Что такое гидрострелка — гидравлический разделитель в системе отопления

Назначение приспособления

Целесообразность использования гидроразделителя обоснована в крупных домах, где есть 2 и более отопительных контура.

Описываемая здесь гидрострелка необходима для балансировки уровня давления во всей котельной системе, когда изменяются показатели в главном контуре. Такое устройство без проблем регулирует трехконтурный вариант системы, в которой включены сразу и нагреватель воды, и радиатор отопления, и даже теплой пол.

Когда соблюдаются все правила гидродинамики, обеспечивается стабильная работа в нормальном режиме.

Стоит знать: устанавливается большинство гидрострелок строго в вертикальном положении, чтобы отвод воздуха из системы осуществлялся полностью автоматически.

Также гидроразделитель — это своеобразного рода отстойник, в котором изымаются из теплоносителя различного рода образования, будь то накипь или коррозия. Но происходит это опять же, если соблюдены все гидромеханические нормы.

Стоит отметить, что такая функция гидрострелки, сделанной как из нержавейки, так и из других материалов, увеличивает срок службы многих деталей в отопительной системе. Такое устройство также отводит образующийся в теплоносителе воздух, что снижает в металлических частях окислительный процесс.

Возможно, Вас заинтересует статья о конденсационном газовом котле.

О том, как выбрать газовый котел, Вы можете прочитать в этой статье .

Также Вам может пригодиться статья о том, как сделать котел на отработанном масле своими руками .

В классическом варианте конструкции, которая предусматривает наличие только одного контура, если происходит отключение нескольких веток, то уменьшается расходование тепла в системе. Поэтому температура теплоносителя после прохождения всего пути снижается незначительно. Гидрострелка же позволяет поддерживать стабильный уровень расхода тепла, тем самым обеспечивая стабильную циркуляцию в системе.

Схема обвязки с котлом

Чтобы понять, как работает гидрострелка в системе отопления с несколькими контурами, мы предлагаем изучить схему ее обвязки с котлом, представленную ниже:

Теперь оба коллектора связаны между собой перемычкой, уравнивающей давление в подающей и обратной магистрали. Благодаря этому в каждый контур поступит столько теплоносителя, сколько нужно

При этом важно обеспечить такой же расход теплоносителя со стороны теплогенератора, иначе его температура на стороне потребителей может стать недопустимо низкой

В интернете очень популярна схема гидрострелки (показана выше), изображающая 3 рабочих режима:

• суммарный расход теплоносителя в контурах потребителей и со стороны котла одинаков;
• отопительные ветви отбирают большее количество воды, чем ее обращается в котловом контуре;
• расход в кольце со стороны теплогенератора больше.

В действительности у гидрострелки режим работы один-единственный, он изображен на схеме под номером 3. Добиться идеального режима (№1) невозможно, так как гидравлическое сопротивление ветвей потребителей все время меняется из-за работы термостатов, да и подобрать так точно насосы нереально. По схеме №2 действовать нельзя, потому что тогда большая часть теплоносителя станет обращаться по кругу со стороны потребителей.

Это приведет к понижению температуры в системе отопления, ведь со стороны котла в гидрострелке будет подмешиваться мало горячей воды. Чтобы поднять эту температуру, придется выводить теплогенератор на максимальный режим, что не способствует стабильной работе системы в целом. Остается вариант №3, при котором в коллекторы идет достаточное количество воды требуемой температуры. А уж понизить ее в контурах – задача трехходовых клапанов.

Функция гидрострелки в системе отопления лишь одна – создание зоны с нулевым давлением, откуда смогут отбирать теплоноситель любое число потребителей. Главное, — обеспечить необходимый расход со стороны источника тепла. Для этого реальная производительность котлового насоса должна быть немного больше суммы расходов на всех ветвях потребителей. Подробнее обо всех нюансах рассказано и показано на видео:

Принцип функционирования

Гидрострелка для отопления в разрезе представляет собой отрезок полой трубы с квадратным сечением. Работает такое устройство очень просто. Воздух сепарируется и устраняется автоматическим отводчиком воздуха. Отопительная система разбивается на 2 разных контура – большой и малый. Малый контур представляет собой котел/гидрострелку, а большой – котел/гидрострелку/потребитель.

Когда отопительный котел обеспечивает количество носителя тепла, которое равно его потреблению, то в гидрострелке жидкость идет только горизонтально. Если это равновесие нарушается, то носитель тепла идет в малый контур, после чего увеличивается температура перед котлом. Котел на такие изменения реагирует отключением, а носитель тепла продолжает двигаться до того момента, пока температура понизится до определенного значения. Затем котел опять включается. Таким образом, гидроразделитель в системе отопления обеспечивает баланс контуров котла и котельной, при этом гарантируя независимую работу каждого отдельного контура.

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.

Как сделать гидрострелку

Если вы не хотите тратиться на гидрострелку, можете попытаться сделать ее своими руками. Здесь главное – правильно выполнить ряд расчетов и иметь навыки газовой или электросварки.

Сначала определите оптимальные размеры трубы-гидроразделителя:

• внутренний диаметр: разделите сумму всех мощностей нагревательных котлов в кВт на температурную разницу подачи и обратки, извлеките из полученного параметра квадратный корень, а затем умножьте последнее значение на 49;
• высота: умножьте внутренний диаметр на шесть.
• промежутки между патрубками: умножьте внутренний диаметр на два.

На основе вычисленных параметров составьте чертеж будущей гидрострелки. Затем подготовьте стальную трубку круглого или квадратного сечения, отвечающую рассчитанным значениям, и вварите в нее необходимое количество патрубков с резьбовыми соединениями.

Как видим, если в доме сложная система отопления, обслуживающая большие площади, без гидрострелки не обойтись. Благо, даже несмотря на сложный принцип работы и массу задач, это устройство довольно простое в конструктивном плане, поэтому его реально сделать своими руками. Так что у вас всегда есть выбор: или покупать гидрострелку или довериться собственным навыкам.

Схемы обвязки котла полипропиленом

Эффективную и безопасную работу котлоагрегата можно достигнуть, только в том случае, если его правильно обвязать. Существуют отличия для схем с естественной и принудительной циркуляцией, как по количеству элементов, так и по предельному давлению теплоносителя.

Естественная циркуляция

Эта самая простая схема, ее вполне можно выполнять самостоятельно. Принцип работы – энергонезависимый. Для движения теплоносителя по контуру не требуется насос, процесс использует гравитационный принцип, за счет разности температур холодной и горячей воды.

Такая схема, наиболее предпочтительна для теплоснабжения небольших по площади и низкоэтажных жилых объектов. К преимуществам схем с естественной циркуляцией отопления можно отнести:

• Упрощенная установка и обвязка;
• энергонезависимость, работа без подачи электроэнергии, допускается использовать аккумуляторные батареи для работы автоматики безопасности;
• компактность котла и вспомогательного оборудования;
• низкая стоимость обслуживания системы;
• высокая ремонтопригодность;
• надежное функционирование, так как в тепловой схеме отсутствует оборудование, которое может сломаться.

Система с принудительной циркуляцией

Такая система отопления применяется в домах с большими и многоуровневыми нагрузками теплоснабжения. Она позволяет управлять каждым контуром в отдельности, например, в системе ГВС, высокотемпературного отопления в радиаторах и низкотемпературного в системе «теплый пол».

Этот вариант наиболее затратный, но при этом срок окупаемости у него не превышает 4 года, поскольку система работает с повышенным КПД в диапазоне мощности от 20 до 100 %, что способно обеспечить ежегодную экономию топлива до 30 %.

К недостаткам таких котлов относятся:

1. Необходимость иметь надежный источник электроэнергии.
2. Необходимость выполнение балансировки контуров нагрева.
3. Сложная исполнительная схема теплоснабжения, требует дополнительные дорогостоящие элементы, в виде гидравлической стрелки, циркуляционных насосов, на каждый контур и запорно-регулирующую арматуру.
4. Сложный монтаж и наладка, требует участие квалифицированной монтажной организации.
5. Высокая стоимость.

Аварийная схема

Защитное оборудование устанавливают в энергозависимых схемах двухконтурного котла, которое должно защитить конструкцию котла при внезапном отключении электроэнергии. На практике используют несколько действенных защитных схем:

1. Бесперебойный источник тока на аккумуляторных батареях, используемый для работы циркуляционного насоса, вентилятора и систем безопасности.
2. Установка гравитационного контура, обеспечивающего дополнительный теплосъем тепловой энергии при остановке циркуляционного насоса.
3. Гибридная схема с установкой бесперебойного источника тока и защитного гравитационного контура.

Схема с настенным котлом

Настенная конструкция газового котла является наиболее приемлемой для небольших жилых объектов. Для больших объектов для повышения диапазона модуляции режимов теплоснабжения объекта, возможна установка несколько таких агрегатов, каждый из которых может нести нагрузку по контурам отопления и ГВС.

Такая схема особенно предпочтительна, когда поэтажная схема отопления выполнена из отопительных приборов, работающих в разных температурных режимах: «тёплые полы» и биметаллические радиаторы.

В доме, в котором существует большая нагрузка на ГВС, в тепловую схему с настенным одноконтурным газовым котлом интегрируют внешний бойлер косвенного нагрева.

Такие схемы позволяют снять высокую температуру теплоносителя и давление среды в контуре, установленных правилами эксплуатации полипропиленовых труб.

https://youtube.com/watch?v=fKf2kG7gHvw

Популярные производители

Компаний, занимающихся производством гидравлических разделителей для отопительных сетей, не так мало, как может показаться на первый взгляд. Однако сегодня мы ознакомимся с продукцией всего двух компаний, GIDRUSS и ООО «Атом», так как они считаются самыми популярными.

Таблица. Характеристики гидравлических разделителей производства GIDRUSS.

Заметим также, что каждая гидрострелка для отопления из перечисленных выше выполняет еще и функции своего рода отстойника. Рабочая жидкость в данных устройствах очищается от разного рода механических примесей, благодаря чему заметно увеличивается эксплуатационный срок всех подвижных составляющих отопительной системы.

Для чего нужна гидрострелка: принцип работы, назначение и расчеты

В процессе эксплуатации индивидуальной системы отопления возникают проблемы, связанные с несоответствием объема потребления и производительностью котла. В некоторых режимах не исключено получение сигналов от датчиков температуры, которые повысят мощность до максимальных значений. При одновременном недостаточном потреблении носителя вторичным контуром чрезмерно возрастут тепловые нагрузки. Подобные ситуации повышают вероятность аварий.

При поломках понадобится помощь специалистов

Для описания другой ситуации необходимо предположить, что установленная техническим паспортом производительность котла составляет 50 л/мин. при том, что необходимо подключить радиаторы отопления с потреблением в два раза больше. Увеличить так сильно мощность без чрезмерных нагрузок на оборудование не получится.

Следующая проблема – это взаимное влияние разных видов потребителей (теплых полов, внешнего бойлера, нескольких групп радиаторов). Для их нормального функционирования нужны разные объемы и температуры теплоносителя.    

Решать подобные задачи с применением дополнительных датчиков и настроек можно. Но это приведет к значительному усложнению конструкции и снижению общего уровня надежности. На практике опытные специалисты рекомендуют применять элегантное инженерное решение, которое подробно рассмотрено в данной статье. 

Принципы работы гидрострелок в системах отопления и основные функции

Основным назначением этого устройства является ограничение, а в идеальном варианте – исключение  гидродинамического влияния разных контуров в системе отопления друг на друга. Для этого используют специальные емкости, которые вставляют в разрыв между двумя контурами.

Типичные гидрострелки в форме цилиндра и куба в разрезе

На этой картинке изображен схематически набор оборудования с двумя насосами и подключенными радиаторами.

Система с двумя контурами

Здесь Q1 и Q2 – это расходы воды в каждом контуре. При равенстве этих величин происходит перемещение жидкости по общему полному контуру, как показано на рисунке ниже.

Стандартное перемещение по общему контуру

Далее показано, как изменяется прохождение жидкости при нарушении равновесия в потреблении:

Расход в обратке больше, чем в подаче

Расход в подаче, больше чем в обратке

Чтобы получилась качественно выполняющая свои функции гидрострелка, принцип работы, назначение и расчеты согласуют особым образом. Необходимо создать последний вариант с медленным перемещением воды внутри устройства по направлению сверху вниз. Скорость этого процесса специалисты рекомендуют ограничить уровнем 0,09-0,12 м/ сек. Это поможет решить следующие задачи:

• В таких условиях механические загрязнения будут постепенно оседать на дне емкости. При оснащении ее специальным устройством, сборником, можно будет очищать систему при проведении регламентных работ.
• Медленная скорость позволит использовать гидрострелку для отбора жидкости в другие контуры с разными температурными градиентами.     
• Она же пригодится для накопления в верней части корпуса пузырьков газа. Там можно установить автоматической устройство для удаления воздуха.

Схема применения гидрострелки в сложной системе отопления

Устройство гидрострелки отопления

На следующем снимке – стандартное изделие этой категории.

Установленный внизу вентиль предназначен для слива жидкости вместе с механическими примесями

Обратите внимание на специальное сужение в нижней части. В нем скапливаются загрязнения, не выносятся потоком жидкости далее в систему. Сверху вмонтирован автоматический клапан, выпускающий воздух

Сверху вмонтирован автоматический клапан, выпускающий воздух.

Гидрострелки при необходимости оснащают манометрами, вентилями и другими устройствами

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.

Роль гидрострелки в современных отопительных системах

Дабы выяснить, что собой представляет гидрострелка и какие функции она выполняет, вначале ознакомимся с особенностями работы индивидуальных отопительных систем.

Простой вариант

Самый простой вариант отопительной системы, оборудованной циркуляционным насосом, будет выглядеть примерно следующим образом.

Безусловно, данная схема существенно упрощена, поскольку многие элементы сети в ней (к примеру, группа безопасности) попросту не показаны, чтобы «облегчить» картинку для восприятия. Итак, на схеме вы можете увидеть, прежде всего, отопительный котел, благодаря которому и нагревается рабочая жидкость. Также виден циркуляционный насос, посредством которого жидкость движется по подающему (красному) трубопроводу и так называемой «обратке». Что характерно, такой насос может устанавливаться как в трубопровод, так и непосредственно в котел (последний вариант присущ больше приборам настенного типа).

Если насос грамотно подобран в плане давления и производительности, то его одного будет вполне достаточно для одноконтурной системы, следовательно, нет никакой необходимости в использовании иных вспомогательных устройств.

Более сложный вариант

Если площадь дома достаточно большая, то представленной выше схемы для него будет явно недостаточно. В таких случаях применяется сразу несколько отопительных контуров, поэтому схема будет выглядеть несколько по-другому.

Здесь мы видим, что посредством насоса рабочая жидкость поступает в коллектор, а оттуда уже передается на несколько отопительных контуров. К последним можно отнести следующие элементы.

1. Контур высокой температуры (или несколько), в котором имеются коллекторы или же обычные батареи.
2. Системы ГВС, оснащенные бойлером косвенного нагрева. Требования к перемещению рабочей жидкости здесь особенные, поскольку температура подогрева воды в большинстве случаев регулируется изменением расхода жидкости, проходящей через бойлер.
3. Теплые полы. Да, температура рабочей жидкости для них должна быть на порядок ниже, поэтому и используются особые термостатические устройства. Тем более что контуры теплого пола имеют длину, существенно превышающую стандартную разводку.

Вполне очевидно, что один циркуляционный насос с такого рода нагрузками не справится. Безусловно, сегодня продаются высокопроизводительные модели повышенной мощности, способные создавать достаточно высокое давление, однако стоит подумать и о самом отопительном приборе – его возможности, увы, не безграничны. Дело в том, что элементы котла изначально предназначаются на определенные показатели напора и производительности. И данные показатели превышать не стоит, поскольку это чревато поломкой дорогостоящей отопительной установки.

Помимо того, сам циркуляционный насос, функционируя на пределе собственных возможностей для того, чтобы обеспечивать жидкостью все контуры сети, долго прослужить не сможет. Чего уж говорить о сильном шуме и расходе электрической энергии. Но вернемся к теме нашей статьи – к гидрострелке для отопления.

Принцип работы гидрострелки.

Гидрострелка отделяет котловые контура от контуров потребителей, которые подключаются к коллектору (контура радиаторные, теплые полы, водонагреватели и тд.). Благодаря конструкции гидрострелки разница перепадов давления между подающей линией и обратной линией системы отопления к котлам практически равна нулю.

dP— будет неизменно и постоянно, независимо от включения насосов котлов КН1 и КН2, насосов контуров отопления Н1 — Н4.

Постоянно работающий насос КН1 и Кн2 обеспечивает постоянный расход теплоносителя через котел, это снижает разницу температуры теплоносителя выходящего из котла и приходящего обратно, вдобавок снижает риск разрушения чугунного теплообменника котла практически до нуля (0,001%).

В случае применения настенного котла — постоянный расход через проточный теплообменник, не дает перегреваться теплообменнику и увеличивает срок его службы.

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.

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.