Гидроколлектор системы отопления расчет


Понятие гидрострелки (или гидравлического разделителя) известно любому монтажнику автономных систем отопления, однако доступно объяснить простому обывателю, зачем нужен данный элемент, может не каждый. К сожалению, в большинстве случаев это связано, скорее, с меркантильными интересами, чем с плохим знанием предмета. Установка такого устройства – это дополнительный заработок для специалиста,поэтому зачастую гидрострелка с коллектором, схема изготовления которой очень проста, описывается как чудо-элемент, способный существенно повысить эффективность отопления дома.Ниже мы подробно рассмотрим, что собой представляет гидравлический разделитель, его основную функцию и, главное, когда его установка в котельной действительно необходима.

[содержание h2 h3]

Что такое гидрострелка в системе отопления: устройство и схема

Конструкция гидрострелки чрезвычайно проста. Это кусок трубы прямоугольного или круглого сечения, который имеет четыре отвода – два со стороны котлового контура и два со стороны потребителей. Располагать такой элемент можно как горизонтально, так и вертикально. Хотя чаще встречается второй вариант, поскольку в этом случае проще устанавливать воздухоотводчик и кран для удаления шлама, который скапливается в нижней части конструкции.


Некоторые производители внутри гидроразделителя устанавливают две сетки. Одна служит для сепарации воздуха, а другая для отделения шлама. Хотя чаще всего подобное изделие полностью пустое, поскольку в процессе эксплуатации сетки довольно быстро забиваются и теряют свою эффективность.

Устанавливается гидрострелкав разрыв линии соединения котла и коллектора, разделяющего поток теплоносителя между потребителями. Иногда гидроразделитель и коллектор собираются в одном корпусе.Это упрощает монтаж и делает общую конструкцию более компактной.

Режимы работы гидравлического разделителя

Основная задача данной конструкции – гидравлическое разделение котлового и потребительского контуров. После выполнения такого разделения система может работать в разных режимах, когда:

  • расход котла = расходу потребителей;
  • расход котла < расхода потребителей;
  • расход котла>расхода потребителей.

Некоторые считают такую гибкость одним из преимуществ применения гидрострелки для отопления дома. В действительности же, из всех перечисленных вариантов рабочим является только один. Рассмотрим, почему именно так.

Q котла = Q потребителей

Конечно, равенство расходов двух контуров является идеальной ситуацией, однако на практике реализация такого режима невозможна. Даже если сопротивление контуров и производительность насосов подобрать таким образом, чтобы уравнять расход, при включении одного из потребителей или, например, термоголовки радиатора все равенство сойдет на нет.


Полезно знать. Термоголовка предназначена для автоматического управления включением радиатора отопления. Она устанавливается вместо ручного клапана и срабатывает в зависимости от температуры воздуха внутри помещения.

Q котла <Q потребителей

Данный режим, когда расход отопительного прибора меньше, чем того требуют потребители, вполне возможен, однако его как раз допускать ни в коем случае нельзя. Чтобы понять, чем опасна такая ситуация, разберем принцип работы гидрострелки отопления в подобном режиме.

Предположим, что котел способен выдавать 30 литров теплоносителя в минуту, тогда как система отопления требует 90 л/мин. В этом случае недостающий расход, а именно 60 л/мин, система будет пополнять за счет обратного тока теплоносителя, температура которого приблизительно на 20 градусов ниже. Таким образом, в контур потребителя будет попадать вода с более низкой температурой, что вынуждает увеличивать расход топлива и разогревать ее до более высоких температурных параметров.

Важно! Согласно требованию к стандартным отопительным приборам, разность температур подачи и обратки не должна превышать 20 °С. В противном случае, оборудование начнет работать в конденсационном режиме, что может вызвать его поломку.


Подобный режим работы гидроразделителя в системе отопления некоторыми «специалистами» отмечается как преимущество. Мол, в этом случае появляется возможность применения более дешевого котла с меньшим расходом. Как нам удалось выяснить, такой подход в корне неправильный, поскольку может привести к перерасходу топлива и, что еще хуже, выходу со строя отопительного прибора.

Q котла >Q потребителей

Единственно правильным режимом работы гидравлического разделителя является использование котлового контура с немного большим расходом, чем того требует контур потребителя. В этом случае лишний теплоноситель возвращается в котел через обратку, подогревая ее. Это необходимо для того, чтобы в переходном режиме, когда включается «холодный» потребитель (гостевой дом, бассейн, подвал), не допустить теплового удара. Проще говоря, чтобы холодная обратная подача не нанесла вред котлу, она подогревается разогретым теплоносителем.

Расчет гидрострелки с коллектором

Существует несколько методик расчета гидрострелки с коллектором,однако все они сводятся к определению сечения данных конструкций.

Обратите внимание! В интернете можно найти специальные калькуляторы, существенно упрощающие расчет гидрострелки для отопления.Вместе с тем, умение определять диаметр конструкции самостоятельно также будет не лишним. Как минимум, такие знания позволят проверить правильность онлайн-расчета.

Формулы для определения диаметра гидравлического разделителя

Рассмотрим две наиболее простые формулы для расчета диаметра гидроразделителя, которые не должны вызвать каких-либо сложностей у рядового потребителя.

  • D = 3d

Данная формула выведена экспериментальным путем и описывает так называемый метод трех диаметров. Здесь d – это диаметр входных/выходных патрубков.

2) D = 1000 ·

В этом случае диаметр гидроразделителя определяется с учетом расхода воды в отопительных контурах, где:

  • 1000 – коэффициент для преобразования метров в миллиметры;
  • Q – разность между расходом котлового и потребительского контуров (м³/с);
  • π – константа, равная 3,14;
  • V – скорость вертикального движения воды внутри гидрострелки (расчетная величина – 0,1 м/с).

В качестве примера примем расход котла равным 60 л/мин, а отопительного контура – 40 л/мин. Разность составляет 20 л/мин или0,00033 м³/с. Таким образом:

D = 1000 ·= 64,8мм

Правило расчета коллектора системы отопления

Для обеспечения равновесия и стабильности системы все трубопроводы должны оптимально подходить друг другу по пропускной способности. Главное правило, по которому производится расчет коллектора, звучит так: площадь поперечного сечения гидравлического коллектора равна сумме площадей сечений всех отводящих веток.

Важно! Несоблюдение правила конструирования коллектора приведет к недостаточной интенсивности движения теплоносителя, что негативно отразится на качестве отопления.

Правило расчета гидроколлектора выражается в следующей формуле:

S = S1 + S2… + Sn

где:

  • S – площадь сечения коллектора;
  • S1, S2…, Sn – площадь сечения отводящих трубопроводов (входящие ветки в расчет не берутся).

Для чего действительно нужна гидравлическая стрелка – развенчиваем мифы

Разобрав техническую сторону гидравлического разделителя, перейдем к вопросу его эксплуатации. Так для чего нужна гидрострелка в системе отопления?

Для начала давайте рассмотрим, какие свойства часто приписывают данному элементу:

  • повышение устойчивости работы системы;
  • увеличение КПД котла;
  • снижение топливных затрат;
  • обеспечение стабильности движения теплоносителя;
  • увеличение срока работы отопительного прибора.

Данные преимущества, хоть и звучат красиво, однако в большинстве своем не соответствуют действительности. Единственным пунктом, заслуживающим внимания, является «увеличение срока работы отопительного прибора». Как отмечалось выше, гидроразделитель в системе отопления способен защитить котел от теплового шока посредством подогрева обратного потока теплоносителя. Впрочем, с такой задачей может справиться и обычный байпас, установленный на выходе прибора между подачей и обраткой.


Несмотря на то, что гидрострелке приписывается множество функций,она нужна для решения только одной задачи – обеспечить оптимальную работу насосного оборудования, установленного в разных контурах отопления.

Если в системе задействовано несколько насосов с разной производительностью, то самый мощный из них будет создавать большое разрежение в подающем трубопроводе и избыточное давление в обратке. Таким образом, слабо производительный насос не сможет обеспечить собственный контур достаточным количеством теплоносителя. Чтобы избежать подобной ситуации, устанавливается гидрострелка– участок с нулевым сопротивлением. Благодаря данному элементу разность давления между прямой и обратной подачей уравнивается, и все насосы смогут работать в оптимальном режиме.

Во сколько обойдется монтаж гидрострелки с коллектором

Мы рассмотрели, что такое и для чего нужна гидравлическая стрелка в отоплении. Теперь попробуем разобраться, во сколько обойдется монтаж подобной конструкции вместе с коллектором и когда необходимо прибегать к такой услуге.

Гидроразделитель с коллектором сами по себе являются недешевыми компонентами. Кроме того, их установка тянет за собой ряд дополнительных затрат. Приведем усредненные цены, которые сегодня существуют на рынке данных услуг:

  • Гидравлический разделитель (заводское изготовление) – 200 евро;
  • Коллектор (завод.) – 300 евро;
  • Обвязка (краны, фитинги) – 100 евро;
  • Контроллер (необходим для управления насосами, вынесенными из-под юрисдикции котла) – 400 евро;
  • Услуги монтажников (25% от стоимости материалов) – 250 евро.

Итого получается 1250 евро – сумма довольно приличная.Поэтому, прежде чем устанавливать гидрострелку, нужно убедиться, что она действительно необходима. Если специалист, выполняющий монтаж, не является ангажированным, тогда установку разделителя он будет рекомендовать только в случае наличия трех и более отопительных контуров (без учета бойлера).

Обратите внимание. Работу двух насосов, например в системе радиаторов и теплых полов, можно согласовать посредством автоматики котла. Бойлер же всегда имеет приоритет, поэтому при его включении другие насосы отключаются.

Конечно, можно применить гидрострелку с коллектором кустарного производства, схема изготовления которой ничем не будет отличаться от заводского варианта.Однако качество материала и сварных швов вряд ли будет отвечать техническим нормам. Сэкономив на материалах, в итоге можно существенно понизить надежность системы. И хорошо, если поломка произойдет не в разгар отопительного сезона.

Какой вывод можно сделать из данной статьи? Во-первых, многофункциональность гидрострелки, о которой так часто говорят, слишком преувеличена. Ее необходимо использовать только в одном случае – для согласования работы нескольких насосов с разной производительностью. Во-вторых, для надежной работы системы лучше использовать разделитель с коллектором заводского производства, а монтаж доверить специалистам, целью которых является не обогащение за счет клиентов, а реальная оптимизация работы автономного отопления.

Источник: teploguru.ru

Формула расчета


Расчёт коллектора отопленияВ виде формулы правило площадей будет выглядеть так:

S0 = S1 + S2 + S3 + Sn,

где S0 – это площадь сечения гребенки,

S1-Sn – площади сечений отходящих веток.

Трубопроводы, входящие в гидроколлектор, в расчет не берутся.

Эту формулу можно привести в более понятный вид, вспомнив школьный курс геометрии. Сечение рассчитывается по формуле S = π * r², но для простоты и удобства расчет коллектора лучше производить через диаметр: S = π * d2/4. Следуя этой формуле, исходное равенство преобразуется в такую конструкцию:

π * d02/4 =  π * d12/4 + π * d22/4 + π * d32/4 + π * dn2/4,

где d0 обозначает диаметр гребенки,

d1-dn – внутренние размеры отводящих веток.

Расчёт гребенки отопленияСократив число Пи и занеся все под знак квадратного корня, можно значительно упростить расчеты:


d0=2 * √(d1²/4 + d2²/4 + d3²/4 + dn²/4).

Так выводится универсальная формула, подходящая для того, чтобы рассчитать гидроколлектор любой сложности и конфигурации. Если все отходящие ветки отопления имеют одинаковый размер, равенство упрощается еще сильнее:

d0=2 * √(d1²/4*N),

где N обозначает количество отводящих от гребенки веток.

Помимо размеров труб коллектора, нужно также учесть расстояния между ними. Так, расстояние между входной и выходной группами веток должно равняться шести диаметрам, а ветки отопительных контуров должны быть удалены друг от друга на три размера.

Выбор правильного диаметра труб

H2_2

Расчёт диаметра трубРазобрать схему расчета диаметра гребенки недостаточно для того, чтобы собрать эффективный гидроколлектор. Нужно также понять, какого диаметра должны быть трубы, чтобы баланс системы соблюдался. Основан подбор труб на их внутреннем диаметре, от которого зависит площадь сечения и пропускная способность, то есть количество воды, которое может пройти через систему отопления за единицу времени.

Считается, что для обеспечения комфортной температуры ветки, отходящие от коллектора, должны отдавать 1 кВт тепла на каждые 10 м2 помещения. Обычно предусматривают 20% запас на случай чрезмерных заморозков, то есть нужно 1,2 кВт на каждые 10 м. Учитывая, что оптимальная скорость движения теплоносителя равна 0,4-0,7 м/с, а ее температура составляет 80 градусов, для помещения площадью 20 м2 нужны трубы сечением около 10 мм. Расход воды, покидающей гидроколлектор, при этом составит 110 л/час.


Расчет всех этих цифр ведется по сложной формуле, заменить которую проще таблицей. С помощью таблицы легко можно соотнести размер помещения с необходимым размером трубопроводов, зная нужную тепловую мощность системы.

Упрощенная же схема расчета выглядит так: D = √354∙(0,86∙Q:Δt):V, где:

  • D – диаметр трубы в сантиметрах;
  • Q – тепловая мощность отопления в киловаттах (1,2 кВт на каждые 10 м2);
  • Δt – разница температур на подаче из гребенки (80 градусов) и возврате (обычно 65-70 градусов);
  • V – скорость воды в м/с (0,4-0,7 м/с при оптимальном варианте).

Отдельно стоит отметить требуемую мощность насосного узла, устанавливаемого в гидроколлектор. Он заставляет воду циркулировать внутри системы отопления. Она основана на коэффициенте пропускной способности, которая, в свою очередь, зависит от расхода воды и диаметра труб и измеряется в м3/ч.

Пример расчета

Как рассчитать диаметр гребенки отопленияЧтобы формула расчета коллектора была более наглядной и понятной, стоит рассмотреть примерную ситуацию. Допустим, есть дом площадью 100 кв. м., в котором установлено два контура отопления и один контур нагрева воды для бытового применения. Соответственно, в гидроколлектор будет входить три ветки. Нужно подсчитать необходимый размер гребенки, чтобы на все контуры системы хватало горячей воды.

Внутренний диаметр труб коллектора можно узнать из таблиц соответствия диаметров и материалов, из которых они сделаны, а можно посчитать самостоятельно с помощью простой линейки. Для примера примем размер равный 20 мм. Все три трубы системы у нас будут одинаковыми. Нужно подставить число 20 в выведенную ранее формулу, и тогда получается:

d0 = 2 * √(202/4 * 3) = 2 * √300 ≈ 36 мм

Важно! Учтите, что если после извлечения корня получается дробное число, округлять его следует в большую сторону, чтобы размер гребенки наверняка подошел.

В представленном примере внутренний диаметр коллектора должен равняться как минимум 36 мм. Подобрать нужный материал трубы, формирующей гидроколлектор, можно из тех же таблиц, или проконсультировавшись в строительных магазинах.

Источник: DomOtopim.ru

Почему следует применять гидравлическую стрелку?

Гидроколлектор системы отопления расчет

Участок системы отопления с гидрострелкой.

С другого ракурса.

С другого ракурса.

В системах отопления, где имеется два и более отопительных контура (радиаторы, водяной теплый плинтус, теплый пол, ГВС), как правило, контуры соединены между собой общим коллектором. При этом, наличие общего коллектора может привести к следующим проблемам:

  • Циркуляционные насосы каждого из контуров оказывают влияние друг на друга (особенно если насосы различаются по мощности). Для преодоления воздействия более мощного насоса, маломощный насос должен работать на пределе своих возможностей, потребляя больше электричества, чем это требуется в «обычных» условиях. При этом, работая на пределе своих возможностей, насосы раньше выходят из строя. К тому же, в таких условиях насос не всегда может обеспечить требуемую производительность;

Гидроколлектор системы отопления расчет

Гидрострелка для отопления зачем она нужна?

  • Даже если циркуляционный насос одного из котуров был выключен, его радиаторы все равно будут нагреваться (под воздействием остальных насосов, циркуляция теплоносителя в отключенном контуре будет сохраняться);
  • Трудности при расчете мощности насосов как для котла, так и для отопительных контуров. Мощность насоса котла должна подбираться с учетом суммарной мощности насосов потребителей тепла.

Все вышеперечисленные проблемы может решить гидравлическая стрелка.

Гидроколлектор системы отопления расчет

Вид на стрелку сбоку.

Примечание! В гидравлическом разделителе скорость движения теплоносителя резко снижается (примерно в 9 раз), это происходит из-за того, что при входе в разделитель, диаметр потока увеличивается в несколько раз (как правило, в 3 раза). Благодаря этому, исключаются перепады давления в системе.

Как функционирует гидрострелка в системе отопления?

Три основных режима работы гидравлического разделителя

Если не принимать в расчет различные промежуточные варианты, схему действия гидрострелки можно исчерпывающе описать тремя основными режимами ее работы:

  • Режим первый

Система практически находится в равновесии. Расход «малого» котлового контура практически не отличается от суммарного значения расходов всех контуров, подключенных к коллектору или непосредственно к гидрострелке (Qк = ).

Равновесное положение системы. На практике такое встречается крайне редко, особенно, если система включает несколько независимых контуров отопления

Равновесное положение системы. На практике такое встречается крайне редко, особенно, если система включает несколько независимых контуров отопления

Теплоноситель не задерживается в гидрострелке, а проходит сквозь нее по горизонтали, практически не создавая вертикального перемещения.

Температура теплоносителя на патрубках подачи (Т1 и Т2) – одинакова. Естественно, такая же ситуация и на патрубках, подключенных к «обратке» (Т3 и Т4).

В таком режиме гидрострелка, по сути, не оказывает никакого влияния на функционирование системы. Но подобное равновесное положение – крайне редкое явление, которое может замечаться лишь эпизодически, так как исходные параметры системы всегда имеют тенденцию к динамическому изменению – на этом основана вся система ее термостатического регулирования.

  • Режим второй

В текущий момент сложилось так, что суммарный расход на контурах отопления превышает расход в контуре котла (Qк < ).

Если в какой-то момент сложилось так, что расход на коллекторе превысил установившийся расход котлового контура, то циркуляция «большого круга» в основном замкнется через гидрострелку

Если в какой-то момент сложилось так, что расход на коллекторе превысил установившийся расход котлового контура, то циркуляция «большого круга» в основном замкнется через гидрострелку

Вполне нормальная, достаточно часто встречающаяся на практике ситуация, когда все подключённые к коллектору контуры именно в этот момент требуют максимального расхода теплоносителя. Обыденными словами – сиюминутный спрос на теплоноситель превысил то, что может выдать контур котла. Система при этом не остановится и не разбалансируется. Просто в гидрострелке сам по себе сформируется восходящий по вертикали поток от патрубка «обратки» коллектора к патрубку подачи. Одновременно к этому потоку в верхней области гидравлического разделителя будет производиться подмес горячего теплоносителя, циркулирующего по «малому» контуру. Температурный баланс: Т1 > Т2, Т3 = Т4.

  • Режим третий

Этот режим функционирования гидравлического разделителя является, по сути, основным – в грамотно спланированной и правильно смонтированной системе отопления именно он и станет превалирующим.

Такой режим работы в хорошо отлаженной системе отопления будет преобладающим

Такой режим работы в хорошо отлаженной системе отопления будет преобладающим

Расход теплоносителя в «малом» контуре превышает аналогичный суммарный показатель на коллекторе, или, иными словами, «спрос» на необходимый объем стал ниже «предложения». (Qк > Qo).

Причин тому может быть немало:

— Аппаратура термостатического регулирования на контурах снизила или даже временно прекратила поступление теплоносителя из коллектора подачи на приборы теплообмена.

— Температура в бойлере косвенного нагрева достигла максимальной, а забора горячей воды давно не было – циркуляция через бойлер прекращена.

— Отключены на какое-то время или на длительный период отдельные радиаторы или даже контуры (необходимость профилактики или ремонта, нет нужды отапливать временно неиспользуемые помещения и иные причины).

— Система отопления вводится в действие ступенчато, с постепенным включением отдельных контуров.

Ни одна из перечисленных причин никак негативно не скажется на общей функциональности системы отопления. Излишек объема теплоносителя  вертикальным нисходящим потоком просто будет уходить в «обратку» малого контура. По сути, котел станет обеспечивать несколько избыточный объем, а каждый из контуров, подключенных к коллектору или напрямую к гидрострелке, будет забирать ровно столько, сколько требуется в настоящий момент.

Температурный баланс при таком режиме работы: Т1 = Т2, Т3 > Т4.

Возможно, вас заинтересует информация о том, как выбрать электрокотел для отопления дома 100 квадратных метров

Дополнительные возможности гидрострелки

Помимо упомянутых выше режимов работы, гидрострелка способна выполнять еще несколько полезных функций.

  • После входа в основной цилиндр гидравлического разделителя, за счет резкого увеличения объема, скорость потока падает. Это способствует оседанию нерастворимых взвесей, которые могут появиться в теплоносителе за время его перемещения по трубам и радиаторам. Снизу гидрострелки нередко монтируется кран, чтобы периодически сливать из системы скопившийся осадок.
  • Та же причина – резкое снижение скорости потока, дает возможность еще и отделить от жидкости газовые пузырьки. Понятно, что в системе обычно предусматриваются воздухоотводчики в группе безопасности и краны Маевского на радиаторах, но лишний сепаратор – никогда не повредит, особенно на выходе из котла, где газообразование при высокотемпературном нагреве полностью исключить нельзя.

Гидравлический разделитель заводского производства – сверху предусмотрен автоматический воздухоотводчик, а снизу – кран для удаления скопившегося шлама

Гидравлический разделитель заводского производства – сверху предусмотрен автоматический воздухоотводчик, а снизу – кран для удаления скопившегося шлама

Производители отопительного оборудования при изготовлении гидравлических разделителей даже предусматривают специальные сеточки внутри основного цилиндра – так сепарация проходит более качественно. Ну а сверху гидрострелки в таком случае устанавливается автоматический воздухоотводчик.

  • В начале статьи говорилось, что даже в простейшей системе отопления гидрострелка может сыграть полезную роль. Это касается систем, оснащенных котлами с чугунным теплообменником.

При всех достоинствах чугуна, есть у этого металла «ахиллесова пята»: в силу своей хрупкости не любит он ни механических, ни термических ударов. Резкий перепад температуры, когда на входе в теплообменник – холодная вода, а в области воздействия пламени показатели во много раз выше, может привести с появлению трещин. Значит, этот критический период «разгона» следует свести к минимуму.

В этом и оказывает помощь гидравлический разделитель. Нагрев небольшого объема в «малом» контуре при запуске системы – много времени не займет. На у затем можно последовательно открывать циркуляцию и в остальных конурах теплообмена.

Интересно, что некоторые производители котельного оборудования с чугунными теплообменниками прямо оговаривают этот вопрос в инструкции по эксплуатации. Подключение такого котла напрямую к коллектору вполне может повлечь за собой отказ от выполнения производителем своих гарантийных обязательств.

Устройство гидрострелки отопления

Гидроразделитель — вертикальный полый сосуд из труб большого диаметра (квадратного профиля) с эллиптическими заглушками по торцам. Размеры разделителя обусловлены мощностью (кВт) котла, зависят от количества и объема контуров.

Тяжелый металлический корпус устанавливают на опорные стойки, чтобы не создавать линейное напряжение на трубопровод. Компактные устройства крепят к стене, располагают на кронштейнах.

Гидрострелка из нержавеющей стали

Патрубок гидрострелки и отопительный трубопровод соединяют с помощью фланцев или резьбы.

Автоматический клапан воздухоотводчика располагают в верхней точке корпуса. Осадок удаляют через вентиль или специальный клапан, который врезан снизу.

Материал для изготовления гидрострелки — низкоуглеродистая или нержавеющая сталь, медь, полипропилен. Корпус обрабатывают антикоррозийным составом, покрывают теплоизоляцией.

Важно! Модели из полимера применяют в системе, которую отапливает котел мощностью от 13 до 35 кВт. Гидравлические разделители из полипропилена не используют для теплогенераторов, которые работают на твердом топливе. Изготовление гидрострелки своими руками из пропилена требует опыта и навыков работы с профессиональным слесарным и ручным электроинструментом.

 

Устройство и принцип работы

Схема устройства гидравлического разделителя промышленного изготовления представлена на рисунке ниже.

СхемаУстройство гидравлического разделителя

На рисунке движение воды от котла показано красной стрелкой. Вода, поступая в гидрострелку, огибает разделительную пластину (2) и поступает через канал воздухоудаления (3) к выпрямителю потока (4). Для сброса лишнего воздуха из воды в конструкции предусмотрен автоматический воздухоотводчик (1). Для контроля температуры воды в гидрострелке в гильзу (5) устанавливается термометр. Дальнейшее движение воды в систему показано красной стрелкой. Синей стрелкой показано обратное движение воды из системы к котлу. Через разделительные пластины (6) вода перемешивается в гидрострелке. Внизу гидрострелки расположен грязесборник с пластинами (7). Грязь из гидрострелки сливается краном (9).

Как видно из рисунка, конструкция не такая сложная, и потому никаких особых требований к эксплуатации нет. Просто нужно следить за работой автоматического воздухоотоводчика и сбрасывать накопившуюся грязь из гидрострелки.

Схема подключения и режимы работы гидрострелки показаны на рисунке ниже.

СхемаСхема режимов работы гидрострелки

На рисунке показаны три основных варианта работы гидрострелки. Как видно из рисунка, в первом случае отопительная система потребляет теплоносителя меньше, чем вырабатывает отопительный котел. При этом в гидрострелке наблюдается движение воды вниз, по ходу движения воды в контуре котла. Эта ситуация может произойти если, например, в отопительной системе сработают термоклапаны, которые ограничивают поток воды.  Во втором случае расходы теплоносителя системы отопления и котла одинаковые, и отопление работает в оптимальном режиме. Движения воды по гидрострелке в таком случае не наблюдается. Третий вариант – когда расход отопительной системы  больше, чем расход котла. В этом случае вода в гидрострелке движется вверх.

Дополнительные функции гидрострелок

Усовершенствованные модели совмещают функции разделителя, регулятора температуры и сепаратора. Клапан-терморегулятор обеспечивает температурный градиент вторичных контуров. Выделение растворенного кислорода из теплоносителя снижает риск эрозии внутренних поверхностей оборудования. Удаление из потока взвешенных частиц продлевает срок службы рабочего колеса и подшипников циркуляционных насосов.

 

 

Горизонтальные перфорированные перегородки разделяют внутренний объем пополам. Потоки подачи-обратки соприкасаются в зоне «нулевой точки» и скользят в разные стороны, не создавая дополнительное сопротивление.

Сверху, в высокотемпературной зоне, расположены пористые вертикальные пластины деаэрации. Сборник шлама и магнитный уловитель (магниевый анод) расположены в нижней части корпуса.

Конструктивные опции гидрострелки: манометр, датчик температуры, клапан терморегулятор и линия для запитки системы при запуске. Сложному оборудованию необходима наладка, регулярные осмотры и техническое обслуживание.

 

Схема изготовления гидрострелки с коллектором

Прежде чем купить гидрострелку или приступить к ее изготовлению своими руками, не помешает изучить устройство данного элемента. Оно очень простое: полая труба круглого или прямоугольного сечения снабжена несколькими патрубками с разных сторон для присоединения к отопительной сети. Причем патрубки для подключения подачи расположены, как правило, в верхней части трубы, а обратки – в нижней.

конструкция гидрострелки

Примечание. Указанный способ подключения актуален при вертикальном монтаже гидрострелки. В то же время ее можно устанавливать и в горизонтальном положении.

гидравлический разделитель с коллектором в системе отопления
Чаще всего для отопления применяется гидравлический разделитель, чье устройство предусматривает установку коллектора. Они даже продаются одним комплектом, а изготавливаются из таких материалов:

  • низкоуглеродистая сталь;
  • нержавеющая сталь;
  • из полипропилена.

Существуют и более сложные модели, оборудованные не только воздухоотводчиком и сливным штуцером, но и гильзами для присоединения контрольных приборов и датчиков, а также различными сеточками и пластинами. Они служат для очистки теплоносителя и разделения потоков. Подобная гидрострелка, чье устройство изображено на чертеже, имеет приличную стоимость и требует периодического обслуживания:

схема гидрострелки
Среди домашних мастеров принято делать гидрострелку из металлической трубы, но в силу немалой популярности и дешевизны полипропилена эта тенденция меняется. Ведь даже изготовленный из ППР элемент вместе с коллектором стоит немалых денег. Поэтому все чаще люди предпочитают сделать разделитель из полипропилена в домашних условиях, чем покупать его в магазине. Для этого нужна ППР труба соответствующего диаметра, тройники по числу будущих патрубков и 2 заглушки.

сварочный аппарат для изготовления разделителя
Поскольку диаметр трубы для изготовления гидрострелки довольно велик, то потребуется приобрести к сварочному аппарату соответствующую насадку, а при пайке выдержать достаточный промежуток времени. В принципе, сложного ничего нет, тройники соединяются между собой отрезками труб, а с торцов ставятся заглушки. Другое дело, что подобный разделитель может выглядеть не очень эстетично, да и не во всякой системе его можно эксплуатировать.

коллектор из полипропилена
Дело в том, что теплогенераторы на твердом топливе часто могут выходить на максимальный режим работы, при котором температура воды близка к 90—95 °С. Конечно, полипропилен ее выдержит, но в нештатной ситуации (например, когда отключат электричество) температура на подаче может резко подскочить и до 130 °С. Это случается из-за инертности твердотопливных котлов, поэтому вся обвязка к ним, включая гидрострелку, должны быть металлическими. Иначе вас ждут плачевные последствия, как на фото:

ошибки при монтаже гидростелки из полипропилена

Расчет параметров «классической» гидрострелки

Предложенные выше схемы – это замечательно. Но вот как точно определиться с конкретными значениями этих самых D и d?

Предлагаем два варианта расчета. Первый базируется на мощности системы отопления. Второй – на производительности циркуляционных насосов, установленных в контуре котла и во всех контурах теплообмена.

Не станем утомлять заинтересованного читателя чередой формул. Лучше предложить ему воспользоваться возможностями размещённых ниже онлайн-калькуляторов, которые произведут необходимые расчеты быстро и точно. Результат будет показан в миллиметрах – рекомендуемые минимальные внутренние диаметры труб для изготовления самой гидрострелки и патрубков подключения контуров. Далее – в соответствии с предложенными выше в публикации схемами останется определиться с остальными размерами.

Калькулятор расчета параметров гидравлического разделителя на основании мощности котла

В полях ввода данных необходимо указать:

  • Скорость вертикального перемещения потока.
  • Максимальную расчетную мощность системы отопления.
  • Температурный режим работы «малого» контура, то есть уровень температур в подаче и «обратке» непосредственно около котла отопления.

Перейти к расчётам

Калькулятор расчета параметров гидравлического разделителя на основании производительности циркуляционных насосов

Исходными данными являются:

  • Желательная скорость вертикального перемещения потока в гидрострелке.
  • Производительность всех насосов, которые обеспечивают работу «больших» контуров отопления горячего водоснабжения, подключённых к гидравлическому разделителю.
  • Производительность насоса «малого» контура, то есть обеспечивающего работу котла. Если в системе устанавливаются два котла, и предполагается, что они могут подключаться одновременно, то необходимо указать производительность обоих насосов. Если же спаренная работа не планируется, то указывается наиболее производительный насос.

Обратите внимание: у моделей циркуляционных насосов различных брендов могут указываться параметры производительности, выраженные или в кубометрах в час, или в литрах в минуту. Для удобства пользователя предусмотрена возможность выбора нужных единиц измерения. Но при этом они, естественно, должны быть едиными для всех насосов, участвующих в расчете.

 

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.

СхемаСхема 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:

formula1 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:

formula2

где:

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

Также для расчета диаметра гидрострелки есть такая формула:

formula3

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.

СхемаСхема 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:

  1. Во-первых, такую гидрострелку необходимо утеплить, поскольку в противном случае она будет отапливать котельную, а не отдавать тепло в систему отопления.
  2. 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.

Краткие итоги

Преимущества использования гидравлического разделителя

В заключение статьи имеет смысл еще раз подчеркнуть те преимущества, которые дает установка в систему отопления несложного и недорогого устройства – гидравлического разделителя:

  • Выравнивается работа котла. Расход теплоносителя через его теплообменник – всегда стабилен, без скачков давления и температуры. Долговечность котла от этого только возрастает.
  • Система отопления с разноплановыми контурами становится легко управляемой – каждому контуру несложно задать индивидуальные параметры, и это никак не скажется на работе «соседей».
  • Если котел имеет чугунный теплообменник, то установка гидрострелки защитит его от резких «тепловых ударов», что в итоге увеличит срок эксплуатации дорогостоящего оборудования.
  • Не будет больших проблем с выбором насосов. Каждому контуру подбирается свой, исходя из имеющихся потребностей и без оглядки на другие контуры. А «дирижировать» всем этим «оркестром» станет гидравлический разделитель. Кроме того, отпадает необходимость приобретения циркуляционного насоса повышенной мощности для установки в контуре котла.
  • Немаловажными могут стать и дополнительные возможности по удалению скопившихся газов и очистке теплоносителя от нерастворимых загрязнений.

Возможно, вас заинтересует информация о том, как выбрать электрокотел для отопления

Видео: наглядная демонстрация работы гидрострелки в системе отопления

Совмещение коллектора отопления с гидрострелкой

Небольшие дома обогревает котел, в который встроен насос. Вторичные контуры присоединяют к котлу через гидрострелку. Независимые контуры жилых домов с большой площадью (от 150 м2) подключают через гребенку, гидроразделитель будет громоздким.

Распределительный коллектор монтируют после гидрострелки. Устройство состоит из двух независимых частей, которые объединяют перемычки. По количеству вторичных контуров врезают попарно расположенные патрубки.

Распределительная гребенка облегчает эксплуатацию и ремонт оборудования. Запорная и регулирующая арматура системы теплоснабжения дома находится в одном месте. Увеличенный диаметр коллектора обеспечивает равномерный расход между отдельными контурами.

Применение гидрострелки убережет котел от теплового удара

Разделитель и компланарная распределительная гребенка образуют гидравлический модуль. Компактный узел удобен для стесненных условий небольших котельных.

Монтажные выпуски предусмотрены для обвязки звездочкой:

  • низконапорный контур теплых полов подключают снизу;
  • высоконапорный контур радиаторов — сверху;
  • теплообменник — сбоку, на противоположной стороне от гидрострелки.

На рисунке представлена гидрострелка с коллектором. Схема изготовления предусматривает установку балансировочных клапанов между коллекторами подачи/обратки:

Схема гидрострелки с коллектором

Регулирующая арматура обеспечивает максимальный проток и напор на дальних от гидрострелки контурах. Балансировка снижает процессы неправильного дросселирование потока, позволяет добиться расчетной подачи теплоносителя.

Важно! Автономная система отопления относится к системам, работающим с высокой температурой среды под давлением (гидрострелка отопления частного дома в том числе).

Сделать гидрострелку отопления своими руками может специалист, обладающий достаточным запасом знаний в теплотехнике, опытом и навыками работы (электрогазосварка, слесарное дело, работа с ручным электроинструментом). Многочисленные интернет-сайты предлагают пошаговые инструкции по изготовлению гидрострелки для отопления, видео ролики также смогут помочь в этом процессе.

Размеры коллектора отопления с гидрострелкой

Теоретические знания помогут составить схемы и чертежи гидрострелки отопления, сделать индивидуальный заказ оборудования в специализированной организации, проконтролировать работу подрядчика. Доверять изготовление ответственных узлов системы отопления непрофессионалам опасно для жизни и здоровья. Следует помнить о том, что испорченное по вине владельца оборудование гарантийному ремонту и возврату не подлежит.

Источник: kachestvolife.club

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.

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.

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.

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.

"Пример

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).

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.

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).

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.

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.

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 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).

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.

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.

Источник: stroychik.ru


Leave a Comment

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.