри устройства устанавливают сепарирующую пластину, а ее стенки притягивают к себе газовые частицы. Вывод накопленного воздуха может быть автоматическим или же требовать ручного вмешательства.
  2. Магнитная обработка жидкости – скапливает металлические частицы и окалины. Для этого внутрь корпуса монтируют магнитные стержни, оборудованные специальными магнитами, состоящими из сплавов бора, железа, неодима.
  3. Фильтрация – устраняет и отводит из обратной воды мусор (шлам, отложения, инородные частицы). Выполняется этот процесс за счет барьерных пластин, которые устанавливают внизу корпуса.

Они способствуют улучшению работы и снижают расходы на приобретение лишних устройств, таких как: грязевики, воздухосборники или шламоотводители.

Схема и принцип работы

Гидравлический разделитель в системах обогрева жилья служит для разделения двухконтурного котла и разводки отопления. Помимо этого гидрострелка отопления является защитой котла (особенного это касается чугунных котлов) от теплового удара, который может возникнуть при первичном подключении.

Схема работы гидрострелки

В настоящее время применяют многоконтурные установки, т.е. содержащие несколько отопительных гидравлических контуров (низкотемпературные и высокотемпературные). Помимо этого применяются также смесительные узлы, благодаря которым поддерживается заданная температура в системе отопления.

Балансировка температуры осуществляется путем смешивания его с разными температурными режимами, которое производится автоматически. Учитывая, что расход теплоносителя во всех отопительных элементах непостоянен и может изменяться под действием различных условий, возникает необходимость в применении прибора, который смог бы обеспечить постоянный расход воды. Для того, чтобы экономный расход был постоянен необходимо их разделение, что даст независимо производство и потребление тепла. Такое разделение становится возможным при использовании гидрострелки.

Гидравлический разделитель в отоплении является вертикально установленной перемычкой и имеет большой диаметр. Главная функция гидравлического разделителя – создание зоны пониженного давления. Таким образом, благодаря гидравлическому разделителю обеспечивается балансировка контуров котла и остальных элементов потребителей тепла.

Благодаря большому диаметру происходит быстрое снижение скорости теплоносителя. В результате температура между горячим теплоносителем и холодным в камере будет составлять в пределах 45 градусов.

Обычно гидрострелка выполняется из низкоуглеродистой стали. В состав конструкции гидрострелки входят четыре штуцера, перфорированная перегородка, гильза, измеряющая температуру, вентиль.

Читайте также:  25 схем для сборки печи своими руками и пошаговыми инструкциями

Конструкция, назначение и принцип работы гидравлической стрелки

Гидрострелка для отопления состоит из бронзового или стального корпуса с двумя патрубками для подключения к контуру котла (патрубок для подачи + патрубок для обратки), а также нескольких патрубков (как правило 2) для подключения контуров потребителей тепла. В верхней части гидравлического разделителя через шаровой кран или отсекающий клапан монтируется автоматический воздухоотводчик, в нижней части дренажный (сливной) кран. Внутри корпуса заводских гидрострелок часто устанавливается специальная сетка, позволяющая направить мелкие пузырьки воздуха в воздухоотводчик.

Конструкция модели Valtec VT. VAR 00.

Гидравлическая стрелка для отопления выполняет следующие функции:

  1. Поддержание гидравлического баланса системы. Включение/отключение одного из контуров не влияет на гидравлические характеристики остальных контуров;
  2. Обеспечение безопасности чугунных теплообменников котлов. Применение гидрострелки позволяет обезопасить чугунные теплообменники от резких перепадов температур (например при проведении ремонтных работ, когда отключается циркуляционный насос, либо при первом включении котла). Как известно, резкое изменение температуры теплоносителя негативно сказывается на чугунных теплообменниках;
  3. Воздухоотводчик. Гидрострелка для отопления выполняет функции по отводу воздуха из отопительной системы. Для этого в верхней части устройства располагается патрубок для монтажа автоматического воздухоотводчика;
  4. Наполнение или слив теплоносителя. Большинство как заводских, так и самостоятельно изготовленных гидравлических стрелок оборудуются сливными кранами, через которые возможно производить наполнение или слив теплоносителя из системы;
  5. Очистка системы от механических загрязнений. Низкая скорость потока теплоносителя в гидравлическом разделителе делает его идеальным устройством для сбора различных механических загрязнений (окалина, накипь, ржавчина, песок и др. шлам). Циркулирующие по системе отопления твердые частицы постепенно скапливаются в нижней части устройства, после чего их можно удалить через сливной кран. Некоторые модели гидрострелок могут дополнительно оборудоваться магнитными уловителями, которые притягивают металлические частицы.

Схема системы отопления с использованием гидравлического разделителя.

Совет! Магнитный уловитель рекомендуется устанавливать до заполнения системы теплоносителем, в противном случае при монтаже уловителя необходимо будет сливать воду из гидравлического разделителя.

Гидравлическая стрелка для отопления Gidruss.

Процесс удаления механических частиц через сливной кран:

  1. Отключаем котел и циркуляционные насосы;
  2. После того, как теплоноситель остыл, перекрываем участок трубопровода, где расположен сливной кран;
  3. На сливной кран одеваем шланг подходящего диаметра, либо, если позволяет пространство, подставляем ведро или любую другую емкость;
  4. Открываем кран, сливаем теплоноситель до тех пор, пока не пойдет чистая вода без содержания загрязнений;
  5. Закрываем сливной кран, после чего открываем перекрытый участок трубопровода;
  6. Осуществляем подписку системы и запускаем оборудование.

Пример расчета

Если планируется изготовить гидравлический разделитель своими руками, необходимо определиться с его размерами. С этой целью используется расчет гидрострелки. Он может производиться двумя методами: методом чередующихся патрубков и методом трех диаметров.

Однако смысл обоих расчетов сводится к выведению такой величины, как диаметр разделителя. За основу расчета берется максимальный объем потока воды по системе (м3/час) и обеспечение минимальной скорости воды в гидрострелке. Специалисты советуют применять наибольшую скорость в 0,2 м/сек. Первая формула расчета основана на максимальном протоке воды в системе.

D=3*d=1000*√((4*G)/(π*3600*w))

  • D – это диаметр гидрострелки, мм;
  • d – диаметр подводящих патрубков, мм;
  • G – максимальный проток воды через стрелку, м3/час;
  • w – максимальная скорость хода воды через поперечное сечение гидроразделителя, м/сек (ориентировочно 0,2 м/сек);
  • с – показатель теплоемкости воды;
  • P – показатель максимальной мощности котла, кВт;
  • ΔT –разность температур между подачей и возвращением системы отопления, °С (= примерно 10°С).

Следующая формула основана на зависимости значения диаметра гидрострелки от наибольшей мощности котла.

D=3*d=18,8*√(G/W)=18,8*√(7,6/0,2)=116

Итак, применение устройства гидрострелки в системе отопления является необходимым для обеспечения надежности и эффективности отопительного оборудования.

Читайте также:  Использование металлических печей для дома

Назначение гидрострелки: принцип работы и расчеты для системы отопления в доме

Рассмотрим, каким образом гидрострелка выполняет свои функции. Поток, образуемый в теплоносителе, проходит разделитель на скорости от 0,1 до 0,2 м/с. При этом скорость потока, который движется по котловому насосу, достигает уже 0,7-0,9 м/с. Таким образом необходимо что-то, что смогло бы гасить эту разницу в скоростях, при этом сохраняя максимальную продуктивность работы устройства. И принцип работы гидрострелки отопления основан как раз на этом.

Функции гидрострелки в системе отопления частного дома можно кратко выразить в нескольких пунктах:

  1. При минимальном расходе теплоносителя можно получить большой расход для искусственно созданного контура. В качестве примера рассмотрим такую ситуацию: установленный в доме котел имеет расход 40 л за 1 минуту. При этом вся система отопления требует расхода в 120 л. В этом случае контур котла считается первичным, сама система развязки отопления – вторичным. И для того чтобы обеспечить систему необходимым объемом, ни в коем случае нельзя пытаться разогнать котел до той производительности, которая не предусмотрена производителем. Иначе это может привести к неисправности. Кроме того, это повышает риски увеличения гидравлического давления и, как результат, приводит к серьезным затратам электроэнергии.
  2. Вторая необходимость использования гидрострелки – разделение потоков на отдельные контуры. Для чего это необходимо? Предположим, что в доме установлена система подогрева полов или же имеется бойлер контурного нагрева. Чтобы иметь возможность беспрепятственно их отключать, не затрагивая центральную систему отопления, требуется установка гидрострелки.
  3. В то же время гидрострелка отопления частного дома способна выполнять роль соединительного элемента, который служит для установки связи между двумя различными контурами, которые работают независимо друг от друга. Как это происходит, можно увидеть на схеме гидрострелки для отопления.

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 %.

Подключение и монтаж

В отопительной схеме гидрораспределитель помещается за котлом, но перед коллектором, который подаёт теплоноситель на разные контуры.

Подключение патрубков осуществляется при помощи резьбы или фланца.

Если требуется подключить к разделителю несколько контуров, на одной грани подсоединяют их выходы в порядке: 1,2,3. А затем на входе в противоположном порядке: 3,2,1. Хотя это не закон, расположение труб может меняться, в зависимости от конкретных условий. Как, впрочем, и ориентация распределителя.

Система отопления с гидрострелкой из полипропилена

Вертикальное расположение, конечно, оптимально. Так наиболее эффективно работают функции очистки воды от взвесей. Однако, если условия диктуют свои правила, стрелку можно разместить и горизонтально.

Читайте также:  Как сделать горелку на отработке своими руками?

Небольшие гидрострелки крепят на стену кронштейнами. Более крупные и тяжёлые устройства ставят на пол или на опоры, чтобы не создавать нагрузку на трубопровод.

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.

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.

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!