Гидрострелка Север: устройство и принцип действия, критерии выбора оборудования

Какие возможности приписывают гидросепаратору

В среде инженеров-теплотехников встречаются диаметрально противоположные мнения по поводу необходимости установки гидрсотрелок в системах отопления. Масла в огонь подливают заявления производителей гидротехнического оборудования, сулящие увеличение гибкости настройки режимов работы, повышение КПД и эффективности теплоотдачи. Чтобы отделить зёрна от плевел, для начала рассмотрим абсолютно беспочвенные заявления о «выдающихся» способностях гидравлических сепараторов.

КПД котельной установки никак не зависит от устройств, установленных после присоединительных патрубков котла. Полезное действие котла целиком и полностью заключено в преобразовательной способности, то есть в процентном отношении тепла, выделенного генератором, к теплу, поглощённому теплоносителем. Никакие специальные методы обвязки не могут повысить КПД, он зависит только от площади поверхности теплообменника и корректного выбора скорости циркуляции теплоносителя.

Многорежимность, которая якобы обеспечивается установкой гидрострелки, это также абсолютный миф.

Суть обещаний сводится к тому, что при наличии гидрострелки можно реализовать три варианта соотношений расхода в генераторной и потребительской части.

Первый — абсолютное выравнивание расхода, что на практике как раз возможно только при отсутствии шунтирования и наличии в системе только одного контура. Второй вариант, при котором в контурах расход больше, чем через котёл, якобы обеспечивает повышенную экономию, однако в таком режиме по обратке в теплообменник неизбежно поступает переохлаждённый теплоноситель, что порождает ряд негативных эффектов: запотевание внутренних поверхностей камеры сгорания или температурный шок.

Также существует ряд доводов, каждый из которых представляет бессвязный набор терминов, но по сути своей не отражающий ничего конкретного. К таковым относятся повышение гидродинамической стабильности, увеличение срока службы оборудования, контроль за распределением температуры и иже с ними.

Также можно встретить утверждение, что гидроразделитель позволяет стабилизировать балансировку гидравлической системы, что на практике оказывается прямо противоположным. Если при отсутствии гидрострелки реакция системы на изменение протока в любой её части неизбежна, то при наличии разделителя она ещё и абсолютно непредсказуема.

Реальная область применения

Тем не менее, термогидравлический разделитель — устройство далеко не бесполезное. Это гидротехнический прибор и принцип его действия достаточно подробно описывается в специальной литературе. Гидрострелка имеет вполне определённую, пусть и достаточно узкую область применения.

Важнейшая польза от гидроразделителя — возможность согласовать работу нескольких циркуляционных насосов в генераторной и потребительской части системы. Часто случается, что подключенные к общему коллекторному узлу контуры снабжаются насосами, производительность которых отличается в 2 и более раз.

Наиболее мощный насос при этом создаёт разницу давлений настолько высокую, что забор теплоносителя остальными устройствами циркуляции оказывается невозможным. Несколько десятков лет назад эта проблема решалась так называемым шайбованием — искусственным занижением протока в потребительских контурах путём вваривания в трубу металлических пластин с различным диаметром отверстий.

Гидрострелка шунтирует подающую и обратную магистраль, за счёт чего разрежение и избыточное давление в них нивелируются.

 

Второй частный случай — избыточная производительность котла по отношению к потреблению контуров распределения. Такая ситуация характерна для систем, в которых ряд потребителей работает не на постоянной основе. Например, к общей гидравлике могут быть привязаны бойлер косвенного нагрева, теплообменник бассейна и отопительные контуры зданий, которые отапливаются лишь время от времени.

Установка гидрострелки в таких системах позволяет поддерживать номинальную мощность котла и скорость циркуляции всё время, при этом излишек нагретого теплоносителя поступает обратно в котёл. При включении дополнительного потребителя разница расходов снижается и излишек уже направляется не в теплообменник, а в открытый контур.

Гидрострелка также может служить коллектором генераторной части при согласовании работы двух котлов, особенно если их мощность существенно отличается.

Дополнительным эффектом от работы гидрострелки можно назвать защиту котла от температурного шока, но для этого расход в генераторной части должен превышать расход в сети потребителей не менее чем на 20%. Последнее достигается путём установки насосов соответствующей производительности.

Размеры гидравлического разделителя

Высота гидравлического разделителя может быть любой. Зависит от места под монтаж. Минимальный диаметр гидравлического разделителя определяется по формуле:

Согласно формуле все очень просто:

• Скорость движения жидкости в разделителе: 0,1м/с;
• Расход W это разница между контуром отопительного котла и контуром системы отопления. Считаем расходы по максимальным расходам насосов согласно паспарту.

Пример.

• Расход контура котла 30 л/мин;
• Расход контура отопления 80 л/мин.
• Разница расходов W: 80-30=50 л/мин.
• Пи = 3,14;
• Скорость V=0,1 метр\секунду.

Считаем:

50 литров÷60 секунд=0,833 л/ сек;

• 1 литр=0,001 м3;
• 0,833 литра/сек=0,000833 м. куб/сек;
• D=0,102 мерта=102 мм.

Итак, получили, что диаметр разделителя не должен быть менее 102 мм.

Принцип работы в системе отопления

Гидрострелка помогает котлу, к которому подключена напрямую, увеличивать его мощность и скорость передачи воды. Зачем это нужно? Дело в том, что при нехватке мощности, но быстрой работе системы, котёл сильно нагревается. Как следствие — тепловой удар, т. е. воздух, начинает внутри распирать стенки котла, а что будет дальше — это физические повреждения дома, всей системы отопления и, разумеется, здоровья человека.

Такие перепады температуры и мощности случаются только в нескольких случаях: механизм отопления запустили в первый раз; теплообмен проходит техническую проверку и другие работы, заставляющие оторвать циркуляционный насос («Сердце всей тепловой организации») от основного контура или от источника горячей воды.

Фото 2. Схема подключения гидрострелки к системе отопления и принципы движения по ней теплоносителя.

Установив гидравлический разделитель, пользователь заставляет воздух или воду проходить через дополнительный пункт остывания. Таким образом, проходя через весь поток гидрострелки, горячий воздух разделяется пополам, теряя половину своей теплоты. Один поток воздуха продолжает идти в котёл, а другой вниз по трубке гидравлического разделителя, добавляясь в холодные примеси воды или газа и остывая.

И наоборот, если холодной воды вышло из котла слишком много, то лишние слои успевают прогреться, и на выходе потребитель получает нужную температуру. Примерно так работает вся система. Теперь разберём всё наглядно.

Схема подключения и монтаж

Гидравлическая стрелка имеет схему подключения, столь же простую, как и собственное устройство. Большая часть правил относится не столько к подключению, сколько к расчёту пропускной способности и расположению выводов. Тем не менее, знание полной информации позволит провести монтаж корректно, а также убедиться в пригодности выбранной гидрострелки для её установки в конкретную систему отопления.

Первое, что нужно чётко усвоить — гидрострелка будет работать только в системах отопления с принудительной циркуляцией. При этом насосов в системе должно быть как минимум два: один в контуре генерационной части, и хотя бы один в потребительской. При прочих условиях гидравлический разделитель будет играть роль шунта с нулевым сопротивлением и, соответственно, закоротит собой всю систему.

Пример схемы подключения гидрострелки: 1 — котёл отопления; 2 — группа безопасности котла; 3 — расширительный бак; 4 — циркуляционный насос; 5 — гидравлический разделитель; 6 — автоматический воздухоотводчик; 7 — запорные вентили; 8 — кран слива; 9 — контур № 1 бойлер косвенного нагрева; 10 — контур № 2 радиаторы отопления; 11 — трёхходовой кран с электроприводом; 12 — контур № 3 тёплый пол

Следующий аспект — размеры гидрострелки, диаметр и расположение выводов. В общем случае диаметр колбы определяется исходя из наибольшего расчётного протока в магистрали. За максимум может приниматься расход теплоносителя либо в генерационной, либо в потребительской части системы отопления согласно данным гидравлического расчёта.

Зависимость диаметра колбы разделителя от протока описывается соотношением расхода к скорости протока теплоносителя через колбу. Последний параметр фиксированный и, в зависимости от мощности котельной установки, может варьироваться от 0,1 до 0,25 м/с. Частное, полученное при вычислении указанного соотношения, нужно умножить на поправочный коэффициент 18,8.

Диаметр патрубков подключения должен составлять 1/3 от диаметра колбы. При этом вводные патрубки располагаются от верха и низа колбы, а также друг от друга на расстоянии, равном диаметру колбы. В свою очередь выходные патрубки располагаются так, чтобы их оси были смещены относительно осей вводов на два собственных диаметра. Описанными закономерностями определяется общая высота корпуса гидрострелки.

Гидрострелка подключается к прямому и возвратному магистральному трубопроводам котла или нескольких котлов. Разумеется, при подключении гидрострелки не должно быть и намёка на сужение условного прохода. Это правило вынуждает использовать в обвязке котла и при подключении коллектора трубы с очень значительным условным проходом, что несколько осложняет вопрос оптимизации компоновки оборудования котельной и повышает материалоёмкость обвязки.

Стоимость

Цена на изделия зависит от нескольких факторов:

• мощности;
• объема;
• материала;
• количества контуров, которые необходимо подключить;
• фирмы производителя;
• раскрученности торговой марки.

Приблизительная стоимость гидравлических стрелок отечественного производства:

• СЕВЕР-60, мощностью до 50 кВт – 2560 рублей;
• СЕВЕР-220, мощностью до 500 кВт – 25500 рублей;
• Gidruss GR-150-40, мощность до 150 кВт – 8300 рублей.
• Warme WGR80 с отводами под воздушный клапан и грязевик, мощностью до 80 кВт – от 3700 рублей, мощностью до 122 КВт – от 6000 рублей.

Приблизительная стоимость гидравлических стрелок зарубежного производства:

• Meibes MHK 32 с мощностью до 70 кВт – 13800 рублей (производитель Германия).
• Bosch HW 50 с мощностью до 105 кВт – 12000 рублей (производитель Германия).

Понятие гидрострелки

В профессиональной среде можно встретить иные названия гидрострелки:

• гидравлический или термогидравлическийразделитель;
• анулоид.

Применение гидрострелки рекомендовано преимущественно для котельного оборудования из серии долгого горения на твердом топливе, нежели для газовых.

Основное назначение работы разделителя гидравлического (это официальное название гидрострелки) – разделение гидравлических потоков. Контуры разделяются каналом, делая их независимыми и автономными при передаче носителя тепла по отопительной системе. При этом тепло хорошо передается от одного контура к другому.

Калькулятор расчета гидрострелки с учетом мощности котла и пояснения

Для отопительной системы с различными контурами требуется специальный элемент, который бы поддерживал баланс в системе, а также подходящий температурный режим. Данная сложная проблема решается быстро и просто с помощью специального гидравлического усилителя, который часто именуют гидрострелкой. Подобные устройства продаются в специальных магазинах. Его можно сделать и самостоятельно, но для этого должен быть опыт в сварочных работах

В этом случае важно понимать и знать основные параметры подобной конструкции. Для этого и требуется калькулятор для вычислений гидрострелки с учетом мощности котла. Ниже приводятся специальные разъяснения по поводу работы с программой

Ниже приводятся специальные разъяснения по поводу работы с программой.

Что следует знать?

Гидрострелка является дополнительным узлом, которая располагается в вертикальном положении. Она выполняется в виде цилиндра, но может иметь и сечение в виде прямоугольника. В это устройство врезаются патрубки, которые подходят к котлу, а также к теплообменным контурам. В этом приборе осуществляется деление небольшого контура, а также протяженных отопительных контуров. Часто используются традиционные схемы гидравлических разделителей.

Подобное устройство поддерживает температурный и гидравлический баланс. С его помощью можно добиться небольших потерь давления, а также тепловой энергии и производительности. Конструкция позволяет увеличить КПД отопительной системы и снизить сопротивление в системе.

К важным характеристикам стоит отнести показатели диаметров патрубков и основного устройства. Остальные параметры можно узнать из стандартных схем.

У программы есть некоторые нюансы:

при расчетах обязательно используется мощность отопительного оборудования

Чтобы определить данный показатель также можно воспользоваться специальной расчетной программой; важной характеристикой является скорость передвижения теплоносителя в направлении вертикали. Чем этот показатель меньше, тем лучше теплоноситель будет избавляться от газов и шлама. Также в этом случае будет происходить более плавное перемешивание охлажденного и горячего потоков

Самый оптимальный вариант 0,1-0,2 м/с. В программе можно подобрать необходимый параметр; особенной характеристикой является режим работы всей конструкции. При этом учитываются температурные уровни в магистрали, проходящей от отопительного прибора. Все показатели вносятся в калькулятор

Также в этом случае будет происходить более плавное перемешивание охлажденного и горячего потоков. Самый оптимальный вариант 0,1-0,2 м/с. В программе можно подобрать необходимый параметр; особенной характеристикой является режим работы всей конструкции. При этом учитываются температурные уровни в магистрали, проходящей от отопительного прибора. Все показатели вносятся в калькулятор.

Специальная формула расчета предусмотрена в применяемом алгоритме проведения расчетов. В итоге будет показан результат, который покажет подходящий диаметр для гидрострелки, а также сечения используемых патрубков. Остальные параметры линейного типа определить еще проще.

Прежде чем приступить к монтажу подобного устройства, стоит изучить все функции гидрострелки.

Гидрострелка, принцип работы, назначение и расчеты. Благодаря знаниям, полученным из этой статьи, вы легко сможете модернизировать старую систему отопления и внести своевременные корректировки в новый проект.

Подбор мощности

При проектировании систем отопления с включением гидравлических разделителей необходимо рассчитывать его производительность с учетом ряда параметров.

Методика подбора вариантов необходимых параметров разделителя включает:

• мax диаметр разделителя (емкости в мм);
• размер входного патрубка в мм;
• производительность разделителя (прохождение теплоносителя через разделители) в куб. м/час;
• величину скорости подачи циркулирующей воды в системе (гидравлическом разделителе) в м/сек.;
• величину теплоемкости (величина постоянная) воды;
• номинальная мощность установленного котельного оборудования, кВт;
• значение разности температуры теплоносителя поступающего и возвращающегося при циркуляции в системе (дополнительное значение 10*С).

1. Повышается стабильность и эксплуатационные характеристики оборудования.
2. Режим стабилизации циркулирующего теплоносителя позволяет подбирать более точно насосы, обеспечивающие устойчивую работу.
3. Предотвращается возможность разрушения теплообменника.
4. Использование гидравлического разделителя дает возможность варьировать режим работы установленных насосов, достигая оптимального режима.
5. Наряду с регулировкой подачи теплоносителя, производится удаление из системы попавшего воздуха и скоплений шлама затрудняющих работу системы.

Смотрите видео, в котором специалист подробно разъясняет особенности установки и эксплуатации гидрострелки Север:

Схема подключения

Гидрострелка устанавливается как в вертикальном положении, так и в горизонтальном, угол при этом значения тоже не имеет

Принимается во внимание только направленность торцевых труб. От этого зависит правильность работы воздухоотводчика и очищение от осевшего шлама

Конструкция должна располагаться сразу после запорной арматуры котла

Конструкция должна располагаться сразу после запорной арматуры котла.

Место установки оборудования зависит от схемы отопительной системы. Однако он должен быть расположен на минимальном расстоянии от котла. Для коллекторной схемы разделитель устанавливается перед ним.

В случае подключения дополнительного насоса разделитель следует монтировать между насосом и местом выходящей трубы к отопительному устройству.

На рисунке представлена схема подключения разделителя к отопительному устройству и радиаторам.

Критерии выбора

Единственное значение, которое необходимо учитывать, осуществляя выбор рассматриваемого устройства, представлено стрелочным диаметром (патрубков, что подводят).

Подбор оборудования базируется на предельно допустимом водном потоке в отапливающей системе и сохранении минимальной скорости водного потока в гидрострелочной полости и подводящих патрубках.

Полезно знать рекомендуемое значение наибольшей скорости перемещения воды сквозь поперечное сечение устройства, которая составляет, приблизительно, 0.2 м/сек.

При расчетах данного оборудования для отопительной системы орудуют следующими величинами:

• D – диаметром гидроразделителя, в миллиметрах;
• d – диаметром патрубков подводящего назначения, мм;
• G – максимальной скоростью водного протока по устройству;
• w – предельной скоростью продвижения воды по поперечному сечению гидроразделителя;
• с – теплоемкостью теплового носителя;
• P – максимальным значением мощности котла, что устанавливается, кВт;
• ΔT – заданной разностью в значениях температуры между подачей и возвратом отопительной системы, °С (= приблизительно 10°С).

Для того, чтобы рассчитать зависимость диаметра гидравлического разделителя от максимально возможного напора воды в системе, используют формулу: А зависимость диаметра гидравлического разделителя от мощности котла рассчитывают по следующей формуле:

Для чего нужна

Чтобы выяснить, для каких целей используется гидрострелка, требуется понять принцип функционирования самой простой системы отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя.

Главными составляющими вышеприведенной схемы являются:

• отопительный котел;
• радиаторы или конвекторы, которые размещаются на одном контуре (количество отопительных приборов может быть разным);
• насос – прибор, с помощью которого носитель тепла циркулирует по магистрали.

Кроме этого, в систему входят и другие элементы, например, расширительный бак, но мы не будем заострять на них внимание, так как они не так важны для объяснения принципа работы гидрострелки. Описанная выше схема подойдет для дачи или небольшого дома, но если строение имеет большую площадь или несколько этажей, то потребуется более сложная отопительная система с применением коллекторной схемы

Описанная выше схема подойдет для дачи или небольшого дома, но если строение имеет большую площадь или несколько этажей, то потребуется более сложная отопительная система с применением коллекторной схемы

Описанная выше схема подойдет для дачи или небольшого дома, но если строение имеет большую площадь или несколько этажей, то потребуется более сложная отопительная система с применением коллекторной схемы.

На схеме видно, что к коллектору подсоединены следующие приборы:

• Контуры с разным количеством радиаторов отопления. Контуров может быть несколько и их протяженность также может отличаться друг от друга (на схеме Р).
• Системы водяных теплых полов, к которым предъявлены другие температурные параметры теплоносителя. Кроме этого, длина теплых полов значительно больше контуров, что повышает уровень гидравлического сопротивления (на схеме СТП).
• Бойлер косвенного нагрева. Задача этого оборудования – обеспечение горячего водоснабжения. К бойлеру тоже предъявляются совершенно другие требования (на схеме Бгвс).

Не нужно быть специалистом, чтобы понять, что со всеми составляющими автономной системы отопления не сможет справиться один насос, даже если он будет достаточной мощности. Стоит учесть, что слишком мощный насос будет создавать повышенное давление, а это пагубно отразится на работе дорогостоящего котла и приведет к сокращению его срока эксплуатации.

Учитывается и тот фактор, что каждый отдельный контур отличается напором и другими техническими характеристиками. Поэтому используя один насос, невозможно добиться скоординированной работы системы.

Для нормальной работы нескольких контуров необходима максимальная точность в настройке насосов, но достичь подобного эффекта невозможно. Это объясняется тем, что такие величины, как напор, производительность и степень нагрева переменные. Существует множество ситуаций, при которых один контур может повлиять на состояние другого. Проявляться они могут по-разному. Например, резко меняться напор или температура теплоносителя, но в любом случае, эффект будет негативным. Такие разлады пагубно отразятся и на работе насоса, и на состоянии котла.

Известно, что за разделение гидравлических систем отвечает коллектор. Но возможно ли, чтобы и контуры котла были автономными? Имеется в виду то, что котел должен подавать определенное количество носителя тепла для каждого контура, а контур, в свою очередь, принимал бы определенное количество жидкости.

Данная задача вполне реальна. Для этого необходимо выделить малый контур котла, что осуществляется при помощи гидравлического распределителя. То есть этот элемент может изменять направление теплоносителя, когда это требуется для корректной работы системы отопления.

Что такое гидрострелка

Гидрострелка( гидравлический или гидродинамический разделитель, гидроразделитель) — высококачественное сантехническое устройство, которое устанавливаю в схему обвязки котлоагрегата и внутридомовой системы, для распределения потоков греющей воды по нескольким контурам теплоснабжения, в том числе на внешний бойлер и полотенцесушитель.

Разделитель на несколько контуров

По форме конструкция выполняется с круглым или квадратным сечением и имеет 4 соединительных резьбовых либо фланцевых патрубков: верхний входной, нижний выходной, а остальные — для распределительных контуров отопления (КО).

Размеры гидрострелки определяются тепловой мощностью котла и будут зависеть от числа и расчетного часового объема теплоносителя по КО. Стандартная комплектация гидрострелки:

• манометр, термометр;
• температурный датчик;
• терморегуляторный клапан;
• запорно-регулирующая арматура;
• линия для подпитки сети;
• дренажная линия.

Улучшенные модификации соединяют в себе функции распределителя потоков, температурного регулирования отопительных контуров и сепаратора, для выброса воздуха и удаления взвешенных частиц из внутреннего КО.

Для этого вверху конструкции, вертикально устанавливают пористые деаэрационные пластинки. Шламосборник и магнитоуловитель располагают внизу корпуса.

Расчет диаметра гидрострелки

Если вы считаете, что понять устройство гидрострелки может только специалист с техническим образованием, то вы ошибаетесь. В данной статье мы в доступной форме объясним назначение гидрострелки, основные принципы ее функционирования и рациональные методики расчета.

Начнем с терминологии. Гидрострелка (синонимы: гидродинамический терморазделитель, гидравлический разделитель) — это устройство, предназначенное для выравнивания как температуры, так и давления в системе отопления.

Гидродинамический терморазделитель предназначен для:

увеличения энергоэффективности посредством возрастания КПД котла, насосов, что приводит к снижению затрат на топливо;

обеспечения устойчивой работы системы;