Гидравлический разделитель

Чтобы отопительная система работала с максимальной эффективностью, необходимо добиться хорошей балансировки всех его узлов, а все элементы хорошо справлялись со своими функциями. Такая задача — достаточно сложная, особенно, когда речь идет и о разветвленном механизме с большим количеством контуров.

Очень часто подобные контуры имеют индивидуальные схемы термостатического управления, свой температурный градиент, различаются пропускной способностью, а также требуемым уровнем напора теплоносителя. Для того, чтобы объединить все узлы в единое целое. Поможет решить данную задачу гидрострелка для отопления. О том, что представляет собой гидравлические разделитель и как он работает, мы расскажем в этой статье.

Назначение гидроразделителя

Если в своем доме вы планируете установить простую отопительную систему закрытого типа, где функционирует не более двух циркуляционных насосов, то надобности в гидравлическом разделителе нет.

Когда контуров и насосов — три, при этом один из них необходимо для работы с бойлером косвенного нагрева, то и здесь можно не прибегать к монтажу гидрострелки. Устанавливать гидрострелку целесообразно в больших домах, где имеется два и более отопительных контура. Гидрострелка нужна для того, чтобы балансировать уровень давления во всей котельной системе, когда меняются показатели в главном контуре. Такой агрегат отвечает за регулировку трехконтурного варианта системы, в который входят одновременно и нагреватель воды, и радиатор отопления, и теплый пол.

В случае соблюдения всех правил гидродинамики, будет обеспечено стабильное функционирование в нормальном режиме.

Помимо этого гидрострелка выступает как своеобразный отстойник, в котором происходит изъятие различных отложений из теплоносителя: накипи, коррозии. Достигается это только при полном соблюдении всех гидромеханических норм.

Такая функция гидрострелки, выполненной как из нержавеющей стали, так и из других материалов способствует продолжительности срока эксплуатации многих элементов в системе отопления. Кроме этого устройство отводит образующийся в теплоносителе воздух, за счет чего уменьшается окислительный процесс в механических частях.

Традиционный вариант исполнения гидравлического разделителя предусматривает наличие только одного контура. В случае отключения нескольких веток, снижается расход тепла в системе. Именно поэтому температура теплоносителя после прохождения всего пути снижается не сильно. Гидрострелка дает возможность поддерживать стабильный уровень расхода тепла, тем самым обеспечивает стабильную циркуляцию в системе.

Для того, чтобы дать ответ на вопрос: в чем предназначение гидрострелки, следует разобраться как функционирует отопительная система. Наиболее простой вариант системы с принудительной циркуляцией упрощенно состоит из:

• котла (К), здесь теплоноситель нагревается;
• циркуляционного насоса (N1), за счет функционирования которого, теплоноситель движется по трубам подачи (красные линии) и обратки (синие линии). Насос монтируется на трубе или же входит в комплект конструкции котла — особенно это характерно для моделей настенного исполнения;
• радиаторов отопления (РО), благодаря которым происходит теплообмен — тепловая энергия теплоносителя передается в комнаты.

Осуществив правильный выбор циркуляционного насоса по производительности и образуемому напору в простой одноконтурной системе, вам может вполне хватить одного экземпляра и не придется монтировать вспомогательные устройства.

Циркуляционный насос — неотъемлемое звено системы отопления. Благодаря этому прибору эффективность функционирования системы увеличивается.

Для домов, небольших по размеру, такой простой схемы может быть вполне достаточно. Но в больших помещениях очень часто приходится прибегать к применению несколько контуров отопления. Усложним схему.

Как видно на рисунке, благодаря насосу осуществляется циркуляция теплоносителя через коллектор Кл, откуда он разбирается на несколько разных контуров. Это могут быть:

1. Один или более высокотемпературных контуров с обычными радиаторами или конвекторами (РО).
2. Водяные теплые полы (ВТП), для которых температурный режим теплоносителя должен быть намного ниже. Это означает, что придется задействовать специально предназначенные для этого термостатические устройства. Чаще всего сенсорная длина контуров теплых полов в несколько раз выше обычной радиаторной разводки.
3. Система обеспечения дома горячей водой с установкой бойлера косвенного нагрева (БКН). Здесь – совершенно особые требования к циркуляции теплоносителя, так как обычно изменением расхода протекающего через бойлер теплоносителя регулируется и температура нагрева горячей воды.

Теперь возникает вопрос: сможет ли справиться один насос с такой большой нагрузкой и таким расходом теплоносителя? Навряд ли. Несомненно, на рынке можно найти высокопроизводительные и высокомощные модели, которые отличаются хорошими показателями образуемого напора, но здесь стоит учесть и возможности самого котла, которые никак нельзя назвать неограниченными. Его теплообменник и патрубки рассчитаны на определенную производительность и определенное давление, которое возникает. Если превысить заданные параметры, можно попросту прийти к тому, что ваш отопительный прибор выйдет из строя.

Да и если насос все время будет функционировать на гране своих возможностей, обеспечивая теплоносителем все контуры разветвлённой системы, то долго он не прослужит. К тому же работа будет сопровождаться громким шумом, а электрическая энергия будет потребляться в больших количествах.

Чтобы решить эту проблему, необходимо необходимо разделить всю гидравлическую систему не только на контуры конечного потребления, через коллектор, но и выделить отдельный контур котла.

Именно для этого и предназначена гидрострелка, которая монтируется между котлом и коллектором.

Установка гидрострелки в системе отопления позволяет избавиться от скачков температурного напора.

Что такое гидравлический разделитель и его устройство

Гидроразделитель

это вертикальный полый сосуд, состоящий из труб большого диаметра (квадратного профиля) с эллиптическими заглушками по торцам.

Размеры разделителя обусловлены мощностью котла, зависят от количества и объема контуров.

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

Патрубок емкостного гидравлического разделителя и отопительный трубопровод соединяются с посредством фланцев или резьбы.

Автоматический клапан воздухоотводчика размещается в самом верхнем участке корпуса. От осадка избавляются при помощи вентиля или используют специальный клапан, который врезан снизу.

Материал, из которого изготавливается гидрострелка — низкоуглеродистая нержавеющая сталь, медь, полипропилен. Корпус обрабатывают антикоррозийным составом, покрывают теплоизоляцией.

Принцип работы

Теперь, когда мы знаем для чего нужна гидрострелка для отопления и разобрались с ее конструкцией, можно переходить к особенностям ее функционирования.

В процессе её работы выделяется три основных режима.

Режим первый.

Система практически находится в равновесии. Расход «малого» котлового контура практически не отличается от суммарного значения расходов всех контуров, подключенных к коллектору или непосредственно к гидрострелке.

Теплоноситель не задерживается в гидрострелке, а проходит сквозь нее по горизонтали, практически не создавая вертикального перемещения. Температура теплоносителя на патрубках подачи (Т1 и Т2) – одинакова. Естественно, такая же ситуация и на патрубках, подключенных к «обратке» (Т3 и Т4). В таком режиме гидрострелка, по сути, не оказывает никакого влияния на функционирование системы.

Но подобное равновесное положение – крайне редкое явление, которое может замечаться лишь эпизодически, так как исходные параметры системы всегда имеют тенденцию к динамическому изменению.

В продаже можно найти модели коллекторов со встроенными гидравлическими разделителями. Выбрать можно варианты на 2, 3, 4 или 5 контуров.

Режим второй.

В текущий момент сложилось так, что суммарный расход на контурах отопления превышает расход в контуре котла.

С такой ситуацией приходится сталкиваться достаточно часто, когда все подключённые к коллектору контуры именно в этот момент требуют максимального расхода теплоносителя. Обыденными словами – сиюминутный спрос на теплоноситель превысил то, что может выдать контур котла. Система при этом не остановится и не разбалансируется. Просто в гидрострелке сам по себе сформируется восходящий по вертикали поток от патрубка «обратки» коллектора к патрубку подачи. Одновременно к этому потоку в верхней области гидравлического разделителя будет производиться подмес горячего теплоносителя, циркулирующего по «малому» контуру. Температурный баланс: Т1 > Т2, Т3 = Т4.

Коллектор с гидрострелкой на 3 контура позволяет безопасно и грамотно подключить радиаторы, бойлер и тёплые полы. Является самым популярным в своём сегменте. Наличие 4 контуров позволяет дополнительно подключить нагреватель воздуха в вентиляции. Для подключения ещё и резервного котла нужно наличие 5 контуров.
Режим 3.

Этот режим функционирования гидравлического разделителя является, по сути, основным – в грамотно спланированной и правильно смонтированной системе отопления именно он и станет превалирующим.

Расход теплоносителя в «малом» контуре превышает аналогичный суммарный показатель на коллекторе, или, иными словами, «спрос» на необходимый объем стал ниже «предложения». Причин тому может быть немало: — Аппаратура термостатического регулирования на контурах снизила или даже временно прекратила поступление теплоносителя из коллектора подачи на приборы теплообмена.

Температура в бойлере косвенного нагрева достигла максимальной, а забора горячей воды давно не было – циркуляция через бойлер прекращена. Отключены на какое-то время или на длительный период отдельные радиаторы или даже контуры (необходимость профилактики или ремонта, нет нужды отапливать временно неиспользуемые помещения и иные причины). Система отопления вводится в действие ступенчато, с постепенным включением отдельных контуров.

Ни одна из перечисленных причин никак негативно не скажется на общей функциональности системы отопления. Излишек объема теплоносителя вертикальным нисходящим потоком просто будет уходить в «обратку» малого контура. По сути, котел станет обеспечивать несколько избыточный объем, а каждый из контуров, подключенных к коллектору или напрямую к гидрострелке, будет забирать ровно столько, сколько требуется в настоящий момент. Температурный баланс при таком режиме работы: Т1 = Т2, Т3 > Т4.

При монтаже гидрострелки в индивидуальных системах отопления чаще всего используются пластиковые модели, которые и стоят дешевле, и установка их производится при помощи фитингов.

На самом деле у гидрострелки имеется один единственный принцип функционирования, он представлен под номером три. Достичь идеального режима (представленного на первой схеме) невозможно, поскольку гидравлическое сопротивление ветвей потребителей постоянно меняется из-за функционирования терморегуляторов, да и подобрать так точно насосы не получится. По второй схеме действовать недопустимо, поскольку в таком случае большая часть теплоносителя станет обращаться по кругу со стороны потребителей.

Как итог вы получите пониженную температуру в отопительной системе, т.к. со стороны котла в гидрострелке будет перемешивать малое количество горячей воды. Для повышения температуры придется прибегнуть к выводу теплогенератора на максимальный режим, что негативно скажется на стабильности работы системы в целом. Таким образом, остается третий вариант, при котором в коллекторы подается оптимальное количество воды нужной температуры. А уже за понижение ее в контурах отвечают трехходовые клапаны. Главная функция гидрострелки в отопительной системе — создание зоны с нулевым давлением, откуда появится возможность осуществлять отбор теплоносителя любое число потребителей.

Расчет гидрострелки

Многие пользователи задаются вопросом: как рассчитать гидрострелку для отопления? Поскольку устройства, которые есть в продаже предназначены для определенной мощности отопительной системы.

Многие хотят самостоятельно изготовить прибор и тогда очень важно произвести правильные и точные расчеты.

Представим расчет в зависимости от мощности системы отопления.

Существует универсальная формула, описывающая зависимость расхода теплоносителя от общей потребности в тепловой мощности, теплоемкости теплоносителя и разницы температур в трубах подачи и «обратки».

Формула расчёта расхода теплоносителя

Q = W / (с × Δt)

Q – расход, л/час;
W – мощность системы отопления, кВт
с – теплоемкость теплоносителя (для воды – 4,19 кДж/кг×°С или 1,164 Вт×ч/кг×°С или 1,16 кВт/м³×°С)
Δt – разница температур на подаче и «обратке», °С.

Вместе с тем, расход при движении жидкости по трубе равен: Q = S × V
S – площадь поперечного сечения трубы, м²;
V — скорость потока, м/с.

S = Q / V= W / (с × Δt × V)

Опытным путем доказано, что для оптимального смешивания в гидравлическом разделителе, качественного отделения воздуха и выпадения в осадок шлама, скорость в нем должна быть не выше 0,1 – 0,2 м/с.

Раз уж выбрана единица измерения час, то умножаем на 3600 секунд. Получается 360 – 720 м/час.

Можно взять усредненное значение – 540 м/час.

Если расчет производится для воды, то можно сразу ввести несколько исходных значений, чтобы упростить формулу:
S = W / (1,16 × Δt × 540) = W / (626 × Δt).

Определив сечение, по формуле площади круга несложно определить и требуемый диаметр:
D = √ (4×S/π) = 2 × √ (S/π).

Подставляем значения:
D = 2 × √ (W / (626 × Δt × π)) = 2 × √ (W / (1966 × Δt)) = 2 × 0,02255 × √(W/Δt) = 0,0451 × √(W/Δt).

Так как значение будет получено в метрах, что не совсем удобно, можно перевести его сразу в миллиметры, умножив на 1000.

В итоге формула примет такой вид:
D = 45,1 √(W/Δt) – для скорости потока в трубе гидрострелки в 0,15 м/с.

Несложно просчитать и значения для верхнего и нижнего предела допустимой скорости потока:
D = 55,2 √(W/Δt) – для скорости в 0,1 м/с; D = 39,1 √(W/Δt) – для скорости в 0,2 м/с.

Определив диаметр гидрострелки, несложно вычислить и диаметры входных и выходных патрубков.

Поэтому гидрострелка для отопления решает важные задачи. При необходимости её нужно монтировать.

teplofan.ru

Вступление

Если вас интересует, и вы ищете информацию про разделитель гидравлический, назначение, принцип работы разделителя, то эта статья для вас.

Разделитель гидравлический — назначение

Разделитель гидравлический он же анулоид, он же гидрострелка, он же термостатический разделитель предназначен для гидравлического разделения двух контуров движения теплоносителя в системах отопления.   

Сразу пример. В доме установлен котел отопления с расходом 30 л/мин. Расход же системы отопления рассчитан, как 100 л/мин. Чтобы  не «напрягать» котел до 100 литров, создают две петли для котла и для отопления, которые разделяют анулоидом (разделителем).

Устройство классического разделителя отопительных контуров

В устройстве гидравлического разделителя нет ничего сложного. По сути, это цилиндрическая или прямоугольная камера с подходящими к ней четырьмя трубами.

Горячий теплоноситель двигается по верхним трубам, остывший теплоноситель по нижним трубам.

Принцип работы гидравлического разделителя

В гидравлическом разделителе происходят два физических процесса из двух разделов физики. Гидравлика помогает понять, как движется вода в разделителе, а теплотехника, позволяет понять, как в разделителе смешиваются холодный и горячий потоки.

Начнем с гидравлики. Имеем два контура движения теплоносителя. Контур К1 (контур котла отопления) и контур К2 (контур системы отопления) для обеспечения движения теплоносителя в каждый контур ставится циркуляционный насос. Принято ставить насосы на холодные ветки контуров. Хотя установка насосов на горячие ветки увеличивает скорость движения теплоносителя из-за малой вязкости горячей жидкости.

Итак, в гидрострелке двигаются два динамически независимых потока контуров К1 и К2. Скорость движения этих потоков не должна превышать 0,1 м/сек. Поясню почему.

Маленькая скорость движения теплоносителя в гидравлическом разделителе нужна по четырем причинам:

1. При малой скорости движения жидкости в разделителе осаждаются песок, шлам и другой водяной мусор.
2.  При малой скорости холодный теплоноситель движется вниз, а горячий поднимается вверх. Такая естественная циркуляция позволяет создавать температурные градиенты в петлях отопления. Можно получить контур отопления с повышенной или пониженной температурой. Обычно пониженную температуру создают  разделителем в системе теплый пол, а повышенную в контуре косвенного нагрева с бойлером.
3. Из гидрострелки можно сделать смесительный узел. Это полезно если в доме один отопительный контур. Уменьшив диаметр разделителя, вы увеличите скорость движения воды и температуры обоих петель (котла и отопления) выровняются. Это значительно экономит материал и снижает расходы.
4.  Маленькая скорость воды в разделителе, выводит из воды воздух, который не нужен в системе отопления. Воздух выводится через автоматический воздушник.

Промежуточный итог

Разделитель гидравлический позволяет разделить два контура теплоносителя различного расхода. Циркуляционные насосы в обоих контурах и диаметр разделителя,  выбираются такой мощности, чтобы скорость движения теплоносителя в разделителе не превышала 0, 1 м/сек.    

Гидравлический разделитель – как работает

Разделитель разделяет систему отопления как минимум на две части. Одна петля относится к котлу отопления, вторая петля объединяет разводку отопления дома. В каждой петле установлен циркуляционный насос. 

Как работает разделитель

Имеем две петли (контура) отопления. Петля К1 с насосом N1 и петля К2 с насосом N2. Расход в петле К1 равен W1, а расход в петле К2 равен W2.

1. Если W1=W2, то в разделителе контура смешиваются, образуя единую систему отопления, без разделения по контурам;
2. Если W1<W2, то теплоноситель в разделителе движется снизу на вверх;
3. Если W1>W2, то теплоноситель двигается сверху вниз.   

Насос N1 создает расход в первом петле равный W1. Насос N2 создает расход во второй петле равный W2.

Где используется гидравлический разделитель

Разделитель гидравлический не является обязательным устройством для любой системы отопления. Его применение нужно в больших домах (от 200 метров) и с несколькими контурами отопления и ГВС. Из-за больших колебаний температуры в системе,  разделитель необходим во всех системах с отопительным котлом, работающим на древесине или пеллетах.

Размеры гидравлического разделителя

Высота гидравлического разделителя может быть любой. Зависит от места под монтаж. Минимальный диаметр гидравлического разделителя определяется по формуле:

Согласно формуле все очень просто:

• Скорость движения жидкости в разделителе: 0,1м/с;
• Расход W это разница между контуром отопительного котла и контуром системы отопления. Считаем расходы по максимальным расходам насосов согласно паспарту.

Пример.

• Расход контура котла 30 л/мин;
• Расход контура отопления 80 л/мин.
• Разница расходов W: 80-30=50 л/мин.
• Пи = 3,14;
• Скорость V=0,1 метрсекунду.

Считаем:

50 литров÷60 секунд=0,833 л/ сек;

• 1 литр=0,001 м3;
• 0,833 литра/сек=0,000833 м. куб/сек;
• D=0,102 мерта=102 мм.

Итак, получили, что диаметр разделителя не должен быть менее 102 мм.

Расчет гидравлического разделителя

Есть два типа разделителей, на фото они хорошо видны. Но расчет для них один.

Как видите, все расчеты привязаны к строгому соответствию конструкции разделителя к значению диаметра d.

Другие формы гидравлических разделителей

Рассмотренные разделители отопительной системы являются классическими, и они наиболее часто монтируются в системах. Но гидравлики утверждают, что и ниже приведенные разделители имеют право на существования.

Повороты в монтаже

При монтаже разделителей, да и все отопительной системы в целом, есть золотое правило: чем меньше поворотов, тем лучше. В завершении приведу пример, как избавится от лишних «коленцах» в монтаже гидравлического разделителя.

©Obotoplenii.ru

obotoplenii.ru

Перепечатка статей, равно как и их отдельных частей, запрещена. Мы хотим оставить за собой право на эксклюзивное размещение данного материала на нашем сайте home-engineering.net. Здесь мы делимся знаниями и опытом, наработанными нашей командой за годы работы в сфере проектирования и монтажа инженерных систем.

Введение
Что такое гидравлический разделитель, гидравлическая стрелка или анулоид
Принцип работы гидравлической стрелки
Основные функции анулоида
Когда необходим разделитель, а когда без него можно обойтись
Подбор и расчет термогидравлического разделителя
Заключение

Введение наверх

В статье мы рассмотрим назначение и области применения гидравлических стрелок в системах отопления частных домов. Опишем конструкцию, внутреннее устройство и подбор параметров гидравлического разделителя для конкретных систем отопления. Будут даны рекомендации по его изготовлению и варианты альтернативных решений при обвязке котельных. В примерах наших работ можно посмотреть несколько различных вариантов реализованных нами гидравлических разделителей собственного изготовления: Нестандартные гидравлические стрелки (разделители) в системах отопления домов.

Что такое гидравлический разделитель или гидравлическая стрелка наверх

Гидравлический разделитель, термогидравлический разделитель, гидравлический преключатель, анулоид, уравнительный сосуд, коллектор малых перепадов давления или гидравлическая стрелка (англ.: Hydraulic Separator, Low-Loss Header) — прибор, предназначенный для разделения котлового (первичного) и греющего (вторичного) контуров систем отопления. Гидравлическая стрелка обычно применяется в системах отопления средней и большой мощности, состоящих из одного или более источников тепла (например, газовый и твердотопливный, электрический котел, тепловой насос) и/или нескольких греющих контуров (радиаторы, водяные теплые полы, контур бойлера косвенного нагрева, контур нагрева вентиляции, контур теплообменника бассейна и т.п.). Гидравлический разделитель обеспечивает независимость работы вышеперечисленных контуров без необходимости уравновешивания расхода теплоносителя (воды) через них.

Устройство гидравлической стрелки представляет собой корпус в виде полого стального резервуара из обычной низкоуглеродистой, реже — нержавеющей стали. На корпусе разделителя установлены патрубки. Пара патрубков (впускной/выпускной) на одной стороне служат для подключения котельного контура, другая пара (впускной/выпускной) на другой стороне обслуживают греющий контур. Для удаления воздуха в верхней части резервуара установлен патрубок, служащий для подключения воздухоотводчика. В нижней части резервуара для очищения гидравлической стрелки от собранных за время работы загрязнений (шлама) служит патрубок, к которому подключается спускной кран.

Принцип работы гидравлической стрелки наверх

При применении гидравлической стрелки в отопительных системах происходит разделение котельного и греющего контуров. Во время работы системы отопления возможны три основных ситуации:

1. Состояние, когда количество нагреваемого котлом теплоносителя Q1 соответствует количеству теплоносителя, забираемого системой отопления Q2 (рис. выше, слева). Количество доставляемого тепла при этом равно количеству отбираемого тепла. Температуры подачи и обратки в отопительных контурах равны соответствующим температурам в котловом контуре.
2. Если потребность в тепле Q2 превышает производимую котлом/котлами Q1, насосы системы отопления вызывают подсасывание обратного потока (рис. выше, в центре). Это приводит к понижению температуры подачи, питающей систему отопления. Для котельной автоматики (по датчику, закрепленному на подаче стрелки) это является сигналом о том, что следует увеличить мощность работающего котла или включить следующий котел.
3. Когда происходит прикрытие регулирующих клапанов в системе отопления, вызываемое меньшей потребностью в тепле Q2, часть потока протекает вдоль гидравлической стрелки (рис. выше, справа), излишек расхода Q1 возвращается в котловой контур, подавая сигнал котельной автоматике об уменьшении мощности котлов или их выключении.

Ввиду особенностей конструкции гидравлического разделителя, о которых будет рассказано далее, в нем происходит существенной падение скорости движения теплоносителя: до 10 раз. Из-за этого в нем происходит интенсивное выделение пузырьков растворенного в воде воздуха, который скапливается в верхней части разделителя. Также происходит и интенсивное осаждение из объема теплоносителя твердых нерастворимых частиц — шлама, который оседает на дно стрелки.

Основные функции анулоида наверх

Т.о., анулоид (гидравлическая стрелка) в системе отопления необходим для:

• Разделения и согласования отопительных контуров, поддержания расчетных расходов в первичных (котловых) контурах независимо от расходов во вторичных контурах потребителей.
• Обеспечения постоянных режимов работы циркуляционных насосов.
• Облегчения гидравлических расчетов сложных, разветвленных систем отопления.
• Развоздушивания систем отопления.
• Шламоулавливания в системах отопления.
• Возможности компактного и удобного монтажа при использовании модульных элементов, групп быстрого монтажа.

Поясним последние три пункта иллюстрацией:

Благодаря модульности и унификации размеров возможно очень компактное размещение и подключение гидравлической стрелки, коллекторной балки и групп быстрого монтажа заводской готовности в котельной загородного дома (рис. выше, слева) даже при значительной мощности. При этом количество внешних соединений и труб подключения сводится к минимуму, а заводская теплоизоляция на этих элементах позволяет экономить тепло. Единственный минус такого решения — это цена.

Для повышения эффективности отделения воздуха и улавливания твердых частиц из потока теплоносителя некоторые производители значительно усложняют внутреннее устройство термогидравлических разделителей (см. рис. выше справа). Так, внутри появляются различные разделительные перегородки, сепараторы, экраны и магниты, которые для бытовых систем отопления необходимы далеко не всегда.

Когда необходим разделитель, а когда без него можно обойтись наверх

Если у тебя в руках только молоток,
то все вокруг кажется гвоздями.
А. Маслоу

Вот два основных случая, когда применение гидравлической стрелки полностью оправдано:

1. Гидравлический разделитель необходим, когда источников и потребителей тепловой энергии много. Например, большой загородный дом, в котором присутствуют два-три источника тепла (основной котел, резервные источники тепла) и несколько потребителей тепловой энергии: контур(ы) радиаторного отопления, контур(ы) теплых водяных полов, контур бойлера косвенного нагрева, контур теплообменника вентиляции или бассейна, контур отопления отдельно стоящих зданий и т.п.

2. Гидравлическая стрелка широко используется в каскадных котельных. Каскадные котельные — это котельные, в которых совместно работают от 2-х до 8-и и более теплогенераторов (котлов), управляемых специальной каскадной автоматикой. Датчик каскадной автоматики, установленный на термогидравлическом разделителе, позволяет отслеживать соответствие потребности отопительной системы в тепле тепловой производительности котлов и запускать/останавливать дополнительные аппараты. Каскадные котельные достаточно редко используются в частном домостроении. В промышленных системах отопления подключение котлов в каскад достаточно распространено.

Всё следует упрощать до тех пор,
пока это возможно, но не более того.
А.Эйнштейн

Вместе с тем, не следует использовать гидравлические стрелки везде, даже там, где без них можно и обойтись, нужно уметь использовать и другие доступные инженеру решения. Очень часто термогидравлический разделитель может быть исключен из тепломеханической схемы котельной и заменен альтернативой. Это не означает, что его можно просто выбросить, а все трубы соединить вместе. Можно использовать решения на основе первичных/вторичных колец и короткозамкнутых участков. Вариант такого решения можно посмотреть в примерах наших работ:

Пример реализации комбинированной системы отопления.
Система отопления с радиаторами и теплым полом в загородном доме на базе котла Bosch WBN 6000 HR. Пример реализации кольцевой системы отопления.

Радиаторы и тёплый пол.
Комбинированные системы отопления дома. Способы реализации смешанных систем отопления. Типичные ошибки. Предложена простая и надёжная схема системы отопления дома радиаторами и водяными тёплыми полами.

При использовании в системе отопления теплоаккумулятора (буферной емкости), он также может быть полноценной заменой гидравлическому разделителю, правда, при соблюдении некоторых условий при его обвязке.

Требуется только правильно подобрать диаметры подводящих труб к и от буферной емкости (выделены жирным на рис. выше) и диаметры присоединительных патрубков.

Подбор и расчет термогидравлического разделителя наверх

Из-за разнообразия конструкций гидравлических стрелок от разных производителей, множества альтернативных названий, их достаточно высокой стоимости и относительно редкого использования в быту, у неискушенного обывателя может сложиться мнение, что требуется некое тайное знание, чтобы правильно выбрать, использовать или, не дай бог, самому сделать данный девайс.

Это, однако, не так. Существуют всего два основных правила, которыми руководствуются как производители, так и инженеры-проектировщики при выборе коллектора малых перепадов давлений:

1. Скорость движения теплоносителя в подводящих и отводящих патрубках стрелки должна составлять порядка 1 м/с.
2. Скорость движения теплоносителя в самом гидравлическом разделителе должна составлять порядка 0,1 м/с.

Соблюдение этих условий гарантирует минимальный перепад давления между присоединительными патрубками анулоида, что снижает взаимное влияние отопительных контуров друг на друга. Так же, при таких низких скоростях, оптимально происходит процесс выделения воздушных пузырьков и оседания взвесей из объема теплоносителя.

Вышеперечисленные требования нашли отражение в правиле D-3D: для соответствующей мощности системы отопления и диаметра входных патрубков (труб) D, диаметр гидравлической стрелки и расстояние между парными отводами должно быть близко к значению 3D. Желательно использовать смещение осей входных и выходных патрубков друг относительно друга для исключения затекания теплоносителя по инерции.

Для подбора гидравлической стрелки и определения внутреннего диаметра её корпуса следует использовать стандартные методики определения скорости движения теплоносителя при известной тепловой мощности и перепаде температур между подачей и обраткой. Или же можно воспользоваться следующей номограммой, где отражается зависимость диаметров входных/выходных патрубков и основного участка гидравлического разделителя от тепловой мощности.

Для примера, ниже представлен чертеж гидравлического разделителя производства Thermona, совмещенного с коллектором, для системы отопления мощностью порядка 50кВт при перепаде температур в 15К.

В своей практике в области проектирования и монтажа инженерных систем для частных домов мы используем как готовые решения в виде заводских гидравлических стрелок разных производителей (Meibes. Giacomini, Valtec и др.), так и разработанные и изготовленные нами гидравлические разделители под конкретные объекты. Основной материал для их изготовления — низкоуглеродистая сталь. Возможен вариант изготовления анулоида и из нержавеющей стали, что однако оправдано далеко не всегда.

Заключение наверх

Несмотря на то, что гидравлическая стрелка не является универсальным решением для всех задач в области теплотехники и обвязки котлов, её область применения достаточно широка. Готовые гидравлические разделители заводского изготовления позволяют правильно, быстро и компактно решить вопрос построения котельных для загородных домов. А рассчитанные и сделанные на заказ под конкретные условия разделители могут решить эти задачи еще эффективнее. В примерах наших работ можно посмотреть несколько различных вариантов реализованных нами гидравлических разделителей собственного изготовления: Нестандартные гидравлические стрелки (разделители) в системах отопления домов.

Если вам необходимо выполнить работы по расчету и монтажу инженерных систем: отопления, водоснабжения, канализации, электрики, вентиляции и встроенного пылесоса, вы можете обратиться к нам в разделе КОНТАКТЫ. Мы проводим работы по монтажу инженерных систем в Минске и Минском районе.

home-engineering.net

Использование

Обычно гидравлический разделитель устанавливают в следующих случаях:

1. Если в доме большая, мощная система отопления с большим количеством радиаторов, но при этом с небольшим водяным контуром отопительного котла. Если такая система работает без гидрострелки, то, во-первых, ее очень сложно отбалансировать, если вообще возможно, во-вторых, создается большая нагрузка на насос котла отопления, что выводит его быстро из строя.
2. Если система отопления комбинированная из нескольких контуров: батареи отопления, теплый пол, бойлер косвенного нагрева. В таких системах отопления без гидравлического разделителя при отключении одного контура может возникнуть разбалансировка системы отопления с резким повышением температуры теплоносителя. Это также неблагоприятно влияет на работу котла.
3. При использовании в системе отопления двух и более отопительных котлов для увязки их в одну систему отопления.

Благодаря установке гидрострелки в систему отопления можно получить такие положительные изменения:

1. Равномерный прогрев всех батарей системы отопления. При хорошей правильнойбалансировке можно установить оптимальный тепловой режим в отопительной системе.
2. Согласованная работа контуров водяного пола, отопительных батарей и бойлера косвенного нагрева.
3. Возможность удалять накопившуюся грязь и лишний воздух в системе отопления. С помощью спускного крана и автоматического воздушного клапана на гидрострелке можно удалять различный шлак из системы отопления.
4. Можно согласовать работу двух котлов, при этомне используя сложное громоздкое оборудование.

Недостатки применения гидрострелки:

1. Необходимость работать только на системах отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя;
2. Нужно устанавливать дополнительный циркуляционный насос на каждый контур.

Устройство и принцип работы

Схема устройства гидравлического разделителя промышленного изготовления представлена на рисунке ниже.

На рисунке движение воды от котла показано красной стрелкой. Вода, поступая в гидрострелку, огибает разделительную пластину (2) и поступает через канал воздухоудаления (3) к выпрямителю потока (4). Для сброса лишнего воздуха из воды в конструкции предусмотрен автоматический воздухоотводчик (1). Для контроля температуры воды в гидрострелке в гильзу (5) устанавливается термометр. Дальнейшее движение воды в систему показано красной стрелкой. Синей стрелкой показано обратное движение воды из системы к котлу. Через разделительные пластины (6) вода перемешивается в гидрострелке. Внизу гидрострелки расположен грязесборник с пластинами (7). Грязь из гидрострелки сливается краном (9).

Как видно из рисунка, конструкция не такая сложная, и потому никаких особых требований к эксплуатации нет. Просто нужно следить за работой автоматического воздухоотоводчика и сбрасывать накопившуюся грязь из гидрострелки.

Схема подключения и режимы работы гидрострелки показаны на рисунке ниже.

На рисунке показаны три основных варианта работы гидрострелки. Как видно из рисунка, в первом случае отопительная система потребляет теплоносителя меньше, чем вырабатывает отопительный котел. При этом в гидрострелке наблюдается движение воды вниз, по ходу движения воды в контуре котла. Эта ситуация может произойти если, например, в отопительной системе сработают термоклапаны, которые ограничивают поток воды.  Во втором случае расходы теплоносителя системы отопления и котла одинаковые, и отопление работает в оптимальном режиме. Движения воды по гидрострелке в таком случае не наблюдается. Третий вариант – когда расход отопительной системы  больше, чем расход котла. В этом случае вода в гидрострелке движется вверх.

Схемы изготовления

Гидрострелки промышленного изготовления стоят недешево и многие изготавливают их своими руками. При этом нужно сделать предварительные расчеты. Основные расчетные размеры показаны на рисунке ниже.

Как видно из рисунка, диаметр самой гидрострелки принимают равным трем диаметрам входных патрубков, поэтому расчеты сводятся в основном к определению диаметра гидрострелки.

Расчет сводится в основном к определению диаметра гидрострелки:

где:

• D – диаметр гидрострелки в мм;
• d – диаметр входного патрубка в мм, обычно принимают равным D/3;
• 1000 – переводной коэффициент метров в мм;
• P – мощность котла в кДж;
• π – число пи = 3,14;
• С – теплоемкость теплоносителя (вода – 4,183 кДж/кг·С°);
• W – максимальная вертикальная скорость движения воды в гидрострелке, м/с, обычно принимают равной 0,1 м/с;
• ΔТ – разница температур теплоносителя на входе и выходе котла, С°.

Также расчет можно выполнить по такой формуле:

где:

• Q – расход теплоносителя, м³/с;
• V – скорость движения воды в гидрострелке, м/с;

Также для расчета диаметра гидрострелки есть такая формула:

где:

• G – расход, м³/час;
• W – скорость движения воды, м/с;

Если сделать диаметр гидрострелки достаточно большим, то можно получить два в одном: гидрострелку и теплоаккумулятор, так называемый емкостной разделитель.

Как видно из рисунка, гидрострелка такого типа имеет большой объем, порядка 300 литров и более, поэтому способна, кроме выполнения своей основной задачи, еще и накапливать тепло. Использование гидрострелки такого типа особенно оправдано при отоплении твердотопливным котлом, так как способно сглаживать температурные скачки котла отопления и сохранять тепловую энергию котла после окончания горения довольно длительное время.

Нужно знать некоторые нюансы при использовании такого типа гидрострелки:

1. Во-первых, такую гидрострелку необходимо утеплить, поскольку в противном случае она будет отапливать котельную, а не отдавать тепло в систему отопления.
2. Котел будет выдавать меньшую мощность. Это объясняется тем, что требуется большая температура теплоносителя, а на котлах установлена автоматика, которая будет автоматически уменьшать его мощность для снижения температуры на выходе.

Гидрострелка для нескольких контуров

Для отопления нескольких контуров существуют разные конструкции гидравлических разделителей.

Как видно из рисунка, в такой конструкции вода поступает из котла к гидрострелке и возвращается в него по двум патрубкам, а отводится в систему – по нескольким. Такая схема подключения позволяет разделить контуры отопления и подавать на каждый контур воду с разным температурным градиентом.

Если сделать устройство по этому принципу, то при его работе будет происходить следующее:

1. Горячая вода из трубы (Т1) поглотится трубой (Т2), при расходе Q1=Q2.
2. Если Q1=Q2 вода, попадающая в трубу (Т3) по температуре становится равной температуре труб (Т6), (Т7), (Т8), а разница температур между (Т3) и (Т4) при этом не значительна.
3. Если Q1=Q2+Q3•0,5, происходит следующее: температура Т1=Т2, Т3=(Т1+Т5)/2, Т4=Т5.
4. Если Q1=Q2+Q3+Q4, то Т1=Т2=Т3=Т4.

Как видно, такая схема подключения имеет ряд недостатков и не может разделять контура отопления качественно с нужным температурным градиентом.

Для того чтобы правильно распределить температуру по контурам, используют такую схему соединения:

При запитывании по этой схеме необходимо соблюдать некоторые условия для правильной работы устройства:

1. Трубопровод (Т1) должен располагаться выше трубопровода (Т2).
2. Труба (Т9) должна находиться строго посередине между трубами (Т3) и (Т4).
3. Трубопровод (Т10) и (Т5) между собой должны располагаться на расстоянии не менее 20 см.
4. Труба (Т5) должна располагаться выше труб (Т6), (Т7) и (Т8), для того чтобы вода, поступающая из этих труб, перемешивалась перед подачей в трубу (Т5).
5. Расстояние между трубами (Т2), (Т3) и (Т4) должно быть по возможности одинаковым.

При такой схеме работы температуру в контурах можно выровнять с помощью балансировочных клапанов на трубопроводах (Т1), (Т9) и (Т10). Это особенно хорошо для бойлера, которому необходимо подать самую высокую температуру теплоносителя для теплого пола с самой низкой температурой.

Можно также подсоединить контура по такой коллекторной схеме:

При такой схеме подсоединения температурный напор также регулируется балансировочными клапанами, но не в таких пределах, как по предыдущей схеме. При этом диаметр коллекторов должен быть достаточно большим для равномерного распределения теплоносителя.

Конструкции гидрострелок

Если при использовании гидрострелки не ставится цель убирать шлам и воздух из системы отопления, то можно ее расположить горизонтально по такой схеме:

Как видно из рисунка, тут гидрострелка располагается горизонтально, и патрубки, соответственно, могут быть как снизу, так и сбоку. При этом длина гидрострелки и расстояние между трубопроводами могут быть какое угодно, только желательно, чтобы подающий и отводящий патрубок между собой располагались на расстоянии не менее 20 см.

Обычно гидравлический разделитель изготавливают из металла, но если не хочется, чтобы в систему попадала ржавчина, то можно ее изготовить из полипропилена своими руками. При этом если нет труб из полипропилена подходящего диаметра, то конструкции можно придать такой вид:

Еще проще можно сделать, если поставить вместо такой конструкции радиатор отопления. При этом его нужно утеплить, чтобы он не отдавал тепло в котельную. В противном случае будет происходить потеря тепла.

При использовании гидрострелки в системе отопления можно добиться таких улучшений в работе:

1. Повышается долговечность котла. При работе без гидрострелки очень часто можно наблюдать скачки температуры в системе, что плохо сказывается на работе котла.
2. Возможность регулировать температуру на каждом отдельном контуре.

aqueo.ru

Другие статьи по теме:

Отопление дома газовыми баллонами расход Опрессовка системы отопления что это Антифриз теплый дом Отопление газовое на даче Кольцевая система отопления Опрессовка системы