Гидрострелка: принцип работы, назначение и расчеты

Для того чтобы выровнять гидравлическое давление в системе отопления и уменьшить давление на котел используется гидравлический разделитель или, проще говоря, гидрострелка. Это устройство представляет собой отрезок трубы круглого или квадратного сечения, с приваренными к нему патрубками. Общий вид такого устройства можно увидеть на рисунке ниже.

Гидрострелка
Как выглядит гидрострелка для системы отопления

Как видно из рисунка, с одной и с другой стороны расположены патрубки для подсоединения труб от котла и от контуров системы отопления. Вверху обычно располагается автоматический клапан для сброса воздуха, а внизу –кран для сброса осадка из системы отопления.

Использование

Обычно гидравлический разделитель устанавливают в следующих случаях:

  1. Если в доме большая, мощная система отопления с большим количеством радиаторов, но при этом с небольшим водяным контуром отопительного котла. Если такая система работает без гидрострелки, то, во-первых, ее очень сложно отбалансировать, если вообще возможно, во-вторых, создается большая нагрузка на насос котла отопления, что выводит его быстро из строя.
  2. Если система отопления комбинированная из нескольких контуров: батареи отопления, теплый пол, бойлер косвенного нагрева. В таких системах отопления без гидравлического разделителя при отключении одного контура может возникнуть разбалансировка системы отопления с резким повышением температуры теплоносителя. Это также неблагоприятно влияет на работу котла.
  3. При использовании в системе отопления двух и более отопительных котлов для увязки их в одну систему отопления.

Благодаря установке гидрострелки в систему отопления можно получить такие положительные изменения:

  1. Равномерный прогрев всех батарей системы отопления. При хорошей правильнойбалансировке можно установить оптимальный тепловой режим в отопительной системе.
  2. Согласованная работа контуров водяного пола, отопительных батарей и бойлера косвенного нагрева.
  3. Возможность удалять накопившуюся грязь и лишний воздух в системе отопления. С помощью спускного крана и автоматического воздушного клапана на гидрострелке можно удалять различный шлак из системы отопления.
  4. Можно согласовать работу двух котлов, при этомне используя сложное громоздкое оборудование.

Недостатки применения гидрострелки:

  1. Необходимость работать только на системах отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя;
  2. Нужно устанавливать дополнительный циркуляционный насос на каждый контур.

Гидрострелку в системе отопления устанавливают строго вертикально, для того чтобы внизу собирался осадок, а вверху выходил воздух из системы отопления.

Устройство и принцип работы

Схема устройства гидравлического разделителя промышленного изготовления представлена на рисунке ниже.

Схема
Устройство 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.

Схема
Схема 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.

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
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:

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.

Схема
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:

  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.

Гидрострелка для нескольких контуров

Для отопления нескольких контуров существуют разные конструкции гидравлических разделителей.

Схема
Схема использования гидрострелки в отопительной системе с несколькими контурами

Как видно из рисунка, в такой конструкции вода поступает из котла к гидрострелке и возвращается в него по двум патрубкам, а отводится в систему – по нескольким. Такая схема подключения позволяет разделить контуры отопления и подавать на каждый контур воду с разным температурным градиентом.

Если сделать устройство по этому принципу, то при его работе будет происходить следующее:

  1. Горячая вода из трубы (Т1) поглотится трубой (Т2), при расходе Q1=Q2.
  2. Если Q1=Q2 вода, попадающая в трубу (Т3) по температуре становится равной температуре труб (Т6), (Т7), (Т8), а разница температур между (Т3) и (Т4) при этом не значительна.
  3. Если Q1=Q2+Q3•0,5, происходит следующее: температура Т1=Т2, Т3=(Т1+Т5)/2, Т4=Т5.
  4. Если Q1=Q2+Q3+Q4, то Т1=Т2=Т3=Т4.

Как видно, такая схема подключения имеет ряд недостатков и не может разделять контура отопления качественно с нужным температурным градиентом.

Для того чтобы правильно распределить температуру по контурам, используют такую схему соединения:

Схема
Схема гидрострелки для правильного распределения температуры по контурам

При запитывании по этой схеме необходимо соблюдать некоторые условия для правильной работы устройства:

  1. Трубопровод (Т1) должен располагаться выше трубопровода (Т2).
  2. Труба (Т9) должна находиться строго посередине между трубами (Т3) и (Т4).
  3. Трубопровод (Т10) и (Т5) между собой должны располагаться на расстоянии не менее 20 см.
  4. Труба (Т5) должна располагаться выше труб (Т6), (Т7) и (Т8), для того чтобы вода, поступающая из этих труб, перемешивалась перед подачей в трубу (Т5).
  5. Расстояние между трубами (Т2), (Т3) и (Т4) должно быть по возможности одинаковым.

При такой схеме работы температуру в контурах можно выровнять с помощью балансировочных клапанов на трубопроводах (Т1), (Т9) и (Т10). Это особенно хорошо для бойлера, которому необходимо подать самую высокую температуру теплоносителя для теплого пола с самой низкой температурой.

Вместо балансировочных клапанов, так как они слишком дороги, можно использовать обычные вентили с плавным регулированием.

Можно также подсоединить контура по такой коллекторной схеме:

Схема
Коллекторная схема подсоединения гидрострелки

При такой схеме подсоединения температурный напор также регулируется балансировочными клапанами, но не в таких пределах, как по предыдущей схеме. При этом диаметр коллекторов должен быть достаточно большим для равномерного распределения теплоносителя.

Конструкции гидрострелок

Если при использовании гидрострелки не ставится цель убирать шлам и воздух из системы отопления, то можно ее расположить горизонтально по такой схеме:

Схема
Схема горизонтального расположения гидрострелки

Как видно из рисунка, тут гидрострелка располагается горизонтально, и патрубки, соответственно, могут быть как снизу, так и сбоку. При этом длина гидрострелки и расстояние между трубопроводами могут быть какое угодно, только желательно, чтобы подающий и отводящий патрубок между собой располагались на расстоянии не менее 20 см.

Обычно гидравлический разделитель изготавливают из металла, но если не хочется, чтобы в систему попадала ржавчина, то можно ее изготовить из полипропилена своими руками. При этом если нет труб из полипропилена подходящего диаметра, то конструкции можно придать такой вид:

Гидрострелка
Гидрострелка из пластмассовых труб

Еще проще можно сделать, если поставить вместо такой конструкции радиатор отопления. При этом его нужно утеплить, чтобы он не отдавал тепло в котельную. В противном случае будет происходить потеря тепла.

При использовании гидрострелки в системе отопления можно добиться таких улучшений в работе:

  1. Повышается долговечность котла. При работе без гидрострелки очень часто можно наблюдать скачки температуры в системе, что плохо сказывается на работе котла.
  2. Возможность регулировать температуру на каждом отдельном контуре.

Назначение гидрострелки. Видео

Про устройство, назначение и принцип работы гидрострелки рассказывает видео ниже.

Гидравлический разделитель считается одним из самых удачных решений для регулирования системы отопления. Несмотря на свои недостатки, такие как, например, необходимость использования дополнительных насосов и невозможность работать в безнапорном режиме, использование гидрострелки в системе отопления имеет ряд достоинств. Она лучше всех справляется с распределением гидравлического сопротивления и температурного градиента в сети отопления, при этом ее можно изготовить своими руками из подручных средств. Этого не скажешь, например, о трехходовом клапане, для изготовления которого нужен как минимум токарный станок. Да и последующие эксплуатационные издержки сводятся к минимуму. Так что гидравлический разделитель можно считать одним из лучших средств для регулирования системы отопления по соотношению цена/функциональность.

Добавить комментарий