Главная / Люстры

Гидрострелка для отопления — назначение, принцип работы и расчёт. Гидрострелка: принцип работы, назначение и расчеты Установка гидрострелки в системе отопления

Гидрострелка (гидравлический разделитель, гидравлическая стрелка) – элемент системы отопления, позволяющий связать друг с другом различные отопительные контуры. Разделитель поддерживает минимальный перепад давлений между контурами, что позволяет отключать один или несколько контуров без изменения давления в остальных контурах. Другими словами гидрострелка для отопления исключает влияние циркуляционных насосов источника тепла на насосы потребителей тепла и наоборот.

Примечание! Как правило, гидравлический разделитель применяется в разветвленных системах отопления, где присутствует несколько контуров.

Почему следует применять гидравлическую стрелку?

Участок системы отопления с гидрострелкой.

В системах отопления, где имеется два и более отопительных контура (радиаторы, 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;

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.

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.

Конструкция, назначение и принцип работы гидравлической стрелки

Гидрострелка для отопления состоит из бронзового или стального корпуса с двумя патрубками для подключения к контуру котла (патрубок для подачи + патрубок для обратки), а также нескольких патрубков (как правило 2) для подключения контуров потребителей тепла. В верхней части гидравлического разделителя через шаровой кран или монтируется , в нижней части дренажный (сливной) кран. Внутри корпуса заводских гидрострелок часто устанавливается специальная сетка, позволяющая направить мелкие пузырьки воздуха в воздухоотводчик.

Гидравлическая стрелка для отопления выполняет следующие функции:

Поддержание гидравлического баланса системы. Включение/отключение одного из контуров не влияет на гидравлические характеристики остальных контуров;
Обеспечение безопасности чугунных теплообменников котлов. Применение гидрострелки позволяет обезопасить чугунные теплообменники от резких перепадов температур (например при проведении ремонтных работ, когда отключается циркуляционный насос, либо при первом включении котла). Как известно, резкое изменение температуры теплоносителя негативно сказывается на чугунных теплообменниках;
Воздухоотводчик. Гидрострелка для отопления выполняет функции по отводу воздуха из отопительной системы. Для этого в верхней части устройства располагается патрубок для монтажа автоматического воздухоотводчика;
Наполнение или слив теплоносителя. Большинство как заводских, так и самостоятельно изготовленных гидравлических стрелок оборудуются сливными кранами, через которые возможно производить наполнение или слив теплоносителя из системы;
Очистка системы от механических загрязнений. Низкая скорость потока теплоносителя в гидравлическом разделителе делает его идеальным устройством для сбора различных механических загрязнений (окалина, накипь, ржавчина, песок и др. шлам). Циркулирующие по системе отопления твердые частицы постепенно скапливаются в нижней части устройства, после чего их можно удалить через сливной кран. Некоторые модели гидрострелок могут дополнительно оборудоваться магнитными уловителями, которые притягивают металлические частицы.

Гидравлическая стрелка для отопления Gidruss.

Процесс удаления механических частиц через сливной кран:

Отключаем котел и циркуляционные насосы;
После того, как теплоноситель остыл, перекрываем участок трубопровода, где расположен сливной кран;
На сливной кран одеваем шланг подходящего диаметра, либо, если позволяет пространство, подставляем ведро или любую другую емкость;
Открываем кран, сливаем теплоноситель до тех пор, пока не пойдет чистая вода без содержания загрязнений;
Закрываем сливной кран, после чего открываем перекрытый участок трубопровода;
Осуществляем подписку системы и запускаем оборудование.

Видео

Спроектировать собственную систему отопления далеко непросто. Даже если «планируют» ее монтажники, вам надо быть в курсе многих нюансов. Во-первых, чтобы проконтролировать их работу, во-вторых, чтобы оценить необходимость и целесообразность их предложений. Например, в последние годы усиленно пропагандируется гидрострелка для отопления. Это небольшое дополнение, установка которого выливается в немалую сумму. В некоторых случаях оно очень полезно, в других без него легко можно обойтись.

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.

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.

При наличии двух одновременно работающих котлов (в каскаде) гидрострелка — лучший вариант

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.

Параметры, нужные для гидроразделителя

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).

Определяем длину гидрострелки из круглой трубы

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.

Качество самодельного изделия может быть «не очень»

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 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.

Итак, что же называется гидрострелкой в отопительной системе частного дома? Температурный и гидравлический буфер, который обеспечивает процессы корреляции температур обратки и подачи, упорядоченный максимальный проток теплоносителя, называется гидрострелкой. Для чего же нужна гидравлическая стрелка?

Очень просто можно объяснить, для чего нужна в отопительной системе гидрострелка? Владельцы частных домов хорошо знают, что такое разбалансировка теплоснабжения. Современные котлы имеют меньший по объему контур. В то же время расход потребителя при циркуляции – меньше. С помощью гидрострелки можно отделить ее работу от теплогенератора вторичной цепи, увеличить надежность и качество работы системы.

Гидроразделитель в системе отопления

Чтобы понять, для чего нужна в системе отопления гидрострелка, нужно назвать ряд преимуществ систем отопления с гидравлическим терморазделителем. Прежде всего, разделитель является обязательным условием производителей оборудования для гарантии технического обслуживания на котел мощностью до 50 киловатт и больше. С помощью вспомогательного узла обеспечивается максимальный проток с ламинарным течением теплоносителя. Постоянно поддерживается температурный и гидравлический баланс в отопительной системе. Гидрострелка и контур отопления подключается параллельно. Это создает минимальные потери давления, производительности и тепла. Патрубки подачи и обратки расположены по коленному принципу. Это обеспечивает температурный градиент вторичных контуров. Если подобрать оптимально гидрострелку для отопления, то можно защитить котел от разницы температур подачи и обратки.

Предохраняется оборудование от теплового удара. Гидравлическая стрелка увеличивает коэффициент полезного действия котла. Кроме того, обеспечивается вторичная циркуляция части теплоносителя в котловом контуре. Топливо и электроэнергия экономится. Сохраняется постоянный объем котловой воды. При необходимости можно с помощью разделителя компенсировать дефицит расхода во второстепенном контуре. Если насосы имеют высокую мощность, то их влияние можно с помощью полого разделителя снизить. Нагрузка подается на вторичный контур и котел.

Гидродинамические процессы в системе стабилизируются принципом работы гидрострелки. Для того чтобы продлить срок эксплуатации насоса, нужно своевременно удалять механические примеси из теплоносителя. Кроме того, продлевается эксплуатационный срок датчиков, счетчиков, вентилей. При делении потоков (независимый контур потребителя и контур теплогенератора) гидрострелка обеспечивает максимальное использование теплоты сгорания топлива.

Видео: Что такое гидрострелка (гидравлическая стрелка)

Гидравлическая стрелка для систем отопления, схема и как устроена

Гидравлический разделитель – это полый вертикальный сосуд, который состоит из труб большого диаметра (квадратного профиля) с заглушками эллиптического типа с торцов. Размеры разделителя обуславливаются мощностью котла, зависят от количества и объемов контура.

Гидравлическая стрелка имеет массивный металлический корпус. Его устанавливают на опоры, чтобы на трубопроводе не было линейного напряжения. Компактные устройства крепятся к стене с помощью кронштейна. Отопительный трубопровод и патрубок гидрострелки соединяется с помощью фланцев или же резьбы.

Устройство гидравлического разделителя

В верхней точке корпуса устанавливается автоматический клапан воздухоотводчика. Через специальный клапан или вентиль можно удалять осадок. Он врезан снизу. Как правило, гидравлическую стрелку изготавливают из низкоуглеродистой стали или из нержавейки, меди, а также из полипропилена. Корпус будет обработан антикоррозийным составом и покрыт утеплителем.

Важно! Полимерные гидрострелки используются в системах, которые работают от котла мощностью 13-35 киловатт. Для теплогенераторов, которые работают на твердом топливе, НЕ используются полипропиленовые гидрострелки.

Дополнительные параметры оборудования системы отопления

Современные модели, как правило, совмещают с функцией разделителя, регулятора температуры и сепаратора. Терморегулятор-клапан обеспечивает температурный градиент на вторичном контуре. Выделение растворенного кислорода из теплоносителя позволяет снизить риск эрозии внутренних поверхностей оборудования. Продлить срок работы колеса и подшипников циркуляционных насосов поможет удаление из потока взвешенных частиц.

Перфорированные горизонтальные перегородки разделяют внутренний объем пополам. Потоки обратки подачи соединяются в зоне нулевой точки, скользят в разные стороны, при этом не создается дополнительное сопротивление.

Подключение гидроразделителя и принцип работы

В высокотемпературной зоне находятся пористые вертикальные пластины деаэрации. Сборник шлама и магнитный уловитель находятся в нижней части корпуса.

Гидрострелка обладает некоторыми конструктивными особенностями. Итак, она имеет температурный датчик, манометр, терморегулятор и клапан, а также линию по запитке системы при включении. Для сложного оборудования нужна наладка, частые осмотры, техобслуживание.
Работа гидравлической стрелки в системе отопления

В теплоносителе поток проходит со скоростью 0,2 метра в секунду. Котловой насос разгоняет кипяток до 0.9 метров в секунду. По рекомендованному скоростному режиму можно понять, для чего предназначена гидравлическая стрелка.

За счет изменения направления движения потока гасится скорость водяных потоков при минимальной потере тепла в системе. Ламинарный поток приводит к тому, что гидравлическое сопротивление в корпусе почти отсутствует. Буферная зона делит котел на цепь потребителя. Обеспечивается автономная работа насоса на каждом отопительном контуре. Гидравлический баланс не нарушается.

Расчетным параметрам системы соответствует нейтральный режим работы гидроразделителя, при котором соответствуют такие параметры, как напор, температура и расход. Насосное оборудование имеет достаточную суммарную мощность. Взвешенные частицы осаживаются в гидрострелке по средствам ламинарного движения потока.

Гидравлический разделитель: принцип работы в отоплении частного дома

Принцип работы гидрострелки отражается . Котел при этом не обладает достаточной мощностью, чтобы обеспечить расход во второстепенном контуре. Термодатчики срабатывают при разнице температур подачи-обратки. При дефиците расхода подмешивается холодная вода (теплоноситель). Автоматическое оборудование выводит теплогенератор на максимальный режим горения. Но потребитель не получает достаточного количества тепла. При разбалансировке системы отопления появляется угроза теплового удара.

Гидравлическая стрелка для систем отопления, схема работы

На первичном контуре объемный поток больше, чем расход теплоносителя зависимой цепи. Если котел работает в оптимальном режиме, то при розжиге агрегата или при параллельном выключении насосов вторичных контуров, теплоноситель циркулирует через гидравлическую стрелку по первичному контуру. Температура обратки, поступающая в котел, выравнивается доливанием теплоносителя из подачи. Потребитель получает достаточное количество теплоносителя.

Обязательным считается условие, при котором производитель, обладающий циркуляционным насосом первичного контура, на 10 процентов больше, чем суммарный напор насосов во второстепенном контуре.

Как рассчитать параметры гидравлической стрелки в системе отопления дома

Примечательно! Формулы расчета гидрострелки для отопления получаются эмпирическим путем. Диаметр входного патрубка в гидроразделитель соответствует диаметру выпуска котла.

Например, если определять параметры гидравлической стрелки практическим методом, то ориентировочный размер для малых разделителей нужно выбирать по диаметру выпускных патрубков. Расстояние между врезками составляет не меньше 10 диаметров штуцера. Высота корпуса будет намного больше диаметра труб.

Коленчатая схема гидравлической стрелки для отопления используется в подборе установки больших размеров. Согласно правилу 3D, диаметр корпуса будет составлять три диаметра патрубка. Расстояние 3Д определяется пропорции конструкции.

Если в системе нет распределительного коллектора, то количество врезок в разделитель будет больше. Трубопровод, который соединяет первый контур с гидравлической стрелкой, распределяются по высоте. Данный метод дает возможность регулировать температурный градиент в динамике. Условие должно выполняться для качественного отбора теплоносителя вторичными контурами. Для обогревания небольших домов нужен котел. В него встраивают насос. Вторичные контуры присоединяются к котлу по средствам гидравлической стрелки. Независимые контуры в жилых домах с большой площадью подключаются через гребенку. В таком случае гидравлический разделитель будет большим. Распределительный коллектор устанавливается после гидравлической стрелки. Устройство состоит из двух независимых частей. Они объединяются перемычками. По количеству вторичных контуров врезают попарно расположенные патрубки.

Внешний вид гидроразделителя

За счет распределительной гребенки облегчается эксплуатация и ремонт техники. Регулирующая и запорная арматура системы теплоснабжения дома находится в одном месте. Увеличенный диаметр коллектора создает равномерный расход между разными контурами.
Компланарная распределительная гребенка и разделитель создают в комплексе гидравлический модуль. Компактный узел удобен для котельных, которые не имеют большой площади.
Монтажные выпуски создаются для обвязки звездочкой. Контур низкого напора теплого пола подключается снизу. Высоконапорный контур радиаторов включается в систему сверху.
Теплообменник устанавливается сбоку, на противоположной стороне от гидравлической стрелки.

С помощью регулирующей арматуры обеспечивается максимальный проток, а также напор на дальних от гидравлической стрелки контурах. Посредством балансировки уменьшаются процессы неправильного дросселированного потока. Это дает возможность получить расчетную подачу теплоносителя.

Важно! Автономная отопительная система – это контур, который работает с высокой температурой среды под давлением.

Для того чтобы сделать гидравлическую стрелку в отопительной системе частного дома, нужно обладать специальными навыками. Кроме того, нужно обладать определенными знаниями в теплотехнике. Сегодня существует множество сайтов, на которых представлены пошаговые инструкции по созданию своими руками гидравлической стрелки для системы отопления.

Проблемы присоединения отопительных систем к котлам имеют давнюю историю. Традиционные схемы таких конструкций имеют ряд недостатков, главными из которых были угроза гидравлической разбалансировки, трудность регулирования рабочих параметров и угроза повредить котёл вследствие гидроудара.

Но в наше время для успешной борьбы с этими проблемами найдено превосходное решение – гидрострелка.

Этот элемент служит связующим звеном между двумя контурами передачи тепла, позволяя сделать их независимыми друг от друга в протекании гидравлических процессов. То есть, динамика теплоносителя в контуре теплоотдачи не влияет в плане гидравлических процессов на динамику теплоносителя в котельном контуре. И наоборот.

Будучи весьма простым устройством для защиты и балансировки системы отопления, гидрострелка широко востребована. Её знают под разными названиями: гидроразделитель, термогидравлический разделитель, анулоид, бутылочка (термин из словаря профессиональных монтажников).

Устройство гидрострелки

Анулоид или гидроразделитель – труба с четырьмя патрубками , вваренными в её корпус. Общий вид показан на рис.1.

Впрочем, патрубков может быть и больше, но такие системы сильно усложняются в плане гидравлических и термодинамических расчётов, их рассмотрение в рамках данной статьи нецелесообразно.

Возможные варианты форм простых гидрострелок приведены на рисунках 2 и 3.

Круглые анулоиды отличаются от прямоугольных только внешним видом. Правда, прямоугольный вариант смотрится лучше, зато круглая гидрострелка более выгодна с точки зрения гидравлики. Но в целом, параметры работы этих устройств не зависят от их формы.

Дополнительно гидроразделители могут оснащаться:

Типовая схема включения гидроразделителя в схему отопления показана на рис.5.

Q1 - контур котла;

Q2 - Контур отопления (развязки отопления);

Н1 и Н2 -циркуляционные насосы контуров.

Рис.5. Типовая схема монтажа гидроразделителя.

Иногда можно встретить ёмкостные гидравлические разделители в виде бочки. Схема такого устройства приведена на рис.6.

Рис.6. Гидроразделитель в виде бочки в качестве аккумулятора тепла в системе отопления.

В таком виде гидрострелка служит не только разделителем гидравлических контуров, но и аккумулятором тепла , способствуя сглаживанию процесса изменения температуры во втором контуре.

На рис.7 представлена схема гидрострелки в системе отопления со сдвигом патрубков по высоте.

Рис.7. Гидроразделитель со смещением патрубков.

Здесь: Т1-Питающий трубопровод от котла.

Т3-Питающий трубопровод к развязке отопления.

Патрубки Т2 и Т4 являются выходами обраток соответствующих контуров.

Превышение патрубка трубопровода Т1 относительно Т2 позволяет создать условия, при которых теплоноситель, поступающий от котла, имеет возможность притормозить и выделить дополнительное количество воздушных пузырьков.

Патрубок трубопровода Т2 расположен выше патрубка Т4 для обеспечения условий эффективного отделения шлама и предотвращения попадания его в трубопровод Т2.

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.

Изготовление гидрострелки своими руками

Нередко потребители, решив сэкономить на покупке готовых гидроразделителей, пытаются изготовить их самостоятельно. Что ж, если человек может качественно выполнить токарные и сварочные операции или у него есть знакомые опытные специалисты, готовые сделать скидку на свою работу, то, пожалуй, такой вариант может быть реализован. Услуги специалистов по объявлению весьма дорогостоящи (в первую очередь это касается сварщиков). Да и квалификация нанятого специалиста нередко может оказаться недостаточной. Брак по сварке и порча деталей и узлов несут дополнительные материальные расходы и повышенную трату нервов.

Кроме того, оптимальной по размерам и работоспособной гидрострелки требует правильных расчётов.

Резюмируя сказанное, можно сделать вывод: при наличии сложной отопительной системы проще и надёжнее доверить её расчёт и подбор гидравлической стрелки специалистам. Они же и должны разработать чертёж системы отопления. Приобретать лучше готовую гидрострелку, имеющую антикоррозийное покрытие, теплоизоляцию, шламоуловитель и т.д.

Для тех, кто всё-таки рискнёт на самостоятельные работы, далее приводится в кратком виде упрощённый расчёт гидрострелки.

Материал для самостоятельного изготовления гидрострелки-сталь. Но здесь есть трудность с антикоррозийными свойствами таких труб, и ржавчина будет угрозой домашней отопительной сети. Пластиковые трубы большого диаметра подобрать сложно. Поэтому в некоторых случаях в роли гидрострелки может выступить изготовленная из металлопластиковой трубы d 32 мм и тройников решётка. Для её изготовления возможно использование полипропилена в сетях с температурой не выше 70 град. Изображение-на рис.9.

Рис.9. Гидрострелка для системы отопления в виде решётки. Стрелки показывают направление полтоков теплоносителей.

Возможные схемы расположения патрубков показаны на рис. 10.

Рис.10. Схемы расположения патрубков. Стрелки указывают направления потоков теплоносителя.

Расчёт

При самостоятельном расчёте гидрострелки можно ограничиться расчётом её размеров . Для этого существует два способа, метод трёх диаметров и метод чередующихся патрубков. Расчётные схемы для обоих способов приведены на рис.11.

Рис.11. Методы определения размеров гидрострелки.

Найдя диаметр гидроразделителя (или подводящего патрубка) по соответствующей формуле, можно определить остальные размеры.

Итак, формула расчёта по максимальному протоку теплоносителя в системе:

D, мм-диаметр гидрострелки;
G, куб. м./час,-максимальный проток сквозь разделитель;
W, м/сек - максимальная скорость движения теплоносителя (рекомендованное значение 0,2),

Перепад температур между трубопроводами подачи и обратки рекомендуется применять равным 10 град.

Формула расчета по максимальной мощности котла (перепад температур в патрубках подачи и обратки 10 град.):

D, мм-диаметр гидрострелки;
P, кВт,-максимальная мощность котла;
∆T, град. С,-перепад температур между ветвями подачи и обратки.

Скорость потока воды в гидрострелке должна быть невысокой, порядка 0,1 - 0,2 м/сек для того, чтобы:

дать возможность осесть вниз мусору, находящемуся в воде;
создать условия для естественной конвекции теплоносителя в гидрострелке
уменьшить гидравлическое сопротивление в гидроразделителе
сформировать оптимальные условия для выделения воздушных пузырьков из воды и удаления их через автовоздушник гидравлического разделителя.

Расположить гидрострелку в пространстве можно как угодно, лишь бы это не препятствовало осаждению шлама в отстойник.

Между патрубками подающей и обратной ветвей контура желательно выдержать расстояние не менее 20 см . Вообще же, расстояние между любыми патрубками не должно быть меньше их учетверённого диаметра (L больше 4d). Это важно помнить при изготовлении гидрострелки своими руками.

В продаже имеется множество гидрострелок промышленного изготовления. Их выбирают по каталогам исходя из величины мощности и максимального расхода воды своего котельного оборудования.

Эти изделия выполнены по канонам современного дизайна, имеют защиту от коррозии и изоляцию , снабжены, как правило, дополнительными гаджетами в виде автоматического дегазатора, отделителя шлама и др. Примеры имеющихся в продаже гидрострелок промышленного производства для систем отопления - на рис.12. Цена изделий 200$ и выше.

Данный элемент имеет несколько равно используемых названий: термогидравлический разделитель, гидрострелка, гидравлический разделитель, анулоид.

Для котлов из категории длительного горения использование гидравлической стрелки имеет более существенное значение, чем для котлов газовых.
Это обусловлено тем, что котлы указанной конструкции работают в разных фазах: затухание, горение, розжиг и т.д (по циклу). На всех этих этапах важно поддерживать горение в оптимальном режиме.

Гидравлическая стрелка — принцип работы указанного элемента СО заключается в обеспечении балансировки работающего котла относительно системы отопления.

Устройство гидравлической стрелки — труба с четырьмя вваренными в неё патрубками. Некоторые производители наделяют анулоид дополнительными функциями:

Сепаратор воздуха, функционирующий во взаимодействии с воздухоотводчиком автоматическим;
Наличие съёмной теплоизоляции;
Кран, позволяющий сливать из изделия теплоноситель;
Шламоуловитель (т.е. изделие выполняет функции грязевика).

Всё вышесказанное позволяет утверждать – гидрострелка, это достаточно важный самостоятельный элемент СО.

Зачем нужна гидравлическая стрелка?

Система отопления любого жилого дома является многофункциональной. Причём каждая из присущих ей функций должна реализовываться независимо от остальных по разнице давления, расходу теплоносителя или по времени.

Добиться этого достаточно сложно, так как теплоноситель во все упомянутые подсистемы поступает из единого источника, что приводит к возникновению их взаимозависимости и частичной или полной разбалансировке СО.

Чтобы избежать подобного результата, выполняются гидравлические развязки в СО. Устройство гидравлической стрелки и является такой развязкой.

При построении СО (системы отопления) на котле твёрдотопливном, являющемся основным источником тепла, вода греется бойлером косвенного нагрева, контур которого обладает на порядок меньшим сопротивлением, чем сопротивление самой СО.

Последняя, достаточно часто, комбинирует составные части с различными гидравлическими сопротивлениями (тёплые полы, санузел, кухня). То есть мы имеем один генератор тепла и три потребителя, каждый из которых обладает собственными температурным режимом и и сопротивлением. Их приходится совмещать. И делать это надо не причиняя ущерба ни одной из этих систем.

Ответ на вопрос «для чего нужна гидравлическая стрелка?» достаточно прост. Она позволяет разделить систему на два практически независимых контура:

Первый – это контур теплогенератора.
Второй – общий контур остальных подсистем, входящих в СО.

Наличие котлового (первого) контура предоставляет техническую возможность исключить влияние контура второго на теплогенератор. И наоборот.

В общем контуре входящие в него подсистемы развязаны по тому же принципу. И их влияние друг на друга пренебрежимо мало.

Наличие такого устройства, как гидравлический разделитель в системе отопления позволяет успешно решить указанный вопрос (балансировки потребителей и котла).

Гидравлический разделитель в системе отопления настоятельно рекомендуется использовать в СО тогда, когда при её отсутствии перепад давления между обраткой и подачей превышает 0,4 метра водяного столба.

Внутри разделителя гидравлического осуществляется взаимопроникновение воды горячей и остывшей.

Работа гидравлической стрелки происходит в одном из трёх возможных режимов:

Проток первого контура равен протоку контура второго. Режим реализуется при правильно подобранных насосах при условии одновременной работы всех котловых насосов и СО в штатном режиме.
Проток второго контура превышает проток первого. Реализуется в тех случаях, когда для СО достаточно, чтобы работал только один котёл изо всего каскада.
Проток первого контура превышает проток второго. Реализуется, когда требуется подача тепла не во все зоны СО, либо подавать его не надо совсем.

Функционирование гидравлической стрелки обеспечивает техническую возможность проведения глубокой регуляции котла указанной конструкции и СО. Поэтому экономить на ней не стоит.

Расчет и выбор гидрострелки для системы отопления

Лучше всего провести подбор гидравлической стрелки из числа изготовленных в заводских условиях, затем приобрести и установить её в СО. Но, при желании, изготовить указанный элемент можно самостоятельно.
При этом оптимальные величины изделия можно рассчитать по одному из двух вариантов, используемых наиболее часто.

Расчёт гидравлической стрелки может быть выполнен по методу трёх диаметров или используя метод чередующихся патрубков.

Единственный размер, величину которого следует рассчитать при выборе разделителя гидравлического, это диаметр гидрострелки или подводящих патрубков.

Зависимость величины диаметра гидрострелки от объёма максимально возможного потока теплоносителя в системе определяется по формуле:

D=3*d=18,8*√G/W

D – диаметр гидрострелки (мм);
d – диаметр патрубков подводящих (мм);
G – максимально возможный проток теплоносителя через гидрострелку (м.куб/час);
W – скорость (max) движения теплоносителя через поперечное сечение гидрострелки (м/сек)

Анулоид подбирается с учётом максимальной технически возможной величины протока теплоносителя в системе (м.куб в час) и min скорости движения теплоносителя в подводящих патрубках или в самой гидрострелке.