Гидрострелка или гидравлический разделитель для системы отопления – устройства для выравнивания температур и давления в системе. Устанавливается до и после котла, чтобы обеспечить плавную и мягкую балансировку системы обогрева. Обычно данный прибор покупают в готовом виде, но может быть сделана гидрострелка для отопления своими руками. Сайт «Сантехник Портал» предоставляет рабочую схему изготовления термогидравлического распределителя.
Функции гидравлического разделителя
Гидрострелка – она же гидравлический разделитель, термогидравлический распределитель, гидроразделитель, бутылка, гидрораспределитель, гидравлическая стрелка. Всё это — названия одного и того же устройства для обвязки котла.
Прежде, чем изучить схему и изготовить гидрострелку, требуется выяснить, зачем она нужна, какие задачи она выполняет.
При конструировании независимой системы обогрева одной из основных сложностей постоянно становится точная балансировка ее функционирования. Нужно добиться, чтобы все оборудование и участки работали правильно. Каждый элемент полностью справлялся со своими задачами, но при этом не оказывал отрицательного воздействия на другие узлы.
Сделать это очень непросто, особенно при сложной, разветвленной системе с нескольким контурами, так как обычно у каждого контура есть своя схема термостатического управления, свой температурный градиент, собственная пропуская способность и необходимый уровень давления теплоносителя.
Чтобы связать все элементы в единую систему, как раз, используется гидравлическая стрелка для систем отопления. Этот прибор уравновешивает функционирование всех компонентов.
Как правило, термогидравлический распределитель работает с принудительной системой циркуляции, где на каждый контур установлен свой циркуляционный насос. Чтобы все контуры работали корректно, необходимо обеспечить точнейшую согласованность всех циркуляционных насосов. С этой задачей прекрасно справляется гидроразделитель.
Помимо этого, термогидравлический распределитель способен выполнять еще несколько полезных функций:
- внизу гидрострелки имеется кран для периодического слива из системы скопившихся взвесей и осадков;
- обеспечение максимального протока теплоносителя, поддержание гидравлического и температурного балансов;
- обеспечивает минимальные потери давления, производительности и тепловой энергии;
- защита котла от разницы температур подачи-обратки и теплового удара;
- выравнивание циркуляционного объема жидкости в первичном и второстепенном контуре;
- повышение КПД котла;
- возможность вторичной циркуляции части теплоносителя в котловом контуре;
- экономия электроэнергии и топлива;
- сохранение постоянного объема котловой воды, благодаря подмесу;
- компенсация дефицита расхода во второстепенном контуре;
- снижение влияния насосов, обладающих различной мощностью квт, на вторичные контуры и котел;
- создание условий для сепарации растворенных газов и шлама.
Еще одну важную функцию выполняет гидрострелка в системах с котлом из чугунного теплообменника. Чугун плохо воспринимает механические и термические удары. В результате резкого перепада температур теплообменник может треснуть. Чтобы свести к минимуму разницу температур, применяется гидравлический разделитель.
Устройство термогидравлического распределителя
Строение стандартного гидравлического распределителя — очень нехитрое. Представляет собой некрупный круглый или прямоугольный резервуар, заглушенный с торцов, в который врезаны пары патрубков — для подключения к котлу и отдельно — к котлу или коллектору. Рабочих патрубка, как правило, четыре.
Фактически, формируется два абсолютно самостоятельных контура. Они взаимосвязаны по теплопередаче, однако циркуляция теплоносителя в каждом из них используется собственная. Другими словами, и расход (Q) теплоносителя, и создаваемый напор (N) в каждом контуре — свои. В основном, параметры производительности в контуре стабильны (Qк) — циркуляционный насос функционирует в заданном подходящем режиме.
Сечение самого распределителя гарантирует минимальное гидравлическое сопротивление в «малом» контуре, что делает циркуляцию в нем абсолютно независимой от процессов, происходящих на текущий момент в остальных участках системы отопления. Подобный принцип работы котла, без перепадов давления, без множественных частых циклов пуска и остановки — это залог его долголетнего безаварийного функционирования.
Также существуют специальные гидравлические разделители для объединения двух или более котлов, однако принцип работы у всех устройств одинаков.
Принцип действия гидрораспределителя
Не приминая в расчет разнообразные промежуточные варианты, принцип работы гидрострелки можно описать тремя основными режимами ее функционирования:
Режим первый. Система функционирует почти в равновесии. Расход «малого» контура почти не отличается от суммарного расхода всех контуров (Qк = Qо). Перегоняемая жидкость не задерживается в гидравлической стрелке, а проходит через нее по горизонтали, почти не образуя вертикального движения.
Температура воды на патрубках подачи (Т1 и Т2) — одинакова. Такая же ситуация и на патрубках, которые подсоединены к «обратке» (Т3 и Т4). В таком режиме гидрораспределитель, по большому счету, никак не влияет на работу системы. Однако в таком режиме контуры функционируют крайне редко, поскольку параметры системы всегда претерпевают изменения в процессе эксплуатации.
Режим второй. Принцип работы следующий: в данный момент случилось так, что суммарный расход на контурах превосходит расход в контуре котла (Qк < Qо). Данная ситуация на практике случается очень часто, когда всем контурам в один момент времени требуется максимальный расход жидкости.
Другими словами, незамедлительная потребность в теплоносителе больше того, что может выдать контур котла. В этом случае при наличии гидрострелки система не встанет и не разбалансируется. В гидравлическом распределителе просто образуется восходящий по вертикали поток от патрубка «обратки» коллектора к патрубку подачи.
В то же время к этому потоку в верхней области гидрострелки осуществится подмес горячей жидкости, циркулирующей по «малому» контуру. Температурный баланс: Т1 > Т2, Т3 = Т4.
Режим третий. Принцип работы гидравлической стрелки в этом режиме является, по сути, основным. В компетентно спроектированной и смонтированной отопительной системе именно он и будет превосходящим. Расход теплоносителя в «малом» контуре больше подобного суммарного показателя на коллекторе, то есть «спрос» на нужный объем стал ниже «предложения». (Qк > Qo).
Причин тому может быть сколько угодно – от изменения параметров аппаратуры термостатического регулирования до отключения некоторых радиаторов. Никакой из этих факторов не окажет негативного влияния на общий процесс работы системы обогрева.
Избыток объема жидкости вертикальным спускающимся потоком просто уйдет в «обратку» малого контура. В сущности, котел будет обеспечивать избыточный объем, а каждый из контуров станет забирать столько, сколько необходимо в данный момент. Температурный баланс при таком режиме работы: Т1 = Т2, Т3 > Т4.
Как подобрать гидрострелку?
Как правило, термогидравлический распределитель рассчитывается и подбирается индивидуально под каждую отопительную систему. Важнейшая характеристика — горизонтальная скорость перемещения теплоносителя внутри ГС. Отдельные компании-производители усредняют данные параметры и выпускают массово линейку гидроразделителей.
В числе изготовителей попадаются разработчики гидравлических разделителей, которые совершают расчет и проект ГС именно под конкретные потребности. Это способствует тому, что КПД системы обогрева повышается до максимальных значений. В основном, гидравлические стрелки производят попарно с гидроколлектором.
Приборы могут быть произведены таким образом, чтобы от источника тепла в них входило две или три трубы. Тогда гидрострелки называются совмещенными. Такая модель гидрострелки является удобной альтернативной заменой каскадному подсоединению нескольких котлов и очень удобен – в гидроразделитель одновременно вводится несколько источников, что экономит пространство в котельных.
Чтобы рассчитать гидравлическую стрелку системы отопления частного дома самостоятельно, можно использовать формулы:
D – диаметр корпуса гидрострелки, мм; d – диаметр патрубка, мм; P – максимальная мощность котла, кВт; G – максимальный проток через гидроразделитель, м3/час; π = 3,14; ω – максимальная вертикальная скорость теплоносителя через разделитель (0,2), м/сек; ΔT – разница температур подачи — обратки, °C; C – теплоемкость воды, Вт/(кг°C); V – скорость теплоносителя через вторичные контуры, м/с; Q – максимальный расход в контуре потребителя, м3/ч.
Внимание! Ориентировочный размер для небольших приборов подбирается по диаметру входных патрубков. Расстояние между врезками должно быть не менее 10 диаметров штуцера. Высота корпуса существенно должна превышать его диаметр.
Схемы самостоятельного изготовления гидрострелки
При сборке гидрострелки своими руками, главное – верно произвести расчеты и обладать навыками работы со сварным аппаратом.
Прежде всего, необходимо найти оптимальные размеры гидроразделителя:
- внутренний диаметр: разделить сумму всех мощностей нагревательных котлов в кВт на температурную разницу подачи и обратки, извлечь из полученного параметра квадратный корень, а затем умножить последнее значение на 49;
- высота: умножить внутренний диаметр на шесть.
- промежутки между патрубками: умножить внутренний диаметр на два.
Основываясь на полученных параметрах нужно составить чертеж или использовать одну из представленных ресурсом «Сантехник Портал» схем будущего гидрораспределителя. После этого нужно подготовить стальную трубку круглого или квадратного сечения, которая соответствует вычисленным показателям, и вварить в нее требуемое число патрубков с резьбовыми соединениями.
Вопреки простоте прибора, характеристики гидрострелки все равно должны соответствовать конкретным условиям. Также при самостоятельной сборке нужно понимать, от чего отталкиваться.
Внимание! Все указанные ниже диаметры труб — это диаметры не внешние, а внутренние, то есть условного прохода!
Классическая сборка типичной гидравлической стрелки основывается на «правиле трех диаметров». То есть диаметр патрубков — втрое меньше диаметра главного цилиндра разделителя. Патрубки находятся диаметрально противоположно, а их расположение по высоте тоже привязано к основному диаметру.
Классическая схема гидравлического разделителя:
Применяется также некоторое изменение положения патрубков – своеобразной «лесенкой». Данная модификация ориентирована главным образом на более результативное выведение газа и нерастворимых взвесей. При циркуляции по трубе подачи незначительное изменение направленности потока жидкости зигзагообразно вниз содействует наиболее лучшему устранению пузырьков газа.
На обратном потоке, наоборот, ступенька вверх, и это упрощает выведение твердого осадка. Кроме этого, данное размещение содействует оптимальному смешению потоков. Соотношения пропорций выбраны таким образом, чтобы создать условия скорости вертикального потока в диапазоне от 0,1 до 0,2 метров в секунду.
Превышать данный предел – запрещено. Чем меньше быстрота вертикального потока, тем эффективнее будет отделение воздуха и шлама. Чем медленнее движение, тем качественнее совершается смешение потоков с разной температурой. В результате по высоте устройства формируется температурный градиент.
Схема гидрострелки со ступенчатым расположением патрубков:
Если система обогрева содержит контуры с различными температурными режимами, то стоит использовать гидрораспределитель, выполняющий функции коллектора, причем на разных парах патрубков будет свое температурное давление. Это существенно сократит нагрузку на термостатические приспособления, сделает более управляемой всю систему, эффективной и экономной.
Чем ближе пара патрубков к середине, тем меньше напор температуры в трубке подачи, и тем меньше разница температур в подаче и обратке. К примеру, для батарей наилучший режим — 75 градусов в подаче с разницей Δt = 20 ºС, а для системы теплого пола хватает 40÷45 с Δt = 5 ºС.
Схема гидравлического разделителя с тремя выходами на контуры отопления:
Горизонтальное размещение. В подобных вариациях, разумеется, уже не идет речи об удалении осадка и воздуха. Размещение штуцеров значительно различается — для эффективного перемещения жидкости нередко используются схемы даже во встречным направлением потоков «малого» и отопительного контура.
Такую гидравлическую стрелку делают для того, чтобы, к примеру, более компактно разместить оборудование в котельном помещении, поскольку встречное направление потоков позволяет немного сократить диаметр трубок. Однако при этом конструкция должна соответствовать некоторым требованиям:
- между патрубками одного контура должно сохраняться промежуток не менее 4d;
- если входные патрубки обладают диаметром меньше 50 мм, то дистанция между ними не должна быть менее 200 мм.
Варианты схем гидравлического разделителя горизонтального расположения:
Встречаются также совершенно «диковинные» конструкции. К примеру, один умелец смог соорудить гидрострелку из двух секций обычного чугунного радиатора. С гидравлическим разделением данное приспособление справляется без проблем. Однако такой способ требует очень надежной термоизоляции прибора, иначе благодаря ему, возникнут абсолютно непроизводительные потери тепла.
Как подключить гидравлическую стрелку?
У термогидравлического распределителя своя схема подсоединения, такая же простая, как и его устройство. Основная часть правил касается не столько подключения, сколько расчета пропускной способности и расположения выводов. И все же, понимание развернутой информации даст возможность осуществить монтаж правильно, а также удостовериться в пригодности подобранной гидрострелки для монтажа в конкретную отопительную систему.
Важнейшее, что необходимо ясно понять – гидроразделитель будет функционировать исключительно в системах отопления с принудительной циркуляцией. При этом в системе должго быть, как минимум два насоса: один в контуре генерационной части и еще один в потребительской. При других обстоятельствах гидравлический распределитель будет выполнять роль шунта с нулевым сопротивлением и, следовательно, закоротит собой всю систему.
Гидравлическая стрелка подсоединяется к прямому и возвратному трубопроводам котла или нескольких котлов. Конечно, при подключении устройства не должно быть и намёка на сужение условного прохода. Это условие заставляет применять в обвязке котла и при подключении коллектора трубы с очень значительным условным проходом, что несколько осложняет оптимизацию расстановки оборудования и увеличивает количество материалов для обвязки.
Заключение: преимущества использования гидрострелки
Еще раз подчеркнем преимущества применения гидрострелки в отопительной системе с несколькими контурами:
- Сглаживается функционирование оборудования. Расход теплоносителя через его теплообменник — всегда стабилен, без скачков давления и температуры. Износостойкость котла от этого только возрастает.
- Система отопления с разноплановыми контурами становится легко управляемой — каждому контуру легко задать отдельные параметры, и это никак не скажется на деятельности других элементов.
- Если котел с чугунным теплообменником, то монтаж гидрострелки защитит его от резких «тепловых ударов», что в итоге увеличит срок эксплуатации дорогостоящего оборудования.
- Нет проблем с выбором насосов. Каждому контуру подбирается свой, исходя из имеющихся потребностей. Кроме того, отпадает потребность покупки циркуляционного насоса повышенной мощности для монтажа в контуре котла.
- Значимыми могут стать и дополнительные способности по удалению скопившихся газов и очистке теплоносителя от нерастворимых загрязнений.
Необходимость установки в систему отопления гидрострелки рассматривается индивидуально и зависит от ряда условий – мощности насосов, их взаимодействия, общая мощность системы, наличие дополнительных котлов, использующихся в связке.
Специалисты рекомендуют монтировать это устройство только тогда, когда количество котлов больше одного и количество насосов больше трех. В противном случае необходимости в ней нет. Повредить она не повредит, но и пользы от усложнения всей конструкции не будет.
Таким образом, гидрострелка для отопления сгодится лишь для большой разветвленной системы, к примеру, в многоквартирных или больших частных домах с большим количеством пристроек. Несмотря на сложный принцип работы и большое количество задач, данный механизм достаточно простой в конструктивном плане, поэтому его реально сделать своими руками. Однако если насоса всего один или два, это является просто пустой тратой денег и нерациональным использованием средств.
