В чем заключается принцип работы гидрострелки

Для надежной и эффективной работы системы отопления нужно обеспечить ей хорошую терморегуляцию. Для этого понадобится установка и предварительный правильный расчет гидрострелки. Если говорить о том, что такое гидрострелка, то в целом это упрощенное название гидравлического терморазделителя для балансировки температуры в системе отопления. По своей структуре это несложное устройство, но его роль сложно переоценить.

Принцип работы

Работа гидрострелки основана на принципе снижения скорости теплоносителя (до 9 раз) при прохождении через трубу большего, чем у подводящих патрубков, диаметра. Это приводит к образованию буферной зоны разделяющей котёл и отопительную сеть. Поэтому насосы с разной производительностью при работе не влияют друг на друга.

Отопительная система с гидрострелкой может работать в одном из 3 режимов:

  1. Если расходы через котёл и теплосеть одинаковы теплоноситель протекает через гидроразделитель по горизонтали без вертикального перемещения. Однако такой режим работы разветвлённой системы скорее исключение, чем правило. При малейшем изменении условий работы оборудования равновесие нарушается.
  2. При недостаточной производительности насоса котла может возникнуть ситуация когда расход в теплосети станет больше чем объём теплоносителя перекачиваемого по малому контуру. Это происходит в периоды одновременного максимального расхода во всех контурах. Баланс системы не нарушится, так как в гидрострелке образуется вертикальный поток из обратной в подающую линию. Одновременно будет подмешиваться горячий теплоноситель из малого контура. Однако следует учитывать, что при таком режиме котлу приходится работать с максимальной нагрузкой, что приводит к сокращению строка службы.
  3. Когда расчет и монтаж отопления выполнены правильно насос котла перекачивает теплоносителя больше чем суммарный расход теплосети. Избыток объёма через гидрострелку по обратной линии отводится в котёл, поэтому система остаётся стабильной при любых изменениях. За счёт повышения температуры обратки снижается нагрузка на котёл.

Как работает гидрострелка

Гениальность этого устройства в том, что все процессы смешивания в ней холодного и горячего потока происходят естественным образом, только по законам физики. И ещё в том, что основные свои функции она выполняет только при запуске системы и каких-либо нюансах, возникших во время работы. В остальное время она служит лишь как накопитель лишнего воздуха и вредных отложений. Правда, в большинстве случаев, так называемый, спокойный режим работы можно наблюдать не так часто. Добиться одинакового прогрева всех контуров достаточно сложно, так что наличие гидрораспределителя более чем оправдано.

Чтобы было понятно, приведём пример работы гидрострелки для отопления сделанной своими руками, во время первого запуска системы. После запуска обогревательного котла, холодная вода начинает циркулировать в трубах, подгоняемая циркуляционными насосами. Попадая в гидрострелку, более тёплая вода поднимается вверх, а холодная опускается вниз к котлу, где нагревается и вновь отправляется в систему. Согласитесь, всё довольно просто и вполне понятно. Но при всей этой простоте прибор сообщает системе следующие преимущества:

  • Корректное давление в системе.
  • Автоматическое распределение температурных потоков в нужном направлении.
  • Сглаживание гидроударов.
  • Отключение одного контура независимо от остальных.
  • КПД нагревательного котла повышается, что приводит к экономии топлива.
Читайте также:  Идеи оформления фальш-камина: 5 рекомендаций дизайнера Марии Ульяновой

Ну, и уже упоминавшиеся воздушный клапан и кран для слива отходов.

Как это работает?

В работе системы отопления существует не один, а несколько циклов, характеризующих принцип работы. После завершения монтажных работ, как только система начинает работать, теплоноситель еще не обладает необходимой температурой.

В большинстве случаев температура воды варьируется в пределах от 5С° до 15С°.

При подключении котла автоматически начинается работа циркуляционного насоса, разжигается горелка. Жидкость еще недостаточно нагрелась и оборудование вторичных контуров не активно. Вода начинает циркулировать по направлению вниз по гидрострелке, совершая движение по малому (первичному) кругу отопления.

Как только теплоноситель доходит до нужной температуры, подключаются вторичные контуры отопительной системы. Весь цикл может характеризоваться равномерным разбором воды. Принцип работы гидравлического разделителя в таком случае начинает проявляться в качестве отводчика воздуха, а также чистки котла от загрязнений. Но поскольку абсолютное равенство потоков воды в реальности недостижимо, то применение гидрострелки всегда целесообразно в системе отопления дома.

В дальнейшем гидравлическая автоматика начинает контролировать расход во второстепенном контуре. К примеру, в такой ситуации: когда жидкость в ГВС доходит до нужной температуры, насос приостанавливает свою работу. При повышении гидросопротивления на перекрытии потоков термоголовками батарей, вода устремляется вверх по гидрострелке. Если нет разделителя, то возникает диссонанс в системе отопления – оборудование неизбежно выйдет из строя.

Место установки

Для правильной установки гидрострелки выполняют 5 общих правил:

  1. Для правильной работы распределителя не имеет значение, в каком положении будет установлена гидрострелка. Важно только направление торцевых трубопроводов, от которых зависит работа автоматического воздухоотводчика и система шламоудаления.
  2. Распределитель устанавливается после вентиля монтажа определяется схемой отопления, его располагают максимально близко к агрегату.
  3. В случае применения коллекторной схемы распределитель ставится перед котлоагрегатом.
  4. При необходимости подключения дополнительного электронасоса, распределитель размещают между ним и выходной трубой для нагревательного контура.
  5. Для того чтобы правильно обвязать твердотопливный агрегат, гидравлическую стрелку включают к выходу и входу теплоносителя, тогда можно отрегулировать индивидуальную температуру для каждого контура.

Особенности конструкции гидрострелок

Гидрострелка – это практичный прибор, позволяющий контролировать рабочее давление в системе отопления многоквартирного дома или частного коттеджа. В настоящий момент на рынке доступны гидрострелки самых различных конфигураций. Встречаются совмещенные приборы, которые объединяют в себе функции коллектора и гидрострелок, разделители с нестандартной решетчатой или звездчатой конфигурацией, а также стандартные стрелки в форме труб с различными вариантами размещения патрубков. Кроме того, приборы классифицируют по материалу изготовления.

В строительном магазине можно приобрести гидрострелку из стали, меди и полипропилена.

Использование последнего материала дает возможность производителю установить на готовое изделие доступную цену. Однако использовать в системе гидрострелку из полипропилена стоит крайне аккуратно — она имеет ограничения по максимальной температуре теплоносителя.

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.

Читайте также:  Как устроен сэндвич-дымоход с керамической трубой

Формула расчета диаметра гидравлического разделителя для системы отопления в зависимости от максимального потока теплоносителя

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 гидрострелки по мощности котла

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.

Принцип работы

Скорость теплоносителя позволяет уменьшить теплопотери для потребителей

Отопительные сети не способны функционировать слаженно, так как контуры рассчитаны на индивидуальную производительность и конкретный показатель по напору носителя. В основу принципа действия гидравлической стрелки заложены особенности конструкции, благодаря которым у корпуса прибора сопротивление потоку воды минимально. Указанное свойство позволяет не уменьшать скорость перемещения носителя, существенно снизив тепловые потери во всей сети.

Принцип работы

По сути распределитель – это своеобразный буфер, разделяющий нагревательное оборудование (котел) и потребительскую часть коллектора. В результате его применения каждый индивидуальный насос работает автономно, не нарушая балансировки каналов.

Принцип работы

Гидравлический разделитель для отопления предназначен для разделения отдельных потоков из суммарного контура и согласования их совместной работы.

Сборка гидрострелки своими руками

Самостоятельная сборка производится в несколько шагов:

  • Расчёт гидрострелки для отопления.
  • Подбор материалов.
  • Сварка заготовленных и рассчитанных элементов.

Для расчёта лучше всего использовать специализированные калькуляторы, учитывающие множество параметров. В самом простом случае воспользуйтесь нашими расчётами.

Формула расчёта

Внутренний диаметр d зависит от мощности котла P и разницы между подачей и обраткой ∆t. Делим мощность в киловаттах на разницу температур, извлекаем из полученной цифры квадратный корень и умножаем полученное значение на 49 – получаем диаметр гидрострелки. Высота трубы составляет 6 диаметров, а расстояние между патрубками составляет двойной внутренний диаметр трубы.

В интернете существует немало чертежей гидрострелок, как простых, так и совмещённых с коллекторами. Они позволят собрать то, что нужно, причём с минимальными расчётами. В любом случае, при сборке и внедрении гидрораспределителя, специалисты советуют получить хоть какие-то знания по балансировке систем отопления. Что касается систем обогрева крупных зданий, то здесь задачу подбора гидрострелки и балансировки отопления следует доверить профильным специалистам.

Читайте также:  Как выбрать каминную топку (часть первая)

Собрать гидрострелку для отопления своими руками из полипропилена можно, но делать так не рекомендуется – она может не выдержать нагрузки, если будет использоваться в больших отопительных системах. Тем не менее многие мастера это практикуют.

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.

Принцип работы гидравлического разделителя

  • 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.
Принцип работы гидравлического разделителя

После нагрева теплоносителя до оптимальной температуры, принцип работы гидравлической стрелки меняется. Модуль начинает равномерно распределять водяной поток между первичным и вторичным контуром обогрева.

Принцип работы гидравлического разделителя