Гидрострелка для отопления: разделитель и принцип работы в системе, назначение и расчеты

Устройство и принцип действия гидрострелки

Классическое устройство гидрострелки – полый сосуд, имеющий две пары патрубков. Первая пара служит для подключения котла (или каскада котлов), вторая – для присоединения системы потребления. Внутренний объем сосуда круглого или прямоугольного сечения служит зоной гидравлического разделения, разряжения и смешивания потоков разнотемпературных теплоносителей.

В верхней части устройства устанавливают воздухоотводчик, нижняя служит грязеуловителем. В гидрострелке циркулирует два потока теплоносителя – поток котлового (первичного) контура и поток системы потребления (вторичного контура). При различных режимах работы оборудования величина потоков меняется. Происходит либо прямая подача от котла, либо смешивание потоков с разной температурой.

Гидрострелка подбирается из расчета снижения скорости теплоносителя до диапазона 0,1 – 0,2 м/с. Прим этой скорости практически отсутствует гидравлическое сопротивление, гидродинамический режим принимает ламинарный характер, происходит наиболее качественный тепломассообмен между контурами.

Контур циркуляции котла практически не зависит от вторичного контура, режим работы котла приобретает стабильный, ровный характер. Вторичный контур получает теплоноситель с равной температурой для всех ветвей, необходимое его количество отбирается собственными насосами.

Отключение, изменение режима работы любой зоны отопительного оборудование приобретает лишь косвенное влияние на работу котла и системы в целом. Обеспечивается гидравлическое разделение, снижающее нагрузку на теплогенератор, отопительные приборы, насосное оборудование, коммуникации.

Гидравлический разделитель имеет три режима работы:

Режим 1. Прямой тепломассообмен потоков теплоносителя первичного и вторичного контура. Стабильная тепловая нагрузка потребления равна постоянному значению тепловой мощности котлоагрегата. Смешивания теплоносителей практически не происходит, движение приобретает ламинарный режим, происходит отделение воздуха, примесей и так далее. Режим работы котла – постоянный, на средней нагрузке.

Режим 2. Котел работает с максимальной нагрузкой, при этом не может обеспечить все потребности системы. Происходит полная передача потока из первичного контура котла с подмешиванием воды из обратки вторичного контура. При этом общая температура снижается для всех потребителей.

Режим 3. Оптимальный режим работы характеризуется наличием необходимой тепловой мощности котла, обеспечением экономного, «щадящего» режима работы. В этом режиме происходит смешивание прямого и обратного потоков первичного контура, температура поднимается. Котел останавливается при достижении заданной температуры, режим его работы приобретает циклический характер.

Гидравлический разделитель имеет и более сложные конструктивные конфигурации. Устройство оснащается сетчатыми элементами в верхней зоне для качественного отделения воздуха. Внутри изделия выполняются перфорированные перегородки вертикального или горизонтального направления для более эффективного разделения потоков.

Гидрострелки часто комбинируются с распределительными коллекторами. При этом коллекторы иногда входят в конструкцию моноблока, могут подключаться независимые.

Производятся изделия в виде комбинации разделителя и коллектора. При этом реализуется зонный температурный отбор теплоносителя для различных отопительных блоков.

Для чего нужна гидрострелка: принцип работы, назначение и расчеты

Многие системы теплоснабжения в частных домовладениях отличаются разбалансировкой. Гидрострелка позволяет разделить контур отопительного агрегата и вторичный контур отопительной системы. Это позволяет повысить качество и надежность системы.

Особенности работы устройства

Выбирая гидрострелку, нужно внимательно изучить принцип работы, назначение и расчеты, а также узнать достоинства прибора:

разделитель необходим для гарантии выполнения технических характеристик;
устройство поддерживает температурный и гидравлический баланс;
параллельное подсоединение обеспечивает минимальные потери тепловой энергии, производительности и давления;
защищает котел от теплового удара, а также выравнивает циркуляцию в контурах;
позволяет сэкономить топливо и электроэнергию;
сохраняется постоянный объем воды;
снижает гидравлическое сопротивление.

Функционирование прибора с четырех ходовым смесителем

Особенности работы гидрострелки позволяют нормализовать гидродинамические процессы в системе.

Устройство гидрострелки отопления

Прежде, чем купить гидрострелку для отопления нужно разобраться в устройстве конструкции.

Внутреннее устройство современного оборудования

Гидроразделитель представляет собой вертикальный сосуд из труб большого диаметра со специальными заглушками по торцам. Размеры конструкции зависят от протяженности и объема контуров, а также от мощности. При этом металлический корпус устанавливается на опорные стойки, а изделия небольшого размера крепятся на кронштейнах.

Подсоединение к отопительному трубопроводу производится с помощью резьбы и фланцев. В качестве материала для гидрострелки применяется нержавеющая сталь, медь или полипропилен. При этом корпус обрабатывается антикоррозийным веществом.

Особенности конструкции

Дополнительные функции оборудования

Принцип работы, назначение и расчеты гидрострелки можно узнать и выполнить самостоятельно. В новых моделях присутствуют функции сепаратора, разделителя и регулятора температуры. С помощью терморегулирующего клапана обеспечивается градиент температур для вторичных контуров. Устранение кислорода из теплоносителя позволяет уменьшить риск эрозии внутренних поверхностей оборудования. Удаление лишних частиц увеличивает срок службы рабочего колеса.

Внутри устройства есть перфорированные перегородки, которые делят внутренний объем пополам. При этом не создается дополнительное сопротивление.

На схеме показано устройство в разрезе

Принцип работы гидрострелки в системах отопления

От скоростного режима теплоносителя зависит выбор гидрострелки. При этом буферная зона отделяет отопительную цепь и котел отопления.

Существуют следующие схемы подключения гидрострелки:

нейтральная схема работы, при которой все параметры соответствуют расчетным значениям. При этом конструкция обладает достаточной суммарной мощностью;

Использование контура теплого пола

определенная схема применяется, если котел не обладает достаточной мощностью. При недостатке расхода требуется подмес охлажденного теплоносителя. При разнице температур срабатывают термодатчики;

Схема системы отопления

объем потока в первичном контуре больше, чем расходование теплоносителя в второстепенной цепи. При этом отопительный агрегат функционирует в оптимальном режиме. При отключении насосов во втором контуре теплоноситель перемещается через гидрострелку по первому контуру.

Вариант использования гидрострелки

Производительность циркуляционного насоса должна быть на 10 % больше, чем напор насосов во втором контуре.

Особенности работы системы

В данной таблице продемонстрированы некоторые модели и их стоимость.

Модели	Свойства	Стоимость, руб.
Cidruss TПК -40-20*3	Низколегированная сталь. Мощность отопительной системы – 40 кВт. Максимальная температура теплоносителя 110 градусов.	5 680
Север – 60 К2 AISI	Соединяет два контура отопления, коллектор и гидравлический усилитель. Гарантийный срок 5 лет. Мощность – 50 кВт.	7 180
IVR Гидравлическая стрелка	Максимальное давление – 6 бар. Материал – сталь. Максимальная температура – 110 градусов.	8 700
Meibes ВТ 25 до 50 кВт.	Подходит для отопительной системы закрытого типа. Рабочее давление – 6 бар. Максимальная температура – 110 градусов.	15 200
Valtec	Мощность -104. Корпус выполнен из бронзы. В комплекте воздухоотводчик, стальные кронштейны и шаровые краны.	16 500
Эверест, фланцевый гидравлический разделитель.	Предназначен для защиты чугунного оборудования от тепловых ударов.	13 900
Гидрострелка Watts	Материал изготовления – высоколегированная сталь	11 800

Расчет устройства

Для чего нужна гидрострелка в системе отопления

Гидрострелка – это деталь из обвязки котла, с помощью которой стабилизируют характеристики процесса циркуляции теплоносителя и нивелируют тепловые колебания в теплогенерирующем агрегате. Кроме того, гидрострелка может работать и как компенсатор, обеспечивающий независимость отопительных контуров.

В итоге растет КПД системы отопления, уменьшается расход топлива, облегчается работа теплогенерирующего агрегата и продлевая срок безаварийной эксплуатации всего оборудования.

Как работает гидрострелка?

Типовая гидравлическая стрелка представляет собой вертикально ориентированный цилиндр или прямоугольный параллелепипед с четырьмя рабочими отводами – по два сверху и снизу.

Причем центральная ось верхних отводов располагается вдоль одной линии или со смещением одного штуцера вверх. В свою очередь пара нижних отводов обустроена либо вдоль одной оси, либо со смещением вниз одного из штуцеров. К верхним отводам подключают напорную ветвь системы, а к нижним, соответственно, обратку.

Принцип работы гидрострелки

Кроме того в дно корпуса «стрелки» врезают штуцер с вентилем для слива теплоносителя из системы, а в крышку – штуцер с клапаном для удаления воздуха, который скапливается над водой (теплоносителем) и стравливается за счет давления в системе.

Устроенная подобным образом гидрострелка делит систему отопления на два контура:

Малую ветвь, в которую входит «стрелка» и котел. Схема циркуляции: горизонтально от котла – вертикально по стрелке – горизонтально в котел.
Большую ветвь, в которую входит котел, трубы, радиаторы и стрелка. Схема циркуляции: горизонтально от котла, сквозь стрелку, к батарее – вертикально по батарее – горизонтально от батареи, сквозь стрелку, к котлу.

Циркуляция по малому контуру осуществляется только в случае избытка тепла в системе. В этом случае излишне разогретый теплоноситель сбрасывается посредством стрелки в обратку, после чего контроллер температуры котла «гасит» топку.

При этом теплогенерирующий агрегат сможет включиться в работу системы только после понижения температуры теплоносителя до приемлемого уровня, открывающего большую ветвь циркуляции.

Движение теплоносителя по большой ветви – фактически всей разводке системы – осуществляется только в случае штатной работы котла, генерирующего «нужную» батареям порцию тепловой энергии.

Проще говоря: система отопления с гидрострелкой тратит минимум топлива и производит максимум тепловой энергии.

Как устроен гибрид гидрострелки и коллектора?

Такой гидродинамический терморегулятор можно сделать из любой типовой стрелки, заменив «правые» отводы на коллекторы. То есть напротив каждого «левого» штуцера, подключаемого к котлу, к корпусу приваривают не «правый» штуцер, а длинную трубу с множеством вертикальных отводов – коллектор системы отопления.

Гидравлическая стрелка

Теплоноситель поступает из котла в «стрелку», движется по ней в горизонтальном направлении и переходит в коллектор лучевой разводки, распределяясь по множеству контуров системы отопления. Причем каждый напорный патрубок на «выходе» из стрелки-коллектора комплектуется своим насосом, обеспечивающим циркуляцию теплоносителя в конкретном контуре разводки.

В итоге коллектор отопления с гидрострелкой регулирует не только температуру теплоносителя, но и направление циркуляции, выравнивая давление между ветвями системы. Причем строительство такого гибрида оправдано лишь в случае экономии места в котельной. Поскольку тривиальное подключение пары коллекторов к типовой стрелке с четырьмя патрубками даст тот же эффект.

Как выбрать гидродинамический терморазделитель?

Относительно низкая цена гидрострелки для отопления нивелирует саму идею строительства этого узла своими руками.

Поэтому большинство домовладельцев предпочитают «заводские» стрелки кустарным самоделкам, выбирая гидродинамический терморегулятор по следующим параметрам:

Тепловой мощности котла.
Объему теплоносителя в системе.

Эти параметры должны соответствовать «паспортным» данным гидрострелки, то есть сама процедура выбора выглядит следующим образом:

Узнаем тепловую мощность котла (по паспорту агрегата) и объем воды в системе (по метражу труб и габаритам котла и батарей).
Идем в магазин и покупаем стрелку, подходящую под объем и мощность.

https://youtube.com/watch?v=sLsOysrbhb8

Также советуем посмотреть:

Пленочный теплый пол с инфракрасным излучением
Альтернативные источники отопления для частного дома — что выбрать?
Для чего нужен байпас в системе отопления?
Гофрированные нержавеющие трубы для отопления

Описание устройства

Само устройство походит на вытянутый параллелепипед, с шестью разными выходами, расположенными напротив друг друга. Каждый из этих выходов отвечает за отдельную функцию. Например, самый высокий из 5 клапанов позволяет воздуху беспроблемно выходить из системы, чтобы не повышать всё давление. Это происходит автоматически, владельцу не придётся ничего контролировать.

Фото 1. Гидрострелка, установленная в систему отопления. Красным цветом обозначен горячий теплоноситель, синим — холодный.

Нижний патрубок способствует уничтожению и вынесению «мусора», который остаётся в устройстве гидроразделителя. Грязный воздух из труб (его частички) и осадок от начавшейся коррозии или другого процесса опадает вниз, где, как лопатка, располагается самый нижняя — шестая патрубка. К остальным клапанам присоединяются трубы с водой. Внутри вся гидрострелка полая, в ней нет ничего, кроме воды, и продуктов распада.

Для чего нужна гидрострелка: принцип работы, назначение и расчеты

В процессе эксплуатации индивидуальной системы отопления возникают проблемы, связанные с несоответствием объема потребления и производительностью котла. В некоторых режимах не исключено получение сигналов от датчиков температуры, которые повысят мощность до максимальных значений. При одновременном недостаточном потреблении носителя вторичным контуром чрезмерно возрастут тепловые нагрузки. Подобные ситуации повышают вероятность аварий.

При поломках понадобится помощь специалистов

Для описания другой ситуации необходимо предположить, что установленная техническим паспортом производительность котла составляет 50 л/мин. при том, что необходимо подключить радиаторы отопления с потреблением в два раза больше. Увеличить так сильно мощность без чрезмерных нагрузок на оборудование не получится.

Следующая проблема – это взаимное влияние разных видов потребителей (теплых полов, внешнего бойлера, нескольких групп радиаторов). Для их нормального функционирования нужны разные объемы и температуры теплоносителя.

Решать подобные задачи с применением дополнительных датчиков и настроек можно. Но это приведет к значительному усложнению конструкции и снижению общего уровня надежности. На практике опытные специалисты рекомендуют применять элегантное инженерное решение, которое подробно рассмотрено в данной статье.

Принципы работы гидрострелок в системах отопления и основные функции

Основным назначением этого устройства является ограничение, а в идеальном варианте – исключение гидродинамического влияния разных контуров в системе отопления друг на друга. Для этого используют специальные емкости, которые вставляют в разрыв между двумя контурами.

Типичные гидрострелки в форме цилиндра и куба в разрезе

На этой картинке изображен схематически набор оборудования с двумя насосами и подключенными радиаторами.

Система с двумя контурами

Здесь Q1 и Q2 – это расходы воды в каждом контуре. При равенстве этих величин происходит перемещение жидкости по общему полному контуру, как показано на рисунке ниже.

Стандартное перемещение по общему контуру

Далее показано, как изменяется прохождение жидкости при нарушении равновесия в потреблении:

Расход в обратке больше, чем в подаче

Расход в подаче, больше чем в обратке

Чтобы получилась качественно выполняющая свои функции гидрострелка, принцип работы, назначение и расчеты согласуют особым образом. Необходимо создать последний вариант с медленным перемещением воды внутри устройства по направлению сверху вниз. Скорость этого процесса специалисты рекомендуют ограничить уровнем 0,09-0,12 м/ сек. Это поможет решить следующие задачи:

В таких условиях механические загрязнения будут постепенно оседать на дне емкости. При оснащении ее специальным устройством, сборником, можно будет очищать систему при проведении регламентных работ.
Медленная скорость позволит использовать гидрострелку для отбора жидкости в другие контуры с разными температурными градиентами.
Она же пригодится для накопления в верней части корпуса пузырьков газа. Там можно установить автоматической устройство для удаления воздуха.

Схема применения гидрострелки в сложной системе отопления