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: конструкция и алгоритм работы гидравлического распределителя

Гидравлический разделитель, более известный под названием гидрострелка, является современным техническим устройством, выполняющим важнейшие задачи.

Наличие этого изделия в схеме автономного водяного отопления с несколькими потребителями тепла значительно улучшает качество работы системы, в большинстве случаев снижает потребление топлива, создает щадящий режим работы для оборудования. В материале данной статьи приводится обзор конструкции и алгоритма работы гидрострелки, режимов ее функционирования, дается порядок расчета гидравлического разделителя.

Назначение и функции гидроразделителя

Особенности работы систем водяного отопления

В индивидуальных системах водяного отопления довольно часто используются различные потребители теплоты, среди них основными являются следующие:

• 1. Система приборов отопления различного типа;
• 2. Комплексы водяного напольного отопления (теплые полы и теплые стены);
• 3. Емкостное оборудование для горячего водоснабжения – БКН (бойлер косвенного нагрева);
• 4. Дополнительные – теплообменные аппараты приточной вентиляции, бассейнов и другие.

Каждый из указанных потребителей тепла имеет свой обособленный гидравлический и температурный алгоритм работы.

• Бойлеры косвенного нагрева ГВС работают в высокотемпературном режиме – это необходимо для быстрого нагрева воды при ее интенсивном потреблении, оборудование имеет минимальное значение гидравлического сопротивления по тракту теплоносителя.
• Блок отопительных приборов (радиаторов, конвекторов, регистров) работает на средних температурах и отличается средними значениями гидравлического сопротивления.
• Теплые полы обладают самым высоким сопротивлением в системе и функционируют в низкотемпературном режиме – температура воды здесь не превышает 55 0 С.

Также следует отметить, что каждый потребитель тепла работает в различном режиме – если радиаторы имеют чаще всего довольно стабильный, постоянный характер работы, то БКН и водяные теплые полы имеют циклический режим. Определенная нестабильность и цикличность может наблюдаться и у батарей – при условии оснащения их термостатической арматурой, работающей в автоматическом режиме.

Все указанные обстоятельства обычно негативно отражаются на общей работе системы – котел может постоянно работать на предельной нагрузке или часто включаться/выключаться – это вызывает повышенный износ оборудования и снижение срока его службы. Если говорить о потребителях тепла, то здесь также может наблюдаться снижение качества работы – прежде всего колебания температуры теплоносителя.

Назначение гидростреки

Гидрострелка предназначена для разделения потоков циркулирующего теплоносителя в зависимости от нагрузки и мощности котлоагрегата на 2 области – котловой первичный контур и вторичный контур потребителей тепла. Это позволяет наладить нормальный режим работы котла (или группы теплогенераторов, соединенных каскадом), обеспечивает эффективный режим работы каждого отдельного вида потребителей тепла – отопительных приборов, БКН системы горячего водоснабжения и комплексов водяных теплых полов.

Следует отметить, что циркуляционный насос котла (встроенный в агрегат или установленный отдельно) обычно не гарантирует обеспечения качественной циркуляции теплоносителя в системе с большим числом потребителей – поэтому каждый блок потребления обычно оснащается независимым насосом (узел теплых полов – в обязательном порядке, БКН – в соответствии со схемой подключения).

Таким образом, основными функциями гидрострелки в системе автономного отопления являются:

• 1. Разделение циркуляции теплоносителя на первичный и вторичный контуры;
• 2. Снижение взаимного влияния потребителей тепла;
• 3. Поддержание нормального гидравлического и температурного режима работы теплогенерирующего и нагревательного оборудования – котла, отопительных приборов, теплых полов и бойлера ГВС, различных теплообменников;
• 4. Частично – воздухоудаление и отделение твердых частиц из потока теплоносителя;
• 5. Выполнение функции распределительных коллекторов – при наличии соответствующего количества патрубков.

Конструкция и порядок расчета гидрострелки отопления

Конструкция и материалы

Конструктивно гидравлический разделитель представляет из себя полый металлический сосуд прямоугольного или цилиндрического сечения, оснащенный резьбовыми или фланцевыми патрубками для подключения трубопроводов от котла и блоков потребителей тепла. В классическом варианте имеется 2 пары патрубков, но существуют модели с целым набором патрубков со стороны вторичного контура – отдельная пара штуцеров для каждого потребителя с соответствующим расположением на корпусе.

Верхние патрубки обычно предназначены для подключения бойлера косвенного нагрева, патрубки средней зоны – для присоединения радиаторов, нижняя зона – для подключения комплекса водяного теплого пола.
Материалом изготовления гидроразделителей служит обычная углеродистая или высоколегированная нержавеющая сталь, изделия чаще всего устанавливаются настенным способом, но существуют и модели с напольным размещением.

Зачастую внутри гидрострелки размещаются перегородки различных модификаций – вертикальные, горизонтальные, сплошные или перфорированные – для более качественного разделения потоков; сетчатые – для воздухоудаления и отсеивания загрязняющих частиц. На верхней части устройства обычно размещается воздухоотводчик ручного или автоматического типа, на нижней части – арматура для слива теплоносителя и освобождения от шлама, корпус разделителя чаще всего закрывается съемной тепловой изоляцией.

Расчет диаметра корпуса гидрострелки

Расчет диаметра корпуса гидравлического разделителя производится по следующей формуле:

где Q – тепловая мощность отопительного котла, кВт;

t – разница температур прямого и обратного теплоносителя, обычно принимается значение в 100С.

После определения диаметра сосуда применяется правило 3d = D – для определения диаметров патрубков и межосевого расстояния между ними.
Диаметр патрубков обычно принимается равным 1/3 от диаметра гидрострелки, расстояние между патрубками (и от патрубков до верха и низа устройства) должно иметь значение не менее 3d.

Подключение и гидравлические режимы работы

Подключение

Присоединение оборудования к гидроразделителю производится в следующем порядке:

1. 1. Подача котла – к верхнему патрубку со стороны котлового контура, температура теплоносителя t1;
2. 2. Возвратный трубопровод котла – к нижнему патрубку котлового контура, температура в этой точке равна t2;
3. 3. Подача на вторичный контур (нагревательное оборудование) – верхний патрубок вторичного контура, температура здесь равна t3;
4. 4. Возврат теплоносителя из системы потребителей – в нижний патрубок вторичного контура, температура здесь равна t4.

Массовый расход теплоносителя между линиями t1 и t2 составляет А1, расход между линиями t3 и t4 (вторичный контур) – А2.

Режимы работы

В зависимости от тепловой нагрузки гидравлический разделитель может работать в 3-х режимах:

1. 1. Прямая циркуляция теплоносителя;
2. 2. Режим максимальной нагрузки котла;
3. 3. Равномерный оптимальный режим.

В первом случае тепловая мощность котла равна потребляемой мощности системы, смешивания теплоносителей контуров не происходит, котел работает в постоянном режиме. Условия работы первого режима:

Режим максимальной нагрузки котлоагрегата системы обычно наблюдается при недостатке производительности теплогенератора. В этом случае происходит прямая передача теплоносителя из первичного контура в зону потребления с подмешиванием остывшего теплоносителя от потребителей, при этом происходит постепенное снижение температуры на радиаторах, БКН и теплых полах.

Характеристики этого режима имеют следующие соотношения:

Оптимальным режимом работы считается работа при условиях (вариант 3):

Такие условия наблюдаются при наличии запаса мощности котла – при этом теплогенератор работает на средних нагрузках, потребители обеспечиваются необходимым количеством тепла, общая температура растет, котел стремится к отключению — это обеспечивает минимальную нагрузку, может способствовать снижению расхода топлива.

Заключение

Гидрострелки не являются самым дешевым изделием – поэтому зачастую изготавливаются самостоятельно – для этого требуется наличие навыков сварщика и прямые руки. Также следует отметить, что довольно часто функции гидравлических разделителей выполняют тепловые аккумуляторы, интегрируемые в схемы с твердотопливными и электрическими котлами.

Применение гидрострелки – качественное техническое решение, использование оборудования значительно повышает качество работы систем отопления с потребителями тепла различного типа, поддерживает нормальные условия эксплуатации котла и нагревательных устройств, часто позволяет снизить общее потребление топлива.

Во многих случаях использование разделителя не требуется, особенно, когда схема довольно простая и в ней не используются несколько контуров с переменным расходом.

Видео пример использования в отоплении дома

Важным фактором установки, является гарантия производителя, если вы ставите котел от 30-40 кВт, при его поломке вам придется обращаться в сервисную службу организации или производителя для того, чтобы произвести ремонт по гарантии. У многих в гарантийном талоне прописаны специфичные условия и часто при отсутствии гидрострелки, вам могут отказать сославшись на неправильную эксплуатацию оборудования.

Понравилась статья?
Сохраните, чтобы не потерять!