Что такое гидрострелка (гидравлический разделитель) в системе отопления

Спроектировать собственную систему отопления далеко непросто. Даже если «планируют» ее монтажники, вам надо быть в курсе многих нюансов. Во-первых, чтобы проконтролировать их работу, во-вторых, чтобы оценить необходимость и целесообразность их предложений. Например, в последние годы усиленно пропагандируется гидрострелка для отопления. Это небольшое дополнение, установка которого выливается в немалую сумму. В некоторых случаях оно очень полезно, в других без него легко можно обойтись.

Что такое гидрострелка и где её устанавливают

Правильное название этого устройства — гидравлическая стрелка или гидроразделитель. Представляет собой кусок круглой или квадратной трубы с приваренными патрубками. Внутри, как правило, ничего нет. В некоторых случаях могут стоять две сетки. Одна (вверху) для лучшего «отхождения» воздушных пузырьков, вторая (внизу) для отсева загрязнений.

Примеры гидрострелок промышленного производства

В системе отопления гидрострелка ставится между котлом и потребителями — отопительными контурами. Располагаться может как горизонтально, так и вертикально. Чаще ставят вертикально. При таком расположении в верхней части ставят автоматический воздухоотводчик, внизу — запорный кран. Через кран периодически сливается некоторая часть воды с накопившейся грязью.

Где в системе отопления ставят гидроразделитель

То есть получается, что вертикально поставленный гидроразделитель, одновременно с основными функциями, отводит воздух и дает возможность удалять шлам.

Назначение и принцип работы

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

Схематическое изображение гидрострелки и ее места в системе отопления

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

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

Режимы работы

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

Возможные режимы работы системы отопления с гидроразделителем

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

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

Когда гидрострелка нужна

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

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

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

Когда можно поставить

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

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

Пример системы отопления с гидрострелкой

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

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

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.

Купить или сделать своими руками?

Как говорили, готовая гидрострелка для отопления стоит немало — 200-300$ в зависимости от производителя. Чтобы снизить затраты, возникает закономерное желание сделать ее самостоятельно. Если варить умеете, никаких проблем — купили материалы и сделали. Но при этом надо учесть следующие моменты:

• Резьба на сгонах должна быть хорошо прорезанной и симметричной.
• Стенки отводов одинаковой толщины.

Качество самодельного изделия может быть «не очень»

Вроде, очевидные вещи. Но вы удивитесь, как сложно найти четыре нормальных сгона с нормально сделанной резьбой. Далее, все сварные швы должны быть качественными — система будет работать под давлением. Сгоны приварены строго перпендикулярно к поверхности, на нужном расстоянии. В общем, не такая простая это задача.

Если сами пользоваться сварочным аппаратом не умеете, придется искать исполнителя. Найти его совсем непросто: либо дорого просят за услуги, либо качество работы, мягко говоря, «не очень». В общем, многие решают купить гидрострелку, несмотря на немалую стоимость. Тем более, в последнее время, отечественные производители делают не хуже, но намного дешевле.

Гидрострелка для отопления – устройство, чертежи, сжемы

Для нормальной работы системы обогрева, подключаемой к твердотопливным и газовым котлам, необходима установка оборудования, увеличивающего ее надежность и производительность.

Гидрострелка для отопления, дает возможность одновременного подключения низкотемпературных и высокотемпературных контуров. Задача гидроразделителя заключается не только в нивелировании разницы температур и давления. Дополнительные функции: защита системы отопления от коррозии, удаление частиц мысора и т. п.

Для чего нужна гидрострелка в системе отопления

Гидрострелка, бутылочка, гидравлический разделитель – все эти названия, относятся к простому устройству, необходимому для сложных систем отопления. Профессиональные монтажники указывают на четыре причины, по которым стоит подключить модуль.

Установка гидрострелки в системе отопления необходима для:

Балансировка температуры в системе обогрева здания. Производители котлов с чугунными теплообменниками, требуют обязательной установки гидроразделителя. Без гидрострелки, при первой растопке, котел испытывает термический удар. Гидравлическая стрелка выравнивает разницу температур и не дает треснуть чугунному теплообменнику.

Нивелирование давления – основной и вторичные контуры обогрева, зачастую имеют разные рабочие параметры. Гидрораспределитель помогает сократить разницу в давлении. Стрелку устанавливают в многоконтурных системах обогрева, когда в доме одновременно подключают радиаторы, теплые полы, бойлер косвенного нагрева.

В качестве фильтра-отстойника – если установка гидравлической стрелки выполнена правильно, в ее корпусе будут оседать твердые частицы, появившиеся в результате коррозии, механических повреждений.
Ржавчина, накипь и шлам, влияют на работоспособность запорной и регулирующей арматуры, насосов, различных датчиков и водяных счетчиков. Вертикальный гидроразделитель в системе отопления, служит своеобразным фильтром, где оседают все твердые частицы.

Удаление воздуха – в корпусе гидрострелки устанавливается воздухоотводчик. При прохождении теплоносителя, из трубопровода системы отопления удаляется воздух, что снижает окисление и коррозию металлических деталей системы отопления.

Можно ли обойтись без гидрострелки

Конечно, простая система отопления, теоретически будет работать без гидрострелки. Проблемы начнутся, если к одному котлу, подключат несколько водяных контуров отопления, но и эта сложность решаема установкой коллектора. Также и другие функции: отвод воздуха из системы, фильтрацию твердых частиц, с легкостью выполняет группа безопасности, устанавливаемая для твердотопливных котлов.

Гидравлический разделитель в системе отопления дома, нужен для балансировки разницы температур и давления на подающем и обратном трубопроводе. Без модуля не обойтись, при подключении к котлу радиаторной системы отопления и теплых полов.

Разница между гидрострелкой и коллектором

Коллектор, несмотря на распространенное заблуждение, не заменяет гидравлическую стрелку и имеет отличительные функции. Основное предназначение коллектора – разделение и транспортировка теплоносителя к конечным (вторичным) контурам отопления.

В коллектор, из котла поступает поток нагретой жидкости. Внутри устройства осуществляется разделение теплоносителя по отводам, подключенным к каждой отдельной системе отопления. Дополнительно, коллектор позволяет отключать и ремонтировать отдельные контуры, не отключая обогрева дома.

Гидрострелку нужно использовать в случаях, когда предположительно температура теплоносителя на подающем и обратном трубопроводе, будет сильно отличаться. Если не поставить разделитель, происходит следующее:

При первом запуске котла, теплоноситель внутри теплообменника котла, разогревается до 70-80°С, постепенно прогревая систему отопления.

Давление, создаваемое при нагреве, образует циркуляцию жидкости в трубопроводе.

Холодный, не нагретый теплоноситель, средняя температура которого около 20°С, из обратного трубопровода попадет внутрь теплообменника.

Термический удар вследствие резкого охлаждения стального теплообменника, приводит к его деформации. Чугунный аналог, попросту треснет и выйдет из строя.

Принцип работы гидравлического разделителя

Гидроразделитель, это простое и одновременно эффективное устройство. Чтобы понять, как работает система после установки модуля, все процессы делят на несколько этапов:

Трубопровод системы отопления заполняется водой. Жидкость имеет температуру ниже комнатной и находится в пределе 5-15°С.

При включении котла, до тех пор, пока теплоноситель не прогреется и не достигнет температуры близкой к 55-60 °С, он циркулирует по малому или первичному контуру отопления. Гидрострелка в разрезе, представляет собой полый емкостный сосуд с расположенными отводами для подачи и обратки. Сразу за разделителем устанавливают обратный или трехходовой клапан.
До достижения оптимальной температуры нагрева, жидкость попадая в гидрострелку, через верхний патрубок направляется вниз по существующей полости и через нижний отвод попадает в обратку системы отопления.

После нагрева теплоносителя до оптимальной температуры, принцип работы гидравлической стрелки меняется. Модуль начинает равномерно распределять водяной поток между первичным и вторичным контуром обогрева.

Описанный выше метод используется в вертикальных разделителях. В случае горизонтального устройства гидрострелки отопления или совместного применения с вертикальными модулями, принцип работы несколько отличается:

На подачу и обратку системы отопления, устанавливается отдельный горизонтальный емкостной гидравлический распределитель. Две емкости, между собой соединены манометром.

Подающая гидрострелка имеет 3-4 отвода, на каждый установлен циркуляционный насос. После подачи теплоносителя в систему отопления, контур возвращается обратно и подключается к разделителю, установленному на обратку.

Балансировка гидрострелки выполняется при помощи автоматики, включающей и отключающей циркуляционные насосы.

Как правильно подобрать гидрострелку

Правильный выбор гидрострелки, обеспечивает плавную работу котла, отсутствие перегрева теплоносителя и комфортный обогрев помещений. При подборе подходящего разделителя, учитывают несколько факторов:

Расчеты по тепловой мощности и пропускной способности.

Традиционно, разделители изготавливали из нержавейки. Металл, отличает небольшой вес и способность сопротивляться окислению и ржавчине, несмотря на качество используемого теплоносителя. Современные гидравлические разделители, производят из полипропилена. Корпус обходится дешевле, не имеет сварных швов, проще устанавливается и нейтрален к агрессивным жидкостям: антифризу и незамерзайке.

Как рассчитать гидравлическую стрелку

Расчёт гидрострелки для отопления, лучше предоставить специалисту. Как показывает практика, самостоятельные вычисления без соответствующих инженерных навыков, зачастую выполняются с ошибками, влияющими на работоспособность системы.

Существует несколько формул для расчета гидрострелки:

Для вычисления диаметра, в зависимости от пропускной способности системы отопления:

Расчет по мощности котла:

Расчет оптимальных размеров гидроразделителя:

Формула для расчета гидрострелки требует знания следующих показателей:

D – диаметр разделителя.

Q – расход теплоносителя (м³/с).

V – вертикальная скорость потока (м/с).

π – константа, равная 3,14.

P – мощность котла (Дж).

C – теплоёмкость теплонесущей жидкости (вода 4,183 кДж/(кг*°C))

ΔT – разность температур на подаче и обратке трубопровода.

W – скорость циркуляции теплоносителя.

Методика расчета с помощью специальных формул, дает точный результат, но требует определенной квалификации того, кто делает вычисления. Подбор гидрострелки для системы отопления, учитывает еще один фактор: количество отводов.

Существует правило трех диаметров: расстояние между патрубками делают больше или меньше их тройной величины диаметра. При патрубке с сечением 50 мм, соседние отводы делают не ближе чем 150 мм. Гидрострелка на 3 контура, соответственно будет не меньше 500 мм. Разделитель на 4 контура от 700 мм длиной. Такие пропорции обеспечивают максимально качественное перемешивание теплоносителя.

Какую гидрострелку выбрать

При самостоятельном изготовлении гидрострелки, добиться таких же показателей, как у заводской продукции, крайне сложно. Если есть такая возможность, лучше подобрать разделитель одного из следующих брендов:

Предлагаемые гидрострелки оптимизированы под работу и конфигурацию большинства европейских и отечественных котлов. Производители в технической документации указывают критерии, облегчающие подбор подходящего оборудования.

Как правильно подключить гидроразделитель

Простейшая схема подключения гидрострелки в системе отопления следующая:

Котел имеет два отвода на подачу и обратку теплоносителя.

На подающий трубопровод, устанавливается циркуляционный насос. Сразу после насоса, устанавливается разделитель, образующий малый контур отопления. Насос обеспечивает бесперебойное движение жидкости в гидравлическом разделителе.

Участок трубопровода между стрелкой и котлом на обратке, делят установкой обратного клапана в системе отопления, что предотвращает рециркуляцию.

Обвязка котла с гидрострелкой, для сложных систем отопления, предусматривает необходимость подключения коллекторов.

В чём плюсы и минусы использования гидроразделителя

Несмотря на встречающееся мнение, гидроразделитель, это неотъемлемое условие для длительной и бесперебойной работы системы отопления с несколькими контурами. Одна из главных особенностей и функций устройства, нивелирование давления между контурами.

Работа гидравлического разделителя в системе с естественной циркуляцией, теоретически возможна, но теряет свой смысл. Основное применение приходится на разводку закрытого типа с принудительным движением теплоносителя.

Преимущества гидрострелки в отопительной системе

Установка гидроразделителя решает несколько проблем системы отопления:

Нивелирование давления в контурах отопления. В системах с несколькими подающими трубопроводами, тяжело достичь одинаковых параметров скорости циркуляции теплоносителя. Циркуляционные насосы имеют разную производительность и скорость движения. При одновременном включении всех контуров отопления, некоторые из них могут полностью прекратить работать из-за недостаточного давления.
После попадания вовнутрь гидравлического разделителя, происходит потеря давления, нивелирование параметров, что приводит к равномерному распределению тепловых потоков. Регулировка гидрострелки осуществляется автоматически, по мере включения и выключения циркуляционного оборудования датчиками.

Снижение разницы температур – гидроразделитель выполняет функцию первичного контура обогрева. По нему циркулирует теплоноситель до тех пор, пока не достигнет необходимой температуры нагрева.

Дополнительные функции – ёмкость выполняет задачи отстойника, фильтра грубой очистки и воздухоотводчика.

Недостатки гидравлической стрелки

Первый и самый главный недостаток гидроразделителя в том, что большинство из его функций, выполняют другие узлы, уже установленные в систему. После подключения группы безопасности, задачей стрелки остается только нивелирование давления и температуры на подающем и обратном трубопроводе.

Второй недостаток – увеличение сопротивления при циркуляции теплоносителя, после установки гидравлического разделителя. Последствие монтажа модуля – снижение равномерности прогрева трубопровода, необходимость в постоянном использовании циркуляционного насоса. Без нагнетания давления в системе отопления, котел перестает работать. Соответственно, система обогрева становится энергозависимой и требует подключения источника бесперебойного питания.

Высокая стоимость устройства – самые простые модули, обойдутся, начиная от 11 тыс. руб. Для двухэтажного здания площадью около 200 м², потребуется приобрести стрелку за 60-80 тыс. руб. Гидравлический разделитель для промышленного применения, обойдется уже в 125-250 тыс. руб.

При этом, существующая типичная схема изготовления разделителя показывает, что, в сущности – это простое устройство, не имеющее сложного функционала с минимальным значением в системе отопления. Не удивительно, что достаточно многие отечественные потребители, отказываются от покупки фирменных устройство в пользу изготовления кустарных аналогов.

В пользу покупки гидроразделителя, есть несколько доводов: это требование гарантийного обслуживания некоторых моделей котлов, многоконтурная система отопления сложного типа, не будет работать без разделителя.