Гидрострелка и его принципы работы. Принцип работы гидрострелки
Гидрострелка и его принципы работы. Принцип работы гидрострелки
Функциональность гидросепаратора основана на распределении единого потока по независимым ответвлениям первичного и вторичного отопительных контуров. Как работает гидрострелка ? Если ваш насос циркуляционного типа, установленный на котельном оборудовании, разгонит рабочую жидкость до 1 м/с, в гидроразделителе поток замедлится до 0,1 м/с.
Во время работы гидрострелки соблюдаются несколько условий:
меняется объем, направленность потока;
устраняются теплопотери;
исключается гидросопротивление;
происходит разделение контуров котла и более объемной цепочки потребителей – здесь функция гидрострелки обозначается как буферная;
насосный агрегат работает отдельно для каждого контура, не дестабилизируя общий гидробаланс.
Если в системе отопления присутствуют несколько циркуляционных помп, то работа гидрострелки сводится к установлению корректного функционирования каждого контура. Это:
отдельные ветки с отопительными батареями;
теплый водяной пол;
бойлер с косвенным нагревом;
климатическое оборудование.
Схема работы гидрострелки
Например, применяются несколько насосов, различающихся мощностью. Обычно все насосное оборудование располагается в специальном помещении – коллекторе . Запуск самого мощного агрегата обязательно вызовет закачку всей рабочей жидкости, в результате чего остальные контуры будут лишены теплоносителя. Эта проблема легко решается монтажом гидроразделителя. В ином случае все насосы надо было бы устанавливать на значительном удалении друг от друга, что в обычном частном доме не слишком удобно.
Котельный насос накачивает то количество теплоносителя, которое потребляет система. Это в идеале, на самом деле подобная ситуация из разряда исключений. Почему так? Отопление, которое устанавливается в современных домах, регулирует работу по температуре рабочей жидкости либо самого помещения. Допустим, все расчеты были произведены верно, закручены краны, выполнена настройка – уравнивание достигнуто. Но спустя некоторое время вы заметите, что показатели работы теплогенератора либо одного из отопительных контуров поменялись. Устройства подстроились под приоритетное положение, и баланс производительности нарушился. Поэтому такой режим способен существовать очень короткий срок, исчисляемый в минутах, а то и в секундах.
Вторая схема работы гидрострелок заключается в преобладании расхода первичного и вторичного контуров над мощностью котельного насоса. Это недопустимо, так как представляет опасность для всей теплосистемы. Возникновение такой ситуации ожидаемо при неправильном выборе насосного оборудования, точнее, когда котельная помпа малопроизводительная. При ней, чтобы обеспечить необходимый объем расхода, в отопительные контуры вместе с подогретой до 80 градусов рабочей жидкостью будет поступать обратный теплоноситель с температурой 65 градусов. Проходя по приборам отопления, вода охладится на 20-25 градусов и поступит обратно в котел с показателем 45 градусов. На выходе же из котла она встретится с нагретым до 80 градусов теплоносителем. Очевидно, что такая разница температур слишком большая для стандартного котельного оборудования, и при этом режиме оно быстро придет в негодность.
Насос котла качает рабочую жидкость в объеме, превышающем потребности отопительных контуров. Некоторая часть невостребованного теплоносителя идет обратно в котел, нагревая вновь поступающую воду. В итоге устанавливается третий, щадящий режим, который считается нормальным для отопительной системы с гидроразделителем .
Гидрострелка в разрезе. Принцип работы гидравлического разделителя
Гидроразделитель, это простое и одновременно эффективное устройство. Чтобы понять, как работает система после установки модуля, все процессы делят на несколько этапов:
- Трубопровод системы отопления заполняется водой. Жидкость имеет температуру ниже комнатной и находится в пределе 5-15°С.
- При включении котла, до тех пор, пока теплоноситель не прогреется и не достигнет температуры близкой к 55-60 °С, он циркулирует по малому или первичному контуру отопления. Гидрострелка в разрезе, представляет собой полый емкостный сосуд с расположенными отводами для подачи и обратки. Сразу за разделителем устанавливают обратный или трехходовой клапан .
До достижения оптимальной температуры нагрева, жидкость попадая в гидрострелку, через верхний патрубок направляется вниз по существующей полости и через нижний отвод попадает в обратку системы отопления.
- После нагрева теплоносителя до оптимальной температуры, принцип работы гидравлической стрелки меняется. Модуль начинает равномерно распределять водяной поток между первичным и вторичным контуром обогрева.
Описанный выше метод используется в вертикальных разделителях. В случае горизонтального устройства гидрострелки отопления или совместного применения с вертикальными модулями, принцип работы несколько отличается:
- На подачу и обратку системы отопления, устанавливается отдельный горизонтальный емкостной гидравлический распределитель. Две емкости, между собой соединены манометром.
- Подающая гидрострелка имеет 3-4 отвода, на каждый установлен циркуляционный насос. После подачи теплоносителя в систему отопления, контур возвращается обратно и подключается к разделителю, установленному на обратку.
- Балансировка гидрострелки выполняется при помощи автоматики, включающей и отключающей циркуляционные насосы.
Горизонтальное устройство гидрострелки отопления, оптимальное решение для сложных систем. Разводка подходит при подключении обогрева многоэтажного дома, одновременной установки теплых полов и радиаторов.
Гидрострелка устройство. Принцип работы гидрострелки для отопления
Гидрострелка – это дополнительное устройство для системы отопления, которое занимается ее балансировкой и защитой. Принцип функционирования заключается в разделении гидравлических потоков, поэтому ее еще называют «гидравлический разделитель».
Корректное использование гидравлической стрелки позволяет согласовать работу всех элементов отопительной системы, повысить КПД насоса с котлом, что способствует улучшению энергоэффективности и значительно понижает расходные ресурсы (электроэнергию, топливо). Главное предназначение устройства в обеспечении экономичной и четкой работы котла.
Устройство и принцип работы
Гидрострелка представляет собой контейнер с несколькими патрубками, а также внутренними элементами. Число патрубков может быть от 4 и больше (зависит от количества контуров отопительной системы). Их местоположение определяют путем расчетов под конкретную систему.
От величины системы присоединение патрубков к контуру бывает:
- резьбовым – используется для маленьких систем;
- фланцевым – для больших.
Размеры устройства напрямую зависят от объемов контура и его мощности. Монтаж проводится на опорные стойки для металлических корпусов, и с помощью кронштейнов – для небольших размеров.
В качестве материала используется медь, полипропилен или нержавеющая сталь. Корпус обязательно должен быть обработан антикоррозийным средством.
Важно! Полимерные изделия можно использовать в системах с котлом мощностью от 14 до 35 кВт. Самостоятельно смонтировать подобный прибор крайне сложно.
Кроме стандартных функций, устройство может быть изготовлено с рядом дополнительных, а именно:
- Деаэрация – способствует устранению газов в воде, которые возникают из-за ее нагревания. Для выполнения этой функции внутри устройства устанавливают сепарирующую пластину, а ее стенки притягивают к себе газовые частицы. Вывод накопленного воздуха может быть автоматическим или же требовать ручного вмешательства.
- Магнитная обработка жидкости – скапливает металлические частицы и окалины. Для этого внутрь корпуса монтируют магнитные стержни, оборудованные специальными магнитами, состоящими из сплавов бора, железа, неодима.
- Фильтрация – устраняет и отводит из обратной воды мусор (шлам, отложения, инородные частицы). Выполняется этот процесс за счет барьерных пластин, которые устанавливают внизу корпуса.
Они способствуют улучшению работы и снижают расходы на приобретение лишних устройств, таких как: грязевики, воздухосборники или шламоотводители.
Комплектация и характерные отличия гидрострелок
Комплект разделителя зависит от внутреннего наполнения и численности контуров, на которые он рассчитан. Обязательный элемент – автоматический отводитель для воздуха 1/2, оборудованный обратным клапаном либо шаровым краном. Для установок на заказ в комплектацию входит съемная теплоизоляция.
В гидрострелках типа ГС вмонтированы элементы для устранения воздуха и шлама. В МГС (многофункциональные гидрострелки) комплекте есть магнитные стержни и возможность регулировать опору по высоте в пределах 10 см. Устройства типа ГС, МГС, flexbalance и maibes можно использовать для двухконтурных систем, но возможна их докомплектация коллектором.
Принцип работы
Существует три возможных варианта работы:
- Расход теплоносителя за единицу времени через котел (Q1) равен его расходу через систему отопления (Q2). Производительность при этом: Q1=Q2. Температура воды на выходе из котла и на входе в контур одинаковая. В гидрострелке отсутствует вертикальное направление потока, но на практике такое бывает крайне редко. Конструкция при этом имеет достаточный уровень суммарной мощности.
- Производительность котла намного выше, чем требуемая для системы отопления: Q1>Q2. В этом случае внутри гидрострелки образуется вертикальный поток воды сверху вниз, его часть переходит в линию обратки. Температура жидкости на входе в котел увеличивается, и автоматическая система начинает понижать подачу топлива, что переводит систему в экономный режим функционирования. Подобная схема характерна для летнего периода, когда не требуется отопление, а котел работает исключительно в режиме горячего водоснабжения (ГВС).
- Производительности котла недостаточно для системы отопления: Q1
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
Преимущества использования
Применение устройства в системе отопления имеет ряд преимуществ:
- Гидрострелка требуется для получения гарантии о выполнении технических характеристик.
- С ее помощью поддерживается температурный режим и гидравлический баланс в системе.
- Выравнивается циркуляция во всех контурах.
- Происходит защита котла от тепловых ударов.
- Снижает расходы на топливо и электроэнергию.
- Понижает уровень гидравлического сопротивления.
- Есть возможность подключить дополнительные компоненты ( расширительный бак , отводчик воздуха и т.д.).
Виды разделителей
Классификация разделителей:
- В зависимости от объема:
- большие – 200-300 л.;
- средние – от 20 до 150 л.;
- маленькие – меньше 20 л.
- В зависимости от числа контуров:
- двухконтурный;
- многоконтурные.
- В зависимости от формы сечения:
- круглые;
- квадратные.
- В зависимости от расположения:
- горизонтальные;
- под углом;
- вертикальные.
- В зависимости от положения патрубков:
- параллельные (на одной оси);
- чередующиеся (на разных осях).
Подбор гидрострелки
Главным пунктом при выборе гидрострелки выступает диаметр, поскольку высота особой роли не играет. Чем больше объем устройства, тем качественнее и лучше происходит выравнивание температурного режима, что особо востребовано для котлов с твердым топливом (уголь, паллеты, дрова).
Выбирая подходящую модель необходимо учитывать, сколько контуров будет к ней подключено. Чтобы узнать оптимальный вариант, следует определить мощность контура, а также объем теплоносителя. Для этого проводится гидротехнический расчет.
Расчет
Вычисления следует проводить исходя из максимального значения потока воды и уровня ее скорости в гидроразделителе и трубках.
Произвести расчет можно с помощью двух способов:
Используя значение максимально потока воды.
Гидрострелка своими руками. Принцип работы
Как видно из схем на рис.5 и 6, в контуре котла, благодаря насосу Н1, создаётся расход Q1. В контуре развязки, соответственно, насос Н2 создаёт расход Q2.
Рис.8 Режимы работы гидрострелки в системе отопления. Синяя и красная стрелки показывают направления холодного и горячего потоков теплоносителя .
Итак, при включении всей системы отопления вода-теплоноситель ещё не нагрета до заданной температуры, насосы Н2 не работают. Значит, движение воды происходит только в котельном контуре. Попадая в гидрострелку, вода опускается вниз, затем по обратной ветви движется в пределах первого контура. Схема изображена на рис.8 в левой части.
При достижении заданного уровня нагрева воды инициируется отбор водяного потока вторым контуром. Гидрострелка на данном этапе работает только как сепаратор воздуха и улавливатель грязи и мазута, содержащихся в воде. Отопительный процесс протекает в стандартном устойчивом режиме. Оба контура как бы объединяются в единый поток . Поскольку соблюдение условия Q1=Q2 в строгом виде практически невозможно, то становится понятной необходимость монтажа гидроразделителя в точке пересечения контуров отопительной системы. Схема изображена на рис.8 в центре.
В случае нагрева выше заданной температуры, при отсутствии гидрострелки, могут выйти из строя циркуляционные насосы и произойти другие неприятности. Но, в рассматриваемой схеме просто снизится производительность насосов Н2 (сработает управляющая автоматика) и, соответственно, значение расхода Q2 станет меньше значения расхода Q1. В гидрострелке мы будем наблюдать движение теплоносителя вверх. Впрочем, подобная ситуация встречается нечасто. Схема изображена на рис.8 в правой части.
При наличии 2-х и более контуров в системе отопления и чугунного теплообменника в котле, весьма уязвимого при гидроударах, применение гидрострелки становится жизненной необходимостью. Это обстоятельство настолько важно, что установка гидроразделителей в системы отопления частных домов является нередко обязательным требованиям в предоставлении гарантии со стороны изготовителя на оборудование и монтажные работы.
В домах с площадью жилья более двухсот квадратных метров, имеющих несколько отопительных контуров (в основном тёплые полы, санузел, кухня), гидрострелки не только увеличат срок службы котлов и насосов, но и обеспечат экономичную и плавную работу всей системы.
Гидрострелка чертеж. Для чего нужна гидрострелка
Если у вас в доме планируется монтаж простой системы отопления закрытого типа, где задействовано не более 2 циркуляционных насосов, то гидравлический разделитель вам точно не понадобится.
Когда контуров и насосов – три, при этом один из них предназначен для работы с бойлером косвенного нагрева, то и здесь можно обойтись без гидрострелки. Задуматься о разделении отопительных контуров надо в ситуации, когда схема выглядит следующим образом:
Примечание. Здесь показаны 2 котла, работающих в каскаде. Но это не принципиально, котел может быть и один.
В представленной схеме гидрострелки нет, но без ее монтажа тут явно не обойтись. Есть 4 контура, в которых действует столько же насосов разной производительности. Самый мощный из них создаст в подающем коллекторе разрежение, а в обратном – повышенное давление. При одновременной работе насосу меньшей производительности просто не хватит сил на преодоление этого разрежения и он не сможет отобрать теплоноситель на свой контур. По итогу ветвь не будет функционировать, поскольку насосы мешают друг другу.
Важно. Даже если паспортная производительность насосных агрегатов одинакова, то гидравлическое сопротивление ветвей всегда будет разным. Соответственно, реальный расход теплоносителя в каждом контуре все равно отличается, идеально выверить систему невозможно.
Чтобы устранить перепад давления ΔР, возникающий между коллекторами и дать возможность всем насосам спокойно отбирать нужное количество теплоносителя, в схему включается гидрострелка. Она представляет собой полую трубу расчетного сечения, чьей задачей является создание зоны нулевого давления между теплогенератором и несколькими потребителями. Как действует этот элемент в схеме обвязки котла, описано в следующем разделе.