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.

Изготовление гидрострелки отопления своими руками

Гидрострелка — это металлическая или пластиковая деталь отопления, которая балансирует температурный режим между котлом и точками теплоотдачи (радиаторами, батареями, тёплым полом и т. п. ). О таких устройствах уже сложились некоторые мифы. Им приписывают много несуществующих полезных функций. Купить подобное оборудование не составит никакого труда, но в целях экономии народные умельцы научились делать гидрострелку своими руками.

В том случае, когда в доме планируется установка простой системы отопления закрытого типа с двумя циркуляционными насосами, то такое устройство, как гидрострелка, не нужно дополнительно монтировать. Его не потребуется устанавливать и при трёх рабочих контурах, один из которых работает на подогрев воды в бойлере с косвенным нагревом. А вот в схеме, где есть 4 работающих контура, каждый из которых имеет свой насос определённой мощности, при этом один из них нагревает в БКН воду, без установки гидрострелки не обойтись.

Насос с высокой мощностью создаёт в коллекторе некоторое разрежение. Когда более слабый мотор захочет забрать часть теплоносителя на свой контур, то он просто не сможет этого сделать, так как ему не хватит мощности. Таким образом, без установки в обвязку гидрострелки не обойтись. Насосы просто будут мешать друг другу.

В случае установки насосов с одинаковой мощностью давление в каждой ветви всё равно будет разным. Поэтому из-за гидравлического сопротивления реальный забор теплоносителя в каждом контуре будет неодинаковый. Каким-либо образом выровнять его без гидрострелки не удастся.

Чтобы дать возможность каждому насосу забирать из системы заданное через блок управления количество тепла, устанавливают гидрострелку. Её основной задачей является создание некоторой зоны нулевого давления, благодаря чему каждый элемент будет работать бесперебойно.

По поводу обвязки гидрострелки на просторах интернета можно найти много неправдивой информации. Основным заблуждением являются неправильные схемы работы. Если верить народным умельцам, то существует три варианта обвязки:

• расход теплоносителя во всех контурах пропорционально распределяется и равен его количеству в котле;
• ветки всех контуров забирают меньше жидкости, чем её находится в котле;
• расход в кольце со стороны котла больше.

Но на самом деле единственно верной схемой обвязки гидрострелки является последний вариант. Только при лишнем количестве теплоносителя в котле можно добиться того, чтобы все ветви имели необходимый им объём.

Добиться идеального варианта, как предложено в первом случае, невозможно, поскольку гидравлическое сопротивление постоянно будет меняться из-за работы термостатов. Кроме этого, купить насос с точной мощностью под гидрострелку невозможно.

Использовать второй вариант тоже нельзя, так как много теплоносителя будет двигаться по кругу между радиаторами отопления, не возвращаясь в котёл. Из-за этого в котле будет мало теплоносителя, а общая температура будет понижена. Решить проблему можно поднятием режима работы агрегата на максимальный уровень, но стабильно система всё равно не будет работать.

Применять можно только вариант, где в котле находится достаточно теплоносителя. Каждый контур будет получать необходимое количество теплоносителя определённой температуры. Основная задача — подобрать необходимый объём и температуру для каждого контура.

Перед покупкой или изготовлением гидрострелки для отопления своими руками следует детально изучить её строение и конструктивные особенности. Сама схема не представляет собой ничего сложного.

Пустая внутри труба (квадратной или круглой формы) снабжена по бокам несколькими патрубками для подключения к отопительной системе.

Следует отметить, что, как правило, патрубки для подачи воды расположены сверху конструкции, а для отвода — снизу. Такой способ действителен, если гидрострелка расположена в вертикальном положении. Но когда позволяет схема, её можно устанавливать и горизонтально.

Для отопления частных домов зачастую применяется гидравлический разделитель. Вместе с ним необходимо устанавливать коллектор. Обычно они продаются вместе (комплектом). Для изготовления разделителя и коллектора используются такие материалы, как:

• сталь с небольшим количеством углерода;
• полипропилен;
• нержавейка.

Встречаются и более сложные модели гидрострелок. Они оборудованы не только отводчиком воздуха и сливной заслонкой, но и местом под установку различных датчиков, сеточками и пластинами. Последние исполняют функцию разделителя потока теплоносителя и его фильтрации. Стоимость таких конструкций довольно высока, как и потребность в постоянной профилактике и обслуживании.

Сегодня популярными являются металлические трубы, из которых делают гидрострелки домашние мастера. Но так как полипропилен набирает обороты, то, скорее всего, статистика поменяется именно в его сторону. Связано это с высокой стоимостью полипропиленовых гидрострелок заводского производства, а сделать их самостоятельно из этого материала в несколько раз дешевле. Для этих целей понадобятся:

• полипропиленовая труба соответствующего диаметра;
• несколько тройников для патрубков;
• две заглушки.

Так как диаметр трубы для изготовления гидрострелки довольно большой, то необходимо для пайки приобрести специальную насадку, а также выдержать определённое время при скреплении.

Ничего особенного в конструкции нет. Тройники прикрепляются к основному элементу отрезками труб, которые закрываются заглушками. Однако такое устройство не будет иметь эстетичного вида. Кроме того, использовать его можно не во всех системах. Связано это с тем, что котлы, работающие на твёрдом топливе, на своём пике могут достигать 95 градусов рабочей температуры.

Разумеется, что гидроразделитель, своими руками сделанный из полипропилена, выдержит её, но бывают и нештатные ситуации. К примеру, если выключат электричество, тогда по инерции твердотопливный котёл может резко начать набирать температуру. Иногда она достигает 130—140 °C. Это может плохо сказаться на дальнейшей работе системы или она вовсе выйдет из строя. В связи с этим все элементы такого типа рекомендуется делать из металла. Хотя, как уже можно понять, гидрострелку из полипропилена своими руками сделать проще, чем из металла. Таким образом, можно выделить ключевые преимущества полипропиленовых устройств:

• полипропилен можно легко покрасить термостойкой краской с наружной стороны;
• пластиковые модели значительно дешевле металлических аналогов;
• КПД немного увеличится, так как сопротивление теплоносителя будет меньше на гладкой поверхности;
• кроме того, что пластик не ржавеет, он ещё и предотвращает появление коррозии на соседних элементах;
• стабилизация давления в системе;
• останавливает гидроудары и предотвращает выход из строя всей системы;
• экономит топливо, повышает производительность котла;
• работа может происходить с котлами до 35 кВт максимальной мощности;
• в автоматическом режиме перенаправляет потоки теплоносителя в нужном направлении.

Все вышеуказанные достоинства не являются исчерпанными. Каждая модель может иметь свои особенности. Кроме этого, отдельные плюсы некоторые модели могут и не иметь. Всё зависит от качества, производителя и многих других факторов. Также можно указать и недостатки гидрострелок:

• полипропиленовые изделия невозможно установить в твердотопливных котлах, так как они быстро выйдут из строя из-за сильного давления и перепада температур;
• для установки нужно подготовить специальные инструменты и материалы, такие как сварочный аппарат для полипропилена, муфты, краны и отводы;
• диаметр основы гидрострелки должен быть равен сумме диаметров трёх контуров от 60 до 90 мм и 120 мм, а они довольно-таки дорогие.