Гидрострелка для отопления: принцип работы, схема изготовления своими руками

Дополнительные возможности

Кран внизу для слива позволяет удалять из теплоносителя мусор и накипь

Особенности функционирования схемы отопления с гидрострелкой предоставляют пользователю такие дополнительные возможности:

При попадании потока жидкости в каналы разделителя, его скорость несколько уменьшается. Это способствует осаждению на дне вредных примесей, всегда имеющихся в теплоносителе.
Для периодического удаления скопившегося осадка в нижней части корпуса имеется отдельный вентильный кран.
Снижение скорости тока позволяет выводить из воды имеющиеся в ней воздушные пузырьки. Они удаляются через автоматический клапан.

В последнем случае гидравлическая стрелка используется как сепаратор.

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.

Движение воды в гидрострелке, происходит принудительным способом. Давление нагнетает установленный циркуляционный насос. В открытой системе отопления, разделитель не будет работать.

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.

Расчет гидрострелки

Расчет гидравлического распределителя выполняют по формуле D для учета максимального режима по заводским параметрам котла:

D = 3*d=1000* √ (4*Q)/(π *3600*ω)=18.8*√G/ ω,мм

Расчет диаметра гидрострелки с учетом проектной тепловой мощности котлоагрегата и разности температур на прямой и обратке:.

D = 3*d=1000* √ (4*P)/(π *C* ∆T*ω)=17.4*√G/(ω* ∆T),мм

Диаметр патрубка гидрострелки для входящего теплоносителя:

d = √ (4*Q)/(π*V), мм

Где:

D — Д корпуса распределителя, мм;
D — Д входного патрубка, мм;
P — проектная теплопроизводительность напольного котла, кВт;
G — наибольший расход теплоносителя через распределитель, м3/час;
C — теплоемкость воды, Вт/(кг*C);
V — скорость воды через КО, м/с;
Q — расчетный часовой расход воды в КО, м3/ч.

Схемы изготовления

Гидрострелки промышленного изготовления стоят недешево и многие изготавливают их своими руками. При этом нужно сделать предварительные расчеты. Основные расчетные размеры показаны на рисунке ниже.

Схема гидрострелки с основными расчетными размерами

Как видно из рисунка, диаметр самой гидрострелки принимают равным трем диаметрам входных патрубков, поэтому расчеты сводятся в основном к определению диаметра гидрострелки.

На рисунке показаны два варианта гидрострелок. Назначение второго варианта лучше первого тем, что вода при переходе подающего трубопровода освобождается от пузырьков воздуха, а при обратном поступлении – лучше избавляется от шлама.

Расчет сводится в основном к определению диаметра гидрострелки:

где:

D – диаметр гидрострелки в мм;
d – диаметр входного патрубка в мм, обычно принимают равным D/3;
1000 – переводной коэффициент метров в мм;
P – мощность котла в кДж;
π – число пи = 3,14;
С – теплоемкость теплоносителя (вода – 4,183 кДж/кг·С°);
W – максимальная вертикальная скорость движения воды в гидрострелке, м/с, обычно принимают равной 0,1 м/с;
ΔТ – разница температур теплоносителя на входе и выходе котла, С°.

Также расчет можно выполнить по такой формуле:

где:

Q – расход теплоносителя, м³/с;
V – скорость движения воды в гидрострелке, м/с;

Также для расчета диаметра гидрострелки есть такая формула:

где:

G – расход, м³/час;
W – скорость движения воды, м/с;

Высота гидрострелки может быть любой и ограничиваться разве что высотой потолка в помещении.

Если сделать диаметр гидрострелки достаточно большим, то можно получить два в одном: гидрострелку и теплоаккумулятор, так называемый емкостной разделитель.

Схема емкостного разделителя в системе отопления

Как видно из рисунка, гидрострелка такого типа имеет большой объем, порядка 300 литров и более, поэтому способна, кроме выполнения своей основной задачи, еще и накапливать тепло. Использование гидрострелки такого типа особенно оправдано при отоплении твердотопливным котлом, так как способно сглаживать температурные скачки котла отопления и сохранять тепловую энергию котла после окончания горения довольно длительное время.

Нужно знать некоторые нюансы при использовании такого типа гидрострелки:

Во-первых, такую гидрострелку необходимо утеплить, поскольку в противном случае она будет отапливать котельную, а не отдавать тепло в систему отопления.
Котел будет выдавать меньшую мощность. Это объясняется тем, что требуется большая температура теплоносителя, а на котлах установлена автоматика, которая будет автоматически уменьшать его мощность для снижения температуры на выходе.

Зачем нужна гидрострелка

Основная задача этого устройства – стабилизировать работу отопительной системы сразу с несколькими контурами. Если в доме больше одного этажа и на каждом есть батареи и теплые полы, а вода нагревается от бойлера, можно с полной уверенностью говорить о повышенном расходе теплоносителя. В такой мощной системе не избежать высокого динамического давления и проблем с прокачкой теплоносителя, а это чревато разбалансировкой оборудования

Дабы избежать проблем, важно разделить непосредственно отопительную систему и нагревательный котел, а также нейтрализовать динамическое влияние контуров друг на друга – здесь вам и придет на подмогу специальная гидрострелка

Гидрострелка из нержавейки

Итак, без гидроразделителя не обойтись в следующих ситуациях:

Один котел настенного типа обслуживает разветвленную систему с повышенными показателями расхода теплоносителя.
Два котла настенного типа обслуживают такую же разветвленную комбинированную систему.
Мощную систему обслуживают сразу два котла: настенного и напольного типа.

Кроме прочего, нельзя не упомянуть преимущества гидрострелки:

исключение взаимовлияния разнофункциональных контуров системы отопления;
выравнивание гидродинамического баланса системы;
возможность без негативных последствий подключать к системе дополнительные отопительные компоненты;

Схемы изготовления

Схема гидрострелки с основными расчетными размерами

Расчет сводится в основном к определению диаметра гидрострелки:

где:

D – диаметр гидрострелки в мм;
d – диаметр входного патрубка в мм, обычно принимают равным D/3;
1000 – переводной коэффициент метров в мм;
P – мощность котла в кДж;
π – число пи = 3,14;
С – теплоемкость теплоносителя (вода – 4,183 кДж/кг·С°);
W – максимальная вертикальная скорость движения воды в гидрострелке, м/с, обычно принимают равной 0,1 м/с;
ΔТ – разница температур теплоносителя на входе и выходе котла, С°.

Также расчет можно выполнить по такой формуле:

где:

Q – расход теплоносителя, м³/с;
V – скорость движения воды в гидрострелке, м/с;

Также для расчета диаметра гидрострелки есть такая формула:

где:

G – расход, м³/час;
W – скорость движения воды, м/с;

Высота гидрострелки может быть любой и ограничиваться разве что высотой потолка в помещении.

Схема емкостного разделителя в системе отопления

Нужно знать некоторые нюансы при использовании такого типа гидрострелки:

Во-первых, такую гидрострелку необходимо утеплить, поскольку в противном случае она будет отапливать котельную, а не отдавать тепло в систему отопления.
Котел будет выдавать меньшую мощность. Это объясняется тем, что требуется большая температура теплоносителя, а на котлах установлена автоматика, которая будет автоматически уменьшать его мощность для снижения температуры на выходе.

Что такое гидрострелка в системе отопления

Гидрострелка

(гидравлический разделитель, гидравлическая стрелка) – часть отопительной системы, с помощью которой проводят стыковку отопительных контуров. Она обеспечивает наименьший перепад давления между ними, что делает возможным отключение одного без потери давления в остальных. Иначе говоря, гидрострелка для отопительной системы убирает влияние насосов потребителей тепла на циркуляционные насосы источника тепла и в обратном порядке.

К тому же, гидрострелка применяется для гидродинамической балансировки теплоснабжения. Этот незатейливый прибор играет важную роль во всей отопительной системе жилья. Гидравлический разделитель препятствует образованию теплового удара в чугунных теплообменниках и котлах.

Некоторые изготовители котлов включают в документ о техническом обслуживании пункт о монтаже гидрострелки для отопления. Без ее использования покупатель лишается гарантии на прибор (к примеру, на газовый котел напольного типа).

Гидрострелку для систем отопления балансируют гидродинамические параметры системы. Таким образом, стопроцентно исключается взаимное влияние различных тепловых контуров друг на друга, что приводит их к работе без сбоев и сохранению заданных параметров и режимов.

Помимо вышеописанных возможностей гидрострелка для отопительных систем также может производить очистку теплоносителя от примесей, например, от песка или ржавчины (для этого необходимо верно рассчитать параметры). Кроме того, гидравлический разделитель удаляет из него и воздух, а это, в свою очередь, продлевает срок службы металлических деталей, так как замедляется их окисление. Увеличение срока эксплуатации запорной арматуры, насосов, датчиков, радиаторов и теплообменника напрямую влияет на надежность и долговечность всей системы отопления.

Гидравлическая стрелка выполняет следующие функции:

Функция поддержки гидробаланса в системе отопления. Исключение влияния одного контура на гидравлические характеристики остальных при включении и отключении.
Функция сохранения чугунных теплообменников котлов. Эксплуатация гидрострелки для систем отопления оберегает теплообменники от резких скачков температуры, которые могут быть при первом запуске котла либо при ремонтных работах, когда отключают циркуляционный насос. Общеизвестно, что такие перепады негативно сказываются на чугунных аппаратах.
Функция воздухоотводчика. Гидрострелка также нужна для выведения воздуха из отопительной системы. Для этих целей на ней монтируется патрубок в верхней ее части, предназначенный для монтажа автоматического воздухоотводчика.
Функция заполнения и спуска теплоносителя. Подавляющая часть гидрострелок как промышленного, так и самостоятельного изготовления оборудованы сливными кранами, с помощью которых производится наполнение или слив теплоносителя из системы отопления.
Функция очистки отопительной системы. В гидрострелке теплоноситель движется с пониженной скоростью. Таким образом, эта установка собирает разного рода грязь: накипь, ржавчину, песок, окалину, и так далее. Эти твердые фракции скапливаются в нижней ее части, что позволяет провести их удаление через сливной кран. Существуют модели гидрострелок, которые комплектуются магнитными уловителями для сбора металлического мусора.

Читайте материал по теме: Подмотка для труб: правила выбора и использования

Что представляет собой гидрострелка для отопления?

Система отопления многоэтажного дома, схема с удаленными радиаторами оснащается насосами повышенной мощности и другими приборами, однако далеко не каждый насос справится с поддержанием циркуляции теплоносителя в нужном режиме. Недостаточность напора снижает функциональность котла, всех элементов сети, приводит к поломкам.

Наладить работу схемы монтажом циркуляционного насоса для каждого контура не получится, поскольку параметры давления и скорости циркуляции будут различаться. В итоге система потеряет баланс, прогрев в помещениях снизится. Для решения задачи котел должен выдавать необходимый объем теплоносителя, а каждый контур забирать воды только в требуемом объеме, коллектор в этом случае служит разделителем гидросистем. Для выделения из общего контура «малого котлового» потока и устанавливается гидравлическая стрелка (ГС) или гидроразделитель.

Принцип работы гидрострелки

Принцип работы гидравлического разделителя в системе отопления основан на сохранении тепловой энергии за счет поддержания скорости потока. Проходя через устройство, теплоноситель не встречает сопротивления внутри корпуса, потому скорость остается прежней, теплопотери сведены к нулю.

Поток жидкости проходит сквозь гидрострелку со скоростью 0,1–0,3 м/сек., насос придает теплоносителю скорость в 0,7– 0,9 м/сек. Интенсивность циркуляции гасится изменением направления и объема проходящей воды без снижения тепловых потерь в сети.

Режим работы

Гидравлическая стрелка для систем отопления может функционировать в трех режимах:

Первый режим – создание условий равновесия. В этом случае расход котлового контура не различается от расхода всех контуров системы, подключенных к разделителю и коллектору. Вода не задерживается в буферной зоне, движение теплоносителя горизонтальное, температурный режим в патрубках подачи и обратки одинаковый. Режим применяется редко, ГС в работе практически не участвует.
Второй необходим в случае превышения расхода теплоносителя во всех контурах общей производительности котла, сеть может разбалансироваться. Встречается такое при одновременном максимальном расходе воды в контурах, когда спрос на горячую воду превышает возможности нагревательного оборудования. Тут как раз поможет гидравлическая стрелка, принцип работы которой заключается в формировании вертикального восходящего потока. Свойство обеспечит подмес горячей воды из малого контура, что сохранит баланс системы.
Третий режим работы самый востребованный, используется при повышенном расходе теплоносителя в малом контуре относительно суммарного расхода на коллекторе. Предложение превышает спрос по всем контурам, а чтобы сеть не разбалансировалась, ГС образует нисходящий вертикальный поток для сброса избытка объема в трубопровод обратной подачи воды.

Дополнительные возможности гидроразделителя

ГС обладает рядом дополнительных возможностей:

Сниженная скорость потока при проходе буферной зоны приводит к оседанию на дно частиц и взвесей. Чтобы своевременно прочистить сеть, на корпус устройства устанавливается кран.
Верхнюю часть прибора оснащают воздухоспускным клапаном. Прибор нужен для сброса пузырьков газа, скапливающихся при циркуляции теплоносителя через ГС. При уменьшенной скорости воздух из потока выделяется особенно интенсивно, поэтому его своевременное устранение – обязательный нюанс для увеличения срока службы всех элементов сети. Особенно при нагревании теплоносителя до высоких температур, при которых процесс газообразования становится интенсивнее.

Если в доме установлен чугунный котел, гидроразделитель в системе отопления становится одной из важнейших деталей, – при отсутствии ГС и подключении котла напрямую к коллектору холодная жидкость вызовет негативные деформации в теплообменнике. От холодной воды чугун лопается, покрывается трещинами, оборудование быстро придет в негодность.

Схема работы

Гидроразделить функционирует по следующей схеме:

Поток воды от котла попадает в гидрострелку, где меняет свое направления и снижает скорость.
В результате изменений выделяется воздух, который постепенно накапливается вверху корпуса. Воздух периодически отводится.
Затем поток направляется согласно одной из вышеописанных схем, по контуру потребителя.
Охлажденная вода возвращается в гидрострелку и проходит сквозь разделительные перегородки, где очищается от шлама.
Шлам накапливается снизу корпуса и периодически отводится.
Очищенная вода обратно попадает в котел.

Обвязка двух котлов, работающих в каскаде

Что такое гидрострелка для отопления?

В сложных разветвленных отопительных системах даже насосы завышенной мощности не смогут соответствовать разным параметрам и условиям работы системы. Это негативно скажется на функционировании котла и сроке службы дорогостоящего оборудования. Помимо этого, каждый из подключенных контуров имеет свой собственный напор и производительность. Это приводит к тому, что одновременно слаженно вся система работать не может.

Даже если каждый контур снабдить своим собственным циркуляционным насосом, который будет отвечать параметрам заданной магистрали, то проблема только усугубится. Вся система станет разбалансированной, потому что параметры каждого контура будут существенно различаться.

Чтобы решить проблему, котел должен выдавать необходимый объем теплоносителя, а каждый контур должен забирать из коллектора ровно столько, сколько нужно. В данном случае коллектор выполняет функции разделителя гидросистем. Именно для того, чтобы выделить из общего контура «малый котловой» поток и нужен гидроразделитель. Второе его название гидравлическая стрелка (ГС) или гидрострелка.

Такое название прибор получил за то, что он так же, как и железнодорожная стрелка, может разделять потоки теплоносителя и направлять их в нужный контур. Это прямоугольный или круглый резервуар с заглушками с торцов. Он подключается к котлу и коллектору и имеет несколько врезанных патрубков.

Принцип работы гидравлического разделителя

Поток теплоносителя проходит гидравлический разделитель для отопления со скоростью 0,1-0,2 метра в секунду, а насос котла разгоняет воду до 0,7-0,9 метров. Скорость водяного потока гасится за счет изменения направления движения и объема проходящей жидкости. При этом теплопотери в системе будут минимальные.

Принцип работы гидравлической стрелки заключается в том, что ламинарное движение водяного потока практически не вызывает гидравлического сопротивления внутри корпуса. Это способствует сохранению скорости потока и уменьшению теплопотерь. Такая буферная зона разделяет потребительскую цепь и котел. Это способствует автономной работе каждого насоса без нарушения гидравлического равновесия.

Режимы работы

Гидравлическая стрелка для систем отопления имеет 3 режима работы:

В первом режиме гидроразделитель в системе отопления создает условия равновесия. То есть расход контура котла не отличается от общего расхода всех контуров, которые подключены к гидрострелке и коллектору. При этом теплоноситель не задерживается в приборе и движется через него по горизонтали. Температура теплового носителя на патрубках подачи и отведения одинаковая. Это довольно редкий режим работы, при котором гидрострелка не влияет на работу системы.
Иногда встречается ситуация, когда расход на всех контурах превышает производительность котла. Такое бывает при максимальном расходе жидкости всеми контурами сразу. То есть спрос на тепловой носитель превысил возможности котлового контура. Это не приведет к остановке или разбалансировке системы, потому что в гидрострелке сформируется вертикальный восходящий поток, который обеспечит подмес горячего теплоносителя из малого контура.
В третьем режиме термострелка на отопление работает чаще всего. При этом расход нагретой жидкости в малом контуре выше, чем суммарный расход на коллекторе. То есть спрос во всех контурах ниже, чем предложение. Это также не приведет к разбалансировке системы, потому что в приборе образуется вертикальный нисходящий поток, который обеспечит сброс избыточного объема жидкости в обратку.

Дополнительные возможности гидрострелки

Описанный выше принцип работы гидравлического разделителя в системе отопления позволяет прибору реализовать и другие возможности:

После попадания в корпус разделителя скорость потока снижается, это приводит к оседанию нерастворимых примесей, которые содержатся в теплоносителе. Для слива скопившегося осадка в нижней части гидрострелки устанавливают кран. Благодаря снижению скорости потолка из жидкости выделяются пузырьки газа, которые выводятся из прибора через автоматический воздухоотводчик, установленный в верхней части. По сути, он выполняет функции дополнительного сепаратора в системе

Особенно важно удалять газ на выходе из котла, ведь при нагревании жидкости до высоких температур газообразование повышается. Гидроразделитель очень важен в системах с чугунными котлами

Если такой котел подключить напрямую к коллектору, то попадание холодной воды в теплообменник приведет к образованию трещин и выходу оборудования из строя.

Для чего в отоплении нужна гидравлическая стрелка

Дополнительные возможности

Как правильно подключить гидроразделитель