Зачем нужна гидрострелка в системе отопления
В системе отопления, гидрострелка — это связующее звено между двумя отдельными контурами по передаче тепла и она полностью нейтрализует динамическое влияние между контурами. У нее есть два назначения:
- Первое — она исключает гидродинамическое влияние, при отключении и включении некоторых контуров в системе отопления, на весь гидродинамический баланс. Например, при использовании радиаторного отопления, теплых полов и нагрева бойлера, имеет смысл разделять каждый поток на отдельный контур, для исключения влияния друг на друга.(смотрите)
- Второе — при небольшом расходе теплоносителя — она должна получить большой расход для второго, искусственно созданного контура. Например, при использовании котла с расходом 40 л/мин, система отопления получается по расходу больше в 2-3 раза (расходует 120 л/мин). В таком случае целесообразно первый контур установить контуром котла и систему развязки отопления установить вторым контуром. Вообще, разгонять котел больше чем предусматривается производителем котла экономически нецелесообразно, в таком случае увеличивается и гидравлическое сопротивление, оно либо не дает необходимый расход, либо увеличивает нагрузку движения жидкости, это приводит к повышенному энергопотребления насоса.
По какому принципу работает гидрострелка
Циркуляция теплоносителя в первом контуре создается при помощи первого насоса. Вторым насосом создается циркуляция через гидрострелку во втором контуре. Таким образом теплоноситель перемешивается в гидрострелке. Если расход в обоих контурах у нас одинаковый, то теплоноситель беспрепятственно проникает из контура в контур, создавая как бы единый, общий контур. В таком случае не создается вертикального движения в гидрострелке или это движение приближено к нулю. Если расход во втором контуре больше чем в первом, то в гидрострелке происходит движение теплоносителя снизу вверх и при увеличенном расходе в первом контуре — сверху вниз.
Рассчитывая и настраивая гидрострелку, нужно добиться минимального вертикального движения. Экономический расчет показывает, что это движение не должно превышать 0.1 м/с.
Зачем снижать вертикальную скорость в гидрострелке?
Гидрострелка служит и как отстойник мусора в системе, при малых вертикальных скоростях мусор постепенно оседает в гидрострелке, выводясь из системы отопления.
Создание естественной конвекции теплоносителя в гидрострелке, таким образом холодный теплоноситель уходит вниз, а горячий устремляется вверх. Таким образом создается необходимый температурный напор. При использовании теплого пола, можно во второстепенном контуре получить пониженную температуру теплоносителя, а для бойлера более высокую, обеспечив быстрый нагрев воды.
Уменьшение гидравлического сопротивления в гидрострелке,
Выделение из теплоносителя микроскопических пузырьков воздуха, тем самым выводя его из системы отопления через авто воздушник.
Как узнать, что нужна гидрострелка
Как правило, гидрострелку ставят в домах, площадь которых более 200 кв.м., в тех домах, где сложная система отопления. Там где используется распределение теплоносителя на несколько контуров. Такие контура желательно делать независимыми от других в общей системе отопления. Гидрострелка позволяет создать идеально стабильную систему отопления и распространять тепло по дому в нужных пропорциях. При использовании такой системы распределение тепла по контурам становится точным и отклонения от настроенных параметров исключены.
Преимущества использования гидрострелок.
Защита чугунных теплообменников исключая тепловой удар. В обычной системе, без использования гидрострелки, создается резкое повышение температуры, при отключении некоторых веток и последующий приход уже холодного теплоносителя. Гидравлическая стрелка дает постоянный расход котла, уменьшая разницу температур между подачей и обраткой.
Повышается долговечность и надежность котельного оборудования за счет стабильной работы без перепадов температуры.
Отсутствие разбалансированности и создание гидравлической устойчивости системы отопления. Именно гидрострелка позволяет увеличить дополнительный расход теплоносителя, что очень трудно добиться установкой дополнительных насосов.
Изготовление гидрострелки для отопления своими руками: схема производства работ
Из полипропилена гидрострелку изготовить без определенных навыков своими силами вряд ли удастся. Довольно сложно спаивать отводы и корпус между собой в домашних условиях, хотя это и возможно. Если домашний мастер хорошо знаком с технологией сваривания подобных материалов и у него имеется необходимое оборудование, то он вполне в состоянии выполнить такую работу своими руками. Гидрострелка из полипропилена прослужит гораздо дольше стального изделия.
А вот из металла выполнить подобное изделие под силу домашнему мастеру, обладающему навыками сварных работ. Тем более что особых знаний такая работа не потребует.
Первым делом, после производства необходимых расчетов, которые удобнее выполнить при помощи предоставленных нами онлайн-калькуляторов, нужно составить своими руками чертеж гидрострелки. Обязательно указание на нем всех габаритов. После этого подбираются трубы необходимого диаметра.
Основная труба, которая и будет выполнять функцию разделителя, заваривается заглушками с обеих сторон, а по ее длине, по вымеренным размерам прожигаются отверстия для патрубков в необходимом количестве. Отрезки более тонкой трубы ввариваются в основную, таким образом получаются отводы на подачу и обратку котла, а так же на контуры.
Полезная информация! Не стоит забывать о необходимости контроля давления в гидрострелке и обеспечении возможности стравливания с нее воздуха. Для этого тоже стоит предусмотреть отводы. Рак же важна установка в самой нижней части цилиндра сливного винта, который позволит периодически прочищать систему.
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.
Чтобы гидрораспределитель смог в полном объеме выполнять возложенные на него функции, требуется грамотный расчет и правильная установка в систему 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.
Производители чугунных котлов требуют, чтобы в системе отопления обязательно присутствовал гидравлический разделитель. Не соблюдение этого правила, приводит к отказу в гарантийном обслуживании.
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
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 55С.
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.
В системе отопления
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.
Гидрострелка Gidruss
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.
Работа гидрострелки в разных режимах.
Существует три основных режима, в которых работает гидравлический разделитель. В зависимости от включения и выключения потребителей системы отопления изменяется и режим работы гидрострелки или гидрострелки модульного типа (гидрострелка + коллектор). Итак, что происходит после запуска? После запуска системы отопления, пока теплоноситель не набрал необходимую температуру – жидкость циркулирует по малому кругу и весь поток движется вниз по гидрострелке.
После того как температура теплоносителя выйдет на необходимый рабочий режим гидравлического разделителя, во вторичный контур отопления, с равномерным разбором, при уравнении входящих и исходящих потоков, гидрострелка работает как воздухо-отводчик и очищает теплоноситель от грязи.
Заметим, что полного равенства между двумя потоками достичь практически не возможно, отсюда и следует 100 процентная целесообразность установки гидрострелки.
Нагрев помещение автоматика регулирует проток теплоносителя во вторичном контуре, например в случае достижении определенной температуры ГВС, происходит отключение насоса в данном контуре или же, если термоголовки радиаторов уменьшают проток теплоносителя, что в свою очередь увеличивает гидравлические сопротивления в контуре отопления, отслеживание которого осуществляется адаптивным насосом – таким образом, подстраиваясь под это и уменьшая свою производительность, как следствие уменьшается общий поток Q2. В результате разница между двумя потоками (первичным и вторичным) уходит вверх по гидрострелке. Если бы гидрострелка не была установлена, то возникли бы значительные гидравлические перекосы в системе отопления, и как результат выход из строя отопительного оборудования (насос, теплообменник). Что будет, если циркуляционные насосы потребителей останавливаются, тогда первичный контур системы отопления переходит в 3 режим.
На рисунках 3-5 представлены эти режимы:
Рисунок 3:
Суммарный расход насосов котлов равен суммарному расходу насосов системы отопления. Этот режим достигается редко. В этом случае весь теплоноситель, нагреваемый котлом попадает в систему отопления к потребителям.
Рисунок 4:
Суммарный расход насоса котла меньше, суммарного расхода насосов контуров отопления. Этот режим возможен, когда котел не справляется с нагрузкой. В таком случае котел работает в максимальном режиме и постоянно подогревает теплоноситель.
При наличии нескольких котлов суммарный расход насосов котлов меньше, суммарного расхода насосов контуров отопления. В таком режиме один из нескольких котлов и его насос выключается, так как хватает работы одного котла, при этом необходимый теплоноситель насосы контуров отопления через гидрострелку забирают из обратной трубы отопления. Тем самым расход в котловом контуре остается постоянным, соответствующим необходимой величине для работы котла.
Рисунок 5:
Суммарный расход контуров отопления меньше расхода обеспечиваемого насосами котлов. Наиболее часто встречающийся режим, при котором насосы котлов подобраны верно и имеют чуть больший расход, чем требуется системе отопления. В этом режиме обеспечиваются все необходимые условия для работы системы отопления в экономичном режиме котла. Гидрострелка в таком варианте играет защитную роль котлов, так как подмес горячего теплоносителя в гидрострелке, создает минимальный перепад температур в обратной линии котла, а необходимое количество теплоносителя поступает в контура отопления. Этот режим является самым оптимальным, таким образом его принимают при проектировании системы.
Мощность гидрострелки должна быть выше суммарной мощности применяемого котла.
Для чего нужна гидрострелка в системе отопления
Гидрострелка – это деталь из обвязки котла, с помощью которой стабилизируют характеристики процесса циркуляции теплоносителя и нивелируют тепловые колебания в теплогенерирующем агрегате. Кроме того, гидрострелка может работать и как компенсатор, обеспечивающий независимость отопительных контуров.
В итоге растет КПД системы отопления, уменьшается расход топлива, облегчается работа теплогенерирующего агрегата и продлевая срок безаварийной эксплуатации всего оборудования.
Как работает гидрострелка?
Типовая гидравлическая стрелка представляет собой вертикально ориентированный цилиндр или прямоугольный параллелепипед с четырьмя рабочими отводами – по два сверху и снизу.
Причем центральная ось верхних отводов располагается вдоль одной линии или со смещением одного штуцера вверх. В свою очередь пара нижних отводов обустроена либо вдоль одной оси, либо со смещением вниз одного из штуцеров. К верхним отводам подключают напорную ветвь системы, а к нижним, соответственно, обратку.
Принцип работы гидрострелки
Кроме того в дно корпуса «стрелки» врезают штуцер с вентилем для слива теплоносителя из системы, а в крышку – штуцер с клапаном для удаления воздуха, который скапливается над водой (теплоносителем) и стравливается за счет давления в системе.
Устроенная подобным образом гидрострелка делит систему отопления на два контура:
- Малую ветвь, в которую входит «стрелка» и котел. Схема циркуляции: горизонтально от котла – вертикально по стрелке – горизонтально в котел.
- Большую ветвь, в которую входит котел, трубы, радиаторы и стрелка. Схема циркуляции: горизонтально от котла, сквозь стрелку, к батарее – вертикально по батарее – горизонтально от батареи, сквозь стрелку, к котлу.
Циркуляция по малому контуру осуществляется только в случае избытка тепла в системе. В этом случае излишне разогретый теплоноситель сбрасывается посредством стрелки в обратку, после чего контроллер температуры котла «гасит» топку.
При этом теплогенерирующий агрегат сможет включиться в работу системы только после понижения температуры теплоносителя до приемлемого уровня, открывающего большую ветвь циркуляции.
Движение теплоносителя по большой ветви – фактически всей разводке системы – осуществляется только в случае штатной работы котла, генерирующего «нужную» батареям порцию тепловой энергии.
Проще говоря: система отопления с гидрострелкой тратит минимум топлива и производит максимум тепловой энергии.
Как устроен гибрид гидрострелки и коллектора?
Такой гидродинамический терморегулятор можно сделать из любой типовой стрелки, заменив «правые» отводы на коллекторы. То есть напротив каждого «левого» штуцера, подключаемого к котлу, к корпусу приваривают не «правый» штуцер, а длинную трубу с множеством вертикальных отводов – коллектор системы отопления.
Гидравлическая стрелка
Теплоноситель поступает из котла в «стрелку», движется по ней в горизонтальном направлении и переходит в коллектор лучевой разводки, распределяясь по множеству контуров системы отопления. Причем каждый напорный патрубок на «выходе» из стрелки-коллектора комплектуется своим насосом, обеспечивающим циркуляцию теплоносителя в конкретном контуре разводки.
В итоге коллектор отопления с гидрострелкой регулирует не только температуру теплоносителя, но и направление циркуляции, выравнивая давление между ветвями системы. Причем строительство такого гибрида оправдано лишь в случае экономии места в котельной. Поскольку тривиальное подключение пары коллекторов к типовой стрелке с четырьмя патрубками даст тот же эффект.
Как выбрать гидродинамический терморазделитель?
Относительно низкая цена гидрострелки для отопления нивелирует саму идею строительства этого узла своими руками.
Поэтому большинство домовладельцев предпочитают «заводские» стрелки кустарным самоделкам, выбирая гидродинамический терморегулятор по следующим параметрам:
- Тепловой мощности котла.
- Объему теплоносителя в системе.
Эти параметры должны соответствовать «паспортным» данным гидрострелки, то есть сама процедура выбора выглядит следующим образом:
- Узнаем тепловую мощность котла (по паспорту агрегата) и объем воды в системе (по метражу труб и габаритам котла и батарей).
- Идем в магазин и покупаем стрелку, подходящую под объем и мощность.
https://youtube.com/watch?v=sLsOysrbhb8
Также советуем посмотреть:
- Пленочный теплый пол с инфракрасным излучением
- Альтернативные источники отопления для частного дома — что выбрать?
- Для чего нужен байпас в системе отопления?
- Гофрированные нержавеющие трубы для отопления
