8 495 698-78-11

Мастерская установки оборудования

8 495 698-78-11

Мастерская установки оборудования

Описание принципа работы, назначения и расчёта гидрострелок

Гидравлическая стрелкаПроблемы 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

Вид в разрезеАнулоид 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:

  • Круглая гидрострелкафильтрами;
  • сепараторами воздуха с автоматическими воздухоотводчиками;
  • краном для слива (например, кран Маевского, рис.4);
  • дополнительной теплоизоляцией;
  • шламоуловителем;
  • трёхходовыми клапанами с терморегулирующим элементом для предотвращения попадания холодной воды в обратную ветвь котельного контура;
  • термометром;
  • манометром.

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

Схема гидрострелки

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.

Бочка гидровлическая

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.

Сдвиг по высотеНа 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 работает стрелкаКак 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

Кран на батареиНередко 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.

Гидрострелка решетка

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

Возможные схемы расположения патрубков показаны на рис. 10.

Схема расположения

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.

Схема

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:

Пример формулы

Здесь:

  • 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.):

Пример формулы

Здесь:

  • 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.

Готовые гидроразделители

В продаже имеется множество гидрострелок промышленного изготовления. Их выбирают по Гидроразделителикаталогам 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.

Почитайте еще: