Гидрострелка для отопления — назначение и основные параметры

Что такое гидрострелка

Гидрострет представляет собой простой гидравлический буфер в виде трубы с несколькими насадками. Он изготовлен из термостойкой стали. Патрубок состоит из следующих основных конструктивных элементов:

• боковые патрубки для подачи;
• боковые патрубки для возврата;
• вентиляционное отверстие — в верхней части;
• слив — в нижней части.

Подающий патрубок соединяет гидростретчер с подающими трубами системы, а обратный патрубок — с обратным трубопроводом. Воздухоотводчик устраняет избыток воздуха, который регулярно скапливается в верхней зоне HydroSplitter во время работы системы отопления. Отвод может быть автоматическим или механическим — в виде клапана Маевского. А слив необходим для систематического удаления грязевых отложений, которые скапливаются на дне устройства. Внутри устройства нет никаких нагревательных элементов или катушек — трубка пуста.

Назначение и принцип работы

Нагреватель «горячей воды» необходим в разветвленных системах с несколькими насосами. Он обеспечивает необходимый расход теплоносителя для всех насосов, независимо от их мощности. Другими словами, он обеспечивает гидравлическую развязку насосов в системе отопления. По этой причине его также называют гидравлическим сепаратором или гидравлическим разделителем.

Схема гидрострелки и ее место в системе отопления

Гидрострелка возводится, когда в системе предусмотрено несколько насосов: один на контурный котел, другие на отопительные контуры (радиаторы, вода теплого пола, косвенный нагрев бойлера). Их мощность выбирается таким образом, чтобы насос котла мог перекачивать немного больше теплоносителя (10-20%), чем требуется для остальной части системы.

Зачем нужен водяной насос для отопления? Давайте рассмотрим пример. В системе отопления с несколькими насосами они часто имеют разную производительность. Часто бывает так, что производительность одного насоса в несколько раз выше. Все насосы должны быть установлены рядом друг с другом — в коллекторном блоке, где они гидравлически соединены. Когда мощный насос включается на полную мощность, все остальные контуры остаются без охлаждающей жидкости. Это происходит постоянно. Чтобы избежать подобных ситуаций, в системе отопления устанавливается гидростат. Второй вариант — распределить насосы на большое расстояние.

Равномерное распределение тепла

Идеально сбалансированная система отопления означает равномерную температуру по всему дому, одинаковое давление во вторичных контурах и сбалансированную нагрузку на котел. В этом случае задача водонагревателя проста: он «распределяет» теплоноситель по нескольким контурам, в каждом из которых установлен циркуляционный насос. Регулируя его мощность и подачу охлаждающей жидкости, можно добиться равномерной температуры во всем доме.

Самое главное, что при таком распределении в доме не будет холодных контуров, потому что теплоноситель будет поступать в каждую трубу, а не только туда, где легче.

Балансировка по давлению

Дисбаланс в системе отопления может повлиять на стабильность работы системы. Для длинной цепи требуется одно давление, для короткой — другое. То же самое относится к напольному отоплению и бойлерам. Если бы в системе был один большой насос, обслуживающий все контуры одновременно, в некоторых местах возникла бы перегрузка — могли бы лопнуть трубы или выйти из строя теплообменник накопительного водонагревателя. Гидростатический распределитель распределит давление и позволит правильно сбалансировать все контуры.

Работа с несколькими котлами

Существуют системы отопления с двумя или даже тремя котлами (иногда больше). Такие решения позволяют отапливать достаточно большую площадь или использовать один из котлов в качестве резервного. Если используется параллельное, а не последовательное соединение, то это делается с помощью гидрострелки. В то же время он помогает нейтрализовать взаимодействие вторичных цепей друг с другом.

Гидрокомпрессор позволяет достичь баланса в системах отопления любой сложности. Два или три котла, пять или семь контуров — диапазон может варьироваться. Также раскрывается потенциал для расширения системы. Например, в будущем можно подключить еще один котел, полотенцесушитель или летнюю кухню с отдельным отопительным контуром. Все эти действия можно выполнять даже при работающем котле, не останавливая систему отопления и не оставляя здание отапливаемым.

Устройство гидрострелки отопления

Каскад — это вертикальный полый контейнер, изготовленный из труб большого диаметра (квадратный профиль трубы) с заглушками эллиптической формы на концах. Размер коллектора определяется мощностью (кВт) котла и зависит от количества и объема контуров.

Тяжелый металлический корпус установлен на подставках, чтобы не создавать линейных нагрузок на трубопровод. Компактные блоки крепятся к стене, размещаются на опорах.

Водонагреватель из нержавеющей стали.

Патрубок коллектора из нержавеющей стали присоединяется к системе отопления с помощью фланцев или резьбы.

Автоматический вентиляционный клапан расположен в самой высокой точке корпуса. Осадок удаляется через клапан или специальный клапан, который просверливается в дне.

Материалом для гидрострелки служит низкоуглеродистая или нержавеющая сталь, медь, полипропилен. Корпус защищен антикоррозийным составом и покрыт теплоизоляцией.

Обратите внимание! Полимерные модели используются в системе, обогреваемой котлом мощностью от 13 до 35 кВт. Гидросепараторы из полипропилена не используются для теплогенераторов, работающих на твердом топливе. Изготовление гидротрубы своими руками из полипропилена требует опыта и умения работать с профессиональными сантехническими и ручными электроинструментами.

Дополнительные функции гидрострелок

Более продвинутые модели сочетают в себе функции сепаратора, регулятора температуры и сепаратора. Клапан регулятора температуры обеспечивает градиент температуры во вторичных контурах. Извлечение растворенного кислорода из теплоносителя снижает риск эрозии внутренних поверхностей оборудования. Удаление взвешенных частиц из потока продлевает срок службы рабочего колеса и подшипников циркуляционного насоса.

На фотографии показан вид в поперечном сечении модели гидростресса для нагрева:

Вид поперечного сечения водонагревателя.

Горизонтальные перфорированные перегородки делят внутренний объем пополам. Потоки подачи и возврата встречаются в нулевой точке и движутся в разных направлениях без создания дополнительного сопротивления.

В верхней части, в зоне высоких температур, находятся пористые вертикальные дегазационные пластины. Шламонакопитель и магнитный котел (магниевый анод) расположены в нижней части корпуса.

Опции гидрокомпрессора включают манометр, датчик температуры, термостатический клапан и кабель для подачи в систему при запуске. Сложные устройства требуют настройки, регулярного осмотра и технического обслуживания.

   
Принцип работы коллектора со стояком для 3 отопительных контуров.

Режимы работы

Теоретически существует три возможных режима работы системы отопления с гидростатическим коллектором. Они показаны на рисунке ниже. Первый — когда насос котла перекачивает ровно столько хладагента, сколько требуется всей системе отопления. Это идеальная ситуация, которая редко встречается в реальной жизни. Мы объясним почему. Современная система отопления регулирует свою работу в зависимости от температуры теплоносителя или температуры в помещении. Представим, что все рассчитано идеально, клапаны отрегулированы и после регулировки достигнуто равенство. Но через некоторое время рабочие параметры котла или одного из отопительных контуров изменятся. Оборудование подстроится под ситуацию, и выравнивание выходного сигнала будет прервано. Поэтому этот режим может длиться несколько минут (или даже меньше).

Возможные режимы работы коллекторной системы отопления.

Второй режим работы гидростатического коллектора возникает, когда расход контуров отопления превышает производительность котлового насоса (средний рисунок). Эта ситуация опасна для системы, и ее нельзя избегать. Это возможно в случае неправильного выбора насоса. Точнее, насос котла имеет слишком низкую производительность. В этом случае обратный поток будет вводиться в контуры вместе с нагретой водой из бойлера для обеспечения требуемого расхода. Это означает, что при температуре на выходе из котла, например, 80°C, контуры заполняются, например, 65°C после забора холодной воды (фактическая температура зависит от дефицита потока). После прохождения через охладители температура теплоносителя снижается на 20-25 °C. Это означает, что температура теплоносителя, поступающего в котел, в лучшем случае составит 45°C. По сравнению с мощностью 80°C, температурная дельта слишком высока для обычного (неконденсирующегося) котла. Такой режим работы не является нормальным, и котел быстро выйдет из строя.

Третий режим работы — когда насос котла подает больше теплоносителя, чем требуется отопительным контурам (правый рисунок). В этом случае часть нагретого теплоносителя вернется в котел. Это приводит к повышению температуры поступающего теплоносителя, который работает при более низкой температуре. Это нормальный режим работы гидростатической системы отопления.

Как работает гидрострелка

Основная суть работы гидростатического расширительного клапана заключается в распределении потока теплоносителя по отдельным контурам системы отопления. Устройство может работать по трем схемам.

• Схема №1: Теплоноситель поступает непосредственно из отопительного котла в систему отопления, затем насосы распределяют его между контурами, и через устройство Hydro он поступает обратно в котел. Расход теплоносителя через котел и через систему отопления в этом случае одинаков.
• Принципиальная схема № 2: Теплоноситель поступает из обратного потока в подающий поток через водяной змеевик. Это происходит в том случае, если используется котел с низкой мощностью и небольшим расходом. Он предполагает, что расход через систему отопления выше, чем у отопительного котла.

Это негативно влияет на срок службы котла, а также на циркуляционные свойства теплоносителя, поэтому такой тип работы системы недопустим.

• Система 3: Теплоноситель протекает в небольшом объеме от подачи к обратке через водонагреватель. Обратный поток в котел нагревается, что повышает эффективность работы котла. Эта схема предполагает, что тепловой поток через котел больше, чем через систему отопления.

Зачем нужна гидрострелка

Основная задача этого устройства — стабилизировать работу системы отопления с несколькими контурами одновременно. Если в доме более одного этажа и на каждом из них установлены радиаторы и теплые полы, а вода нагревается от котла, можно смело говорить о повышенном потоке теплоносителя. При такой высокой производительности системы неизбежны высокие динамические давления и проблемы с расходом теплоносителя, что может привести к разбалансировке системы. Чтобы избежать проблем, важно разделить систему отопления и котел, а также нейтрализовать динамическое взаимодействие контуров друг с другом — именно здесь на помощь приходит специальный гидростатический коллектор.

Поэтому следующие ситуации неизбежны без водоотделителя:

1. Один настенный котел обслуживает разветвленную систему с большим расходом.
2. Два настенных котла обслуживают одну разветвленную систему комбинированных котлов.
3. Два напольных и настенных котла одновременно обслуживают большую систему.

Преимущества гидростретчера включают.

• Избежание взаимного влияния различных отопительных контуров;
• Выравнивание гидродинамического баланса в системе;
• Возможность подключения к системе дополнительных нагревательных элементов без негативных последствий;

Как выбрать гидрострелку

Чтобы выбрать гидростатический коллектор, необходимо знать его тип и основные функциональные параметры системы отопления, для которой он приобретается.

Существует несколько типов гидростатических коллекторов:

• по типу поперечного сечения — круглые и квадратные;
• количество входных и обратных патрубков — агрегаты с четырьмя, шестью или восемью входами/выходами;
• по объему;
• по способу подачи и отвода охлаждающей жидкости;
• положение шарнира — с размещением на одной оси или поочередно.

Подсказка. Специалисты рекомендуют приобретать гидравлические патрубки с манометрами — они позволят вам контролировать давление в системе отопления.

Прежде чем отправиться в магазин, необходимо рассчитать два наиболее важных параметра для работы вашей системы отопления:

• мощность — сумма тепловой мощности абсолютно всех контуров;
• Объем теплоносителя, прокачиваемого через систему.

Имея на руках данные, сравните их с рабочими параметрами оцениваемых вами гидропотоков — всю техническую информацию о коллекторах вы найдете в прилагаемых технических паспортах.

Как сделать гидрострелку

Если вы не хотите тратить деньги на каскад, вы можете попробовать сделать его самостоятельно. Самое главное здесь — правильно выполнить некоторые расчеты и иметь навыки газо- или электросварки.

Сначала определите оптимальные размеры водораспределительной трубы:

• внутренний диаметр: разделить сумму мощностей всех отопительных котлов в кВт на разницу температур между подачей и обраткой, извлечь квадратный корень из полученного параметра, а затем умножить последнее значение на 49;
• высота: умножьте внутренний диаметр на шесть.
• расстояние: умножьте внутренний диаметр на два.

Начертите чертеж будущего водонагревателя, используя рассчитанные данные. Затем подготовьте круглую или квадратную стальную трубу, соответствующую расчетным значениям, и приварите к ней необходимое количество резьбовых соединений.

Подсказка. Не рекомендуется делать гидропровод из полипропилена — полимеры могут не выдержать повышенных температур подачи от котла отопления, что приведет к быстрому выходу из строя.

Как видите, если в доме сложная система отопления, обслуживающая большие площади, без гидрострелки ей не обойтись. К счастью, даже несмотря на сложный принцип работы и множество задач, это устройство довольно простое конструктивно, поэтому его вполне реально собрать своими руками. Поэтому у вас всегда есть выбор: либо купить водомет, либо довериться собственным навыкам.

Когда необходимо применять гидрострелку: видео

Гидрострелка: фото

Специфика конструкции гидравлического разделителя

Как видно из вышесказанного, конструкция гидравлического сепаратора довольно несложна. Однако он должен следовать определенным правилам.

В специализированных магазинах продается множество предложений различных размеров и конфигураций, поэтому вы можете выбрать модель, наиболее соответствующую параметрам вашей существующей или планируемой системы отопления. Часто встречаются оригинальные модели, которые по своей конструкции сочетают в себе гидроразделитель и коллектор для подключения контуров. Иногда можно встретить коллекторы гидросистемы с необычной конфигурацией звезды.

Однако если вы посмотрите на стоимость этих изделий, то наверняка задумаетесь о возможности самостоятельного изготовления. Действительно, сборка гидростатического коллектора не должна быть слишком сложной для домовладельца, знакомого с сантехническими и сварочными работами. Самое главное — придерживаться рекомендуемых размеров, которые обеспечат оптимальную функциональность устройства.

Классическая схема гидравлического сепаратора основана на «принципе трех диаметров». Это показано на рисунке.

Считается, что «ступенька вниз» на стороне подачи будет способствовать лучшему разделению газа, а «ступенька вверх» на стороне возврата будет более эффективно отделять твердые частицы.

Расчет диаметра водонагревателя D будет описан в следующем разделе данной публикации. Между тем, стоит отметить, что это соотношение диаметров выбрано не случайно. Одна из главных задач — обеспечить вертикальную скорость потока 0,1 ÷ 0,2 м/с, не более. Почему это необходимо:

• Минимальная скорость обеспечивает максимальную очистку охлаждающей жидкости от отложений и способствует лучшему разделению воздуха.
• Низкая скорость обеспечивает наилучшее качество естественной конвекции горячего теплоносителя с подачи и охлажденного теплоносителя с обратки. Это создает определенную градацию температур на высоте — аналогичную функцию часто выполняет коллектор с разными температурными головками — отдельно для высокотемпературных контуров (радиаторы или котел) и низкотемпературных контуров («теплый пол»). Такой подход снижает нагрузку на оборудование термостатического контроля и повышает общую эффективность каждого контура и всей системы в целом.

Следует сказать, что вертикальное расположение водонагревателя, хотя и считается «классическим», отнюдь не является догмой. Если функция разделения воздуха и сбора твердых частиц из теплоносителя не принимается во внимание, может быть принята и горизонтальная версия, в зависимости от конкретной трубной разводки системы отопления. Более того, даже расположение соединений подающего и обратного трубопроводов котла и отопительных контуров может быть различным. Некоторые примеры показаны на диаграмме ниже.

Такое расположение гидравлического сепаратора означает, что минимизация скорости потока в сепараторе не требуется — нет необходимости в сепарации осадков, а смешивание происходит в результате противотока из первичного контура котла и контура отопления. В результате при проектировании можно использовать трубы меньшего диаметра. Однако необходимо создать условия для обеспечения хорошего смешивания. Для этого подающий и обратный трубопроводы каждого контура должны находиться на расстоянии не менее четырехкратного диаметра d друг от друга, причем расстояние между ними должно составлять не менее 200 мм для всех диаметров труб.

Гидрополоса не всегда должна представлять собой сварную стальную конструкцию. Есть много примеров, когда мастера делают их из медных труб или даже полипропилена — такое устройство вообще будет недорогим. Однако, если используется пластик, температура в системе сепарации не должна превышать максимум 70 °C.

Могут быть найдены совершенно неожиданные решения. Например, гидравлический сепаратор изготовлен из труб малого диаметра, что придает ему решетчатый вид. При таком подходе может быть достаточно полипропиленовых или даже металлопластиковых труб Ø 32 мм.

Методы расчета гидрострелки в системе отопления частного дома

Как самостоятельно рассчитать гидрострелку в системе отопления частного дома? Вы можете рассчитать необходимые размеры по формулам или подобрать диаметр с помощью «правила 3D».

• Формула определяет диаметр (D) в зависимости от максимальной пропускной способности гидроразделителя (расчет согласно паспорту котла):
• Формула определяет диаметр гидравлического разделителя в зависимости от мощности теплогенератора. ΔT разница температур подачи и обратки — 10°C:
• Диаметр соединения с гидравлическим возвратным или распределительным коллектором:

Символ	Интерпретация символов	Единица измерения
D	Диаметр корпуса гидрораспределителя	мм
d	Диаметр сиденья	мм
P	Максимальная мощность котла (данные заводской таблички котла)	кВт
G	Максимальный расход (пропускная способность, скорость потока) через коллектор в час	м3/ч
π	Постоянная величина (3.14)
ω	Максимальная вертикальная скорость теплоносителя через коллектор (0,2)	м/с
ΔT	Разница температур между подачей и возвратом (данные заводской таблички котла)	°C
C	Теплоемкость воды (относительная единица)	Вт/(кг°C)
V	Скорость теплоносителя во вторичном контуре	м/с
Q	Максимальный расход в контуре потребителя	м3/ч

Примечание: Формулы, используемые для расчета гидравлического разделителя для отопления, получены эмпирическим путем. Диаметр входного отверстия дымохода соответствует диаметру выходного отверстия котла.

• Определение параметров гидросепаратора практическим методом:

Примерный размер для небольших коллекторов выбирается в зависимости от диаметра входных (выходных) патрубков. Расстояние между патрубками должно быть не менее чем в 10 раз больше диаметра патрубка. Высота корпуса значительно превышает диаметр.

Локтевое расположение гидропотока для отопления используется при выборе установок больших размеров. В соответствии с «правилом 3d», диаметр корпуса в три раза больше диаметра патрубка. Расстояние между 3d определяет пропорции дизайна.

Определение размеров гидросистемы в соответствии с «правилом 3d».

• Расположите арматуру ответвлений в соответствии с высотой распределительной колонки:

Если в установке не предусмотрен коллектор, количество кранов в коллекторе увеличивается. Трубопровод, соединяющий первый (котловой) контур с водяным коллектором, распределен по высоте. Этот метод позволяет регулировать градиент температуры во времени. Это необходимо для правильного выбора охлаждающей жидкости через вторичные контуры.

Подключение отопительных контуров к котельной системе.

Расчет стандартного гидравлического разделителя

Имеющиеся в продаже гидравлические сепараторы рассчитаны на определенную мощность системы отопления. Но если вы решили сделать этот простой проект самостоятельно, важно рассчитать основные параметры — минимальный диаметр самого водоразборного устройства и диаметры подводящих труб. Затем, следуя представленным выше схемам, будет легко сделать свой собственный рисунок.

Ниже будут представлены два варианта расчета «классического» водоотделителя вертикального типа.

Расчет от мощности системы отопления

Существует универсальная формула, которая описывает зависимость расхода воды от общей потребности в тепле, теплоемкости теплоносителя и разницы температур между подающей и обратной трубами

Q = W / (s × Δt)

Q — скорость потока, л/ч;

W — мощность системы отопления, кВт

s — тепловая мощность теплоносителя (для воды — 4,19 кДж/кг× °C или 1,164 Вт×ч/кг× °C или 1,16 кВт/м³× °C)

Δt — разница температур между подачей и обраткой, °C.

В то же время скорость потока при протекании жидкости через трубу равна:

Q = S × V

S — площадь поперечного сечения трубы, м²;

V — скорость потока, м/с.

S = Q / V = W / (s × Δt × V)

Эмпирически доказано, что для оптимального перемешивания в гидравлическом сепараторе, для хорошего отделения воздуха и осаждения осадка, скорость в сепараторе должна быть не более 0,1 — 0,2 м/с. Поскольку был выбран один час, умножьте на 3600 секунд. Получается 360 — 720 м/ч. Можно принять среднее значение 540 м/час.

Если расчеты ведутся для воды, то для упрощения формулы можно ввести одновременно несколько начальных значений

S = W / (1,16 × Δt × 540) = W / (626 × Δt)

После определения площади поперечного сечения можно легко определить необходимый диаметр, используя формулу для площади круга.

D = √ (4×S/π) = 2 × √ (S/π)

Подставьте значения:

D = 2 × √ (W / (626 × Δt × π)) = 2 × √ (W / (1966 × Δt)) = 2 × 0,02255 × √(W / (1966 × Δt))

= 0,0451 × √(Вт/Δt)

Поскольку значение будет в метрах, что не очень удобно, его можно перевести непосредственно в миллиметры, умножив на 1000.

В этом случае формула будет выглядеть следующим образом:

• D = 45,1 √(Вт/Δt) — для скорости потока 0,15 м/с в поперечной трубе.

Верхний и нижний пределы допустимой скорости потока также могут быть рассчитаны простым способом:

• D = 55,2 √(Вт/Δt) — для скорости 0,1 м/с;
• D = 39,1 √(Вт/Δt) для скорости 0,2 м/с.

Определив диаметр поперечного сечения воды, можно легко рассчитать диаметры входов и выходов.

Калькулятор, встроенный ниже, поможет вам быстро выполнить расчеты:

Расчет параметров гидрострелки на основании производительности насосов

Существует и другой способ определения необходимых минимальных размеров гидравлического разделителя. Для расчета берутся значения производительности насосов котлового контура, всех контуров отопления и, по возможности, всех контуров горячего водоснабжения.

Как видно из описания принципа работы гидрострелки, ее основная задача — не перегружать насосное оборудование котельной системы, одновременно обеспечивая правильный расход холодоносителя во всех контурах отопления. На практике это означает, что суммарная производительность всех насосных агрегатов всегда больше, чем производительность насоса, который циркулирует непосредственно в котле.

В сценарии «пик», когда все насосы во всех контурах включаются одновременно, общая производительность через водяной коллектор равна разнице:

Q = ∑Qот. — Qcot.

∑Qot. — суммарная производительность всех насосов отопительных контуров и, при наличии, промежуточного нагревателя, м³/ч

Qcot. — это производительность циркуляционного насоса в контуре малого отопительного котла. м³/ч.

Давайте вернемся к формулам, которые мы видели выше.

S = W / (s × Δt × V)

Мощность, как уже было показано выше, равна:

W = Q × s × Δt

Таким образом,

S = (Q × s × Δt) / (s × Δt × V) = Q / V

Из этого мало что остается для определения диаметра:

D = √ (4×S/π) = 2 × √ (Q /(π × V)) = 2 × √ ((∑Qот. — Qкот.) / (π × V))

Узнать данные заводской таблички установленного или планируемого к установке насосного оборудования несложно. Единственное, о чем следует помнить при расчетах, это о том, что значение производительности необходимо свести к одному значению — м³/ч, а расход через гидропровод — к м/ч. Полученный результат следует перевести в миллиметры, умножив на 1000.

Можно упростить формулу, введя константы и рекомендуемые потоки, как в первом расчете. Полученные выражения выглядят следующим образом:

Для вертикальной скорости потока:

• 0,1 м/с: D = 59,5 × √ (∑ Qот. — Qкот.).
• 0,15 м/с: D = 48,6 × √ (∑ Qt. — Qcot.)
• 0,2 м/с: D = 42,1 × √ (∑ Qd. — Qcot.).

Совмещение коллектора отопления с гидрострелкой

Небольшие дома отапливаются котлом со встроенным насосом. Вторичные контуры подключаются к котлу через гидроколлектор. Независимые отопительные контуры в домах с большой площадью (более 150 м2) подключаются через нагревательный резистор, так как трубная разводка была бы громоздкой.

Коллектор устанавливается за коллектором. Устройство состоит из двух независимых частей, соединенных поперечинами. Количество вторичных контуров определяется количеством поворотных пар.

Коллекторный коллектор облегчает эксплуатацию и обслуживание. Запорная и регулирующая арматура для системы отопления дома расположена в одном месте. Увеличенный диаметр коллектора обеспечивает равномерный поток между различными контурами.

Использование гидропровода защитит котел от теплового удара.

Коллектор и копланарный коллектор образуют гидравлический модуль. Компактное устройство подходит для работы в стесненных условиях в небольших котельных.

Для соединения звездой предусмотрены гнезда:

• Контур напольного отопления низкого давления подключается снизу;
• контур охладителя высокого давления сверху;
• теплообменник на стороне, противоположной водонагревателю.

На рисунке показан гидрораспределитель с коллектором. Конструктивная схема учитывает установку балансировочных клапанов между подающим и обратным коллекторами:

Схема гидрораспределителя с коллектором.

Балансировочный клапан обеспечивает максимальный расход и напор на дальнем конце коллектора. Балансировка уменьшает неадекватное дросселирование потока и позволяет достичь расчетного расхода.

Примечание: Автономная система отопления относится к системам, работающим с высокотемпературной средой под давлением (в том числе гидроколлектор для отопления частного дома).

Сделать гидросистему отопления своими руками может специалист, обладающий достаточными знаниями в области теплотехники, опытом и навыками (электрогазосварка, слесарные работы, работа с ручным электроинструментом). На многочисленных сайтах можно найти пошаговые инструкции о том, как сделать гидрострелку для отопления, видео также может помочь в этом процессе.

Размеры нагревательного коллектора гидрострелки.

Теоретические знания помогут составить схемы и чертежи коллекторов гидропотока отопления, сделать индивидуальный заказ оборудования в специализированной организации, контролировать работу подрядчика. Опасно доверять непрофессионалам выполнение критических элементов системы отопления. Важно помнить, что оборудование, поврежденное по вине владельца, не может быть отремонтировано или возвращено по гарантии.

Гидрострелка – когда нужно устанавливать гидроразделитель, и как его подключить

Гидравлический сепаратор чаще называют гидрострейнером. Он настолько прост, что при его использовании не должно возникать никаких вопросов. Ответ на вопрос — зачем нужно такое устройство — можно получить, просто взглянув на него.

Гидрострелка — это не длинная труба относительно большого диаметра, с ответвлениями меньшего диаметра, она похожа на вытянутую бочку.

Очевидно, что вам нужен гидрострелка для выравнивания давления во всех подключенных к ней трубах. Действительно, если соединить подающий и обратный трубопроводы с этим куском толстой трубы, давление в них сразу же выровняется, поскольку гидравлическое сопротивление агрегата незначительно, специалисты называют его «нулевым».

Но каково его практическое применение? В каких случаях необходимо выравнивать давление между подачей и возвратом?

Давайте подробнее рассмотрим, как используется гидрострелка и что нужно учитывать в системе отопления, чтобы решить, нужна ли она или нет. Но сначала нужно понять другое — почему существует так много толкований и рекомендаций по установке такого простого устройства? Оно происходит от доллара США, или $.

Когда и при каких условиях нужно ставить гидрострелку?

Ограничение необходимости включения такого устройства как гидрострелка в систему отопления в котельной рассматривается индивидуально и зависит от ряда условий — мощности насосов, их взаимодействия, общей мощности системы, наличия дополнительных котлов, используемых в связке в осн.ф.

Профессиональные инженеры рекомендуют включать гидростат в систему отопления, если количество котлов больше одного, а количество насосов больше трех. В противном случае в этом нет необходимости. Это не причинит никакого вреда, но добавит дополнительную сложность в общую установку.

Поэтому он подходит только для больших, разветвленных установок, например, в многоквартирных домах или больших загородных домах с большим количеством хозяйственных построек. Особенно если насосов всего один или два, это просто пустая трата денег и ресурсов.

Для чего нужен гидравлический разделитель в системе отопления

Чтобы понять назначение гидростатического сепаратора, давайте вспомним, как вообще работает автономная система отопления.

• Простейшая картина системы отопления под давлением показана здесь.

Схема очень упрощена. Поэтому на нем не показаны расширительный бак и компоненты группы безопасности, просто для «упрощения» картины.

К — котел, обеспечивает нагрев теплоносителя.

N1 — циркуляционный насос, который перемещает охлаждающую жидкость по трубам подачи (красные линии) и возврата (синие линии). Насос может быть установлен на трубе или встроен в конструкцию котла — это особенно характерно для настенных моделей.

Радиаторы отопления (RH) устанавливаются на замкнутый трубопроводный контур для обеспечения теплообмена — тепловая энергия теплоносителя передается в помещения дома.

Если циркуляционный насос правильно подобран по производительности и напору в простейшей одноконтурной системе отопления, то его может быть вполне достаточно для единичного случая и, казалось бы, нет особой необходимости в дополнительном оборудовании. Комментарий на эту тему будет дан позднее.

Циркуляционные насосы — неотъемлемая часть системы отопления

Хотя существуют схемы с естественной циркуляцией хладагента, все же следует установить циркуляционный насос — это значительно повысит эффективность вашей системы отопления. Как выбрать циркуляционный насос для отопления, как рассчитать оптимальные параметры устройства — в специальной публикации нашего портала.

• Для небольшого дома такой простой схемы может быть вполне достаточно. Однако в больших зданиях часто необходимо использовать несколько отопительных контуров. Давайте немного усложним задачу.

На этой схеме видно, что насос обеспечивает движение охлаждающей жидкости через коллектор (Cl), откуда она распределяется по нескольким различным контурам. Это могут быть:

— Один или несколько высокотемпературных контуров с обычными радиаторами или конвекторами (RO).

— Водяной теплый пол (WFH), для которого температура теплоносителя уже должна быть значительно ниже, а значит, в дело вступают специальные термостатические устройства. Разумная длина контуров напольного отопления также обычно во много раз превышает обычную разводку радиаторов.

— Система внутреннего горячего водоснабжения с установкой косвенного водонагревателя (IHP). Здесь — совершенно особые требования к контуру теплоносителя, так как обычно изменение расхода теплоносителя, протекающего через котел, регулирует температуру нагрева горячей воды.

Справится ли наш единственный насос с такой нагрузкой, с таким расходом охлаждающей жидкости? Скорее всего, нет. Конечно, существуют модели с высокой производительностью, высокой мощностью, высоким напором, но возможности самого котла не безграничны. Его теплообменник и внутренние трубы рассчитаны на определенную производительность и создаваемое давление, и завышать эти значения — не стоит, так как это может привести к выходу из строя дорогостоящей котельной установки.

Да и сам насос, если он постоянно работает на пределе своих возможностей, снабжая охлаждающей жидкостью все контуры разветвленной системы, вряд ли прослужит долго. Не говоря уже о повышенном шуме мощного оборудования и значительном энергопотреблении.

• Как решение — установить для каждого контура свой циркуляционный насос, рассчитанный в соответствии с параметрами обслуживаемой им «подсистемы».

Работа нескольких насосов требует обязательной координации, иначе система не будет устойчивой

Таким образом, каждый контур имеет свой собственный насос. Проблема решена? К сожалению, это не так — она просто перешла в «другую плоскость» и даже стала хуже!

Для стабильной работы такой системы необходимы очень точные расчеты насосного оборудования. Но даже это вряд ли позволит сбалансировать столь сложную схему. Насосы обычно связаны с системами термостатического контроля каждого контура, что означает, что их фактические, в любой момент времени, рабочие характеристики являются переменной величиной. Одна цепь временно приостанавливает свою работу, а другая, наоборот, включается. Не исключено, что все насосы работают одновременно или, наоборот, временно не работают. Циркуляция в одном контуре может создать инертное, «паразитное» движение теплоносителя во втором контуре, где оно в данный момент не требуется — и так далее, вариантов множество.

Результатом часто становится недопустимый перегрев теплых полов, неравномерный обогрев разных помещений, «забивание» контуров и другие негативные явления, сводящие на нет усилия владельцев по созданию высокоэффективной системы.

И хуже всего в этом случае насосы, установленные рядом с котлом — вся нестабильность параметров системы в первую очередь сказывается на ее работе, а в конечном итоге — «раздерганный», не поддающийся тонкой настройке режим работы котла. А в больших домах нередко устанавливают два и более котлов в каскаде — управление такой системой обычно становится чрезвычайно сложной, даже невыполнимой задачей. Это приводит к быстрому износу дорогостоящего оборудования.

• Как выяснилось, решение простое — необходимо не только разделить всю гидросистему на оконечные контуры с помощью коллектора, но и предусмотреть отдельный контур котла.

Проблема балансировки решается путем установки гидравлического разделителя (гидрофильтра).

В этом заключается функция гидравлического разделителя. Это простое устройство устанавливается между котлом и коллектором.

Правильное полное название патрубка — гидравлический сепаратор. Причина, по которой он называется патрубком, вероятно, заключается в том, что он способен перенаправлять гидравлический поток теплоносителя, обеспечивая баланс всей системы.

Конструктивно этот элемент представляет собой полую круглую или прямоугольную трубу, заканчивающуюся с обоих концов, с двумя парами соединений — выходной трубой для подающей линии и входной трубой для обратной линии.

В принципе, образуются два взаимосвязанных, но по сути независимых контура: малый конус котла и большой, в котором находится коллектор со всеми ответвлениями к другим контурам. Каждый из этих двух контуров имеет свой расход и скорость жидкости, которые не оказывают существенного влияния на другой. Обычно Q1 является стабильным значением, так как насос котла всегда работает с одинаковой скоростью, Q2 изменяется по мере нагрева.

В основном, система разделена на малый котловой контур и большой котловой контур с теплообменниками.

Диаметр трубы подбирается таким образом, чтобы создать область пониженного гидравлического сопротивления, которое уравновешивает давление в малом контуре, независимо от того, работают рабочие контуры или нет. В целом это приводит к сбалансированной работе отдельных участков системы отопления, бесперебойной работе котельного оборудования и всей системы, не подверженной колебаниям давления и температуры.

Как работает гидравлический разделитель

В принципе, правильное функционирование сепаратора возможно тремя способами.

	Это идеальное, практически несбалансированное состояние системы. Напор, создаваемый насосом малого контура котла, равен суммарному напору всех отопительных контуров (Q1 = Q2). Температуры потока на входе и выходе равны (t1 = t3). Такая же ситуация и на обратных соединениях (t2 = t4). Вертикальное движение теплоносителя практически отсутствует. На практике такая ситуация, если и возникает, то очень редко, эпизодически, так как рабочие параметры отопительных контуров имеют тенденцию периодически меняться.
	Вторая ситуация. Общий расход контуров отопления превышает расход котлового насоса (Q1 < Q2). В основном, это можно охарактеризовать тем, что «спрос» на воду превышает то, что может «предложить» бойлер. Ситуация довольно распространена, когда одновременно задействовано несколько контуров. В этом случае создается вертикальный восходящий поток от обратного патрубка большого контура к подающему патрубку. Двигаясь вверх, вертикальный поток смешивается с горячим теплоносителем из котла. Температурный профиль: t1 > t3, t2 = t4.
	Ситуация диаметрально обратная — расход в малом контуре (номинально не изменяющийся) стал больше, чем суммарный в контурах отопления (Q1 > Q2). «Предложение» превысило «спрос» на теплоноситель. Типичные причины такой ситуации: — срабатывание термостатического устройства на отопительных контурах или на бойлере косвенного нагрева, временно прекращая подачу теплоносителя. — Временное полное отключение одного или нескольких контуров из-за отсутствия потребности в отоплении в некоторых помещениях. — Временное отключение цепей для проведения ремонтных или профилактических работ. — Запуск котельного оборудования для прогрева, с постепенным подключением рабочих контуров. Ничего критического не происходит — контур котла работает в основном сам по себе, перекачивая большую часть теплоносителя через небольшой контур. В самой гидростанции создается вертикальный нисходящий поток от подачи к возврату. Температурное поведение: t1 = t3, t2 > t4. Этот режим работы позволяет температуре обратки быстро достичь порога отключения котла, что приводит к эффективному использованию топлива.

Гидравлический сепаратор может выполнять и ряд других полезных функций.

• Прежде всего — обещанный комментарий о том, что система отопления не является самым разветвленным типом. Гидравлический разделитель может стать полезным, а иногда даже обязательным элементом, если теплообменник котла изготовлен из чугуна.

Откуда берутся сложности

Сам водонагреватель, хотя и прост на вид, стоит не так уж дешево. Не в гараже, а в фирменном варианте — $250. А его использование влечет за собой и его пояс (фитинги, сливы, клапаны), который стоит менее 100 долларов. А с установкой всего этого вместе — целых 400 долларов. Это действительно не дешевый кусок трубы собственного производства компании.

Но этого недостаточно. Если простую систему, под соусом «установки полезного гидрострелки», превратить в сложную, и напичкать автоматикой (примерно как на схеме ниже), то есть вытащить под котел насосы 3-го контура (котел, радиаторы, теплый пол) и каждый снабдить своей насосной группой и подключить ее к фирменному коллектору с помощью этого устройства, и установить контроллер автоматики, то это может потянуть на целых $2500. Здесь мы попадаем в золотую жилу «установщиков радиаторов».

Так по какой цене его можно выбросить? Получается, что платить за это нечем, потому что в подавляющем большинстве случаев водонагреватель не нужен в системе отопления и не играет никакой особой роли. Он необходим только в действительно сложных системах отопления с несколькими магистральными контурами, снабженными собственными насосами.

Для того чтобы каждый контур не оказывал сильного влияния на соседний, параллельный ему, необходимо выровнять давление между подающей и обратной линиями. Затем используется гидростартер и все необходимые для его работы принадлежности.

Подробнее о том, зачем нужен гидростатический сепаратор и какова его роль, см. диаграммы.

Особенности применения гидрострелки

Рассмотрим схему системы отопления с несколькими насосами и двумя котлами.

От проточных (красных) радиаторов контура ответвления, контура теплого пола, бойлера циркуляционной воды (теплоноситель отопления нагревает воду для хозяйственных нужд), может быть контур для отопления других удаленных помещений — этажа, зимнего сада, гаража, сауны, другого дома …..

Теперь вы видите, что для этих контуров нужны разные насосы. Длины этих цепей и их сопротивления различны…. Включение мощного насоса в одном контуре изменит давление на границах параллельного контура, хотим мы этого или нет. Это может уменьшить количество охлаждающей жидкости, протекающей через соседний контур, остановить поток в нем или даже вызвать опрокидывание сопла. Эту ситуацию нужно как-то решать, как показано на схеме ниже.

Теперь подача и обратка соединены возле котла гидроструной. Это означает, что давление в обоих выравнивается, и влияние насосов в контурах на соседние контуры исключается. У нас стабильная система.

Вы увидите, что жидкость начнет циркулировать между подачей и обраткой. Он проходит из подачи в обратку, т.е. котел частично замкнут на себя. Разве это не вредно? Может ли вода течь в обратном направлении?

«Особенные свойства»

Гидростимулятору приписывают «чудодейственные» свойства в виде:
— «повышение эффективности работы котла»;
— «оптимизация работы насоса с увеличением срока службы»;
— «очистка системы от мусора»;
— «увеличение срока службы двигателя всей системы»;
— «нормализация работы гидравлического оборудования»;
— «оптимизация температуры коллекторов, со встроенным входным соединением с усовершенствованием всех компонентов системы и интегральных схем, для оптимального нагрева органических веществ инфракрасным облучением»;
— «снятие порчи с арендаторов», — и т.д.
Все это либо рекламные выдумки, не имеющие ничего общего с реальностью, либо реплики вольной интерпретации ранее сфабрикованной чепухи. Следование некоторым утверждениям может нанести вред системе. Гидравлический разделитель необходим только для выравнивания давлений между подачей и обраткой в сложных системах.

Нужна ли гидрострелка для конденсационного котла?

Поскольку конденсационные котлы предназначены для работы при низких температурах, а их теплообменники устойчивы к коррозии, для простой установки с одним бытовым котлом небольшой мощности — нет. Однако это не меняет того факта, что если ваша система попадает в список систем, где

Нужна ли гидрострелка для напольного котла?

Если речь идет о твердотопливном котле, особенно о котле с чугунным теплообменником, это обязательное условие. Это позволит сохранить змеевик целым и исключить риск повреждения холодной водой. В противном случае теплообменник начнет трескаться от теплового удара. Ответ на вопрос «нужен ли водонагреватель для твердотопливного котла» — «да».

Если речь идет о газовом котле, то он также необходим. Поскольку напольные газовые котлы обычно являются котлами большой мощности (свыше 50 кВт).

Нужна ли гидрострелка для настенного котла?

Если это одно- или двухконтурный котел, единственный в системе с радиаторным отоплением — нет. В однонасосной системе отопления просто нечего балансировать. Отсутствует риск разрушения теплообменника тепловым ударом благодаря низкому КПД, его модуляции, встроенной автоматике и полному прекращению нагрева даже при отключении насоса.

Что касается электрических котлов, то в них просто нет теплообменника в обычном понимании этого слова, а используются змеевиковые блоки. Электрические котлы чаще всего устанавливаются в современных блоках, где система отопления из-за своих размеров не может быть достаточно сложной.

Эта информация не является исчерпывающей и не учитывает всех нюансов в каждом конкретном случае. Если у вас есть вопрос по установке гидрострелки для планируемой системы отопления, свяжитесь с нами по телефону 067 246 7407. Специалисты Wintherm помогут грамотно провести проектирование, подбор оборудования, дизайн и монтаж систем отопления и водопровода.

Как подобрать параметры

Гидравлический разделитель выбирается с учетом максимально возможной скорости теплоносителя. Проблема в том, что при высокой скорости движения жидкости по трубам она начинает шуметь. Чтобы избежать этого эффекта, в качестве максимальной скорости принимается 0,2 м/с.

Необходимые параметры для сепаратора

По максимальному потоку теплоносителя

Чтобы рассчитать диаметр патрубка этим методом, достаточно знать максимальный расход, возможный в системе, и диаметр сопел. Вы знаете, какую трубу вы будете использовать для распределения. Максимальный расход, который может обеспечить котел, известен (он указан в технических характеристиках), а расход в контуры зависит от их размера/объема и определяется подбором циркуляционных насосов. Расход для всех контуров суммируется и сравнивается с производительностью насоса котла. Более высокое значение добавляется в формулу для расчета гидравлического объема сечения.

Формула для расчета диаметра распределителя потока для отопительного контура на основе максимального расхода теплоносителя

Приведем пример. Пусть максимальный расход в системе составляет 7,6 кубических метров в час. Стандартно, максимально допустимая скорость составляет 0,2 м/с, диаметр трубы — 6,3 см (2,5″ трубы). В этом случае мы получаем: 18,9 * √ 7,6/0,2 = 18,9 * √38 = 18,9 * 6,16 = 116,424 мм. После округления получаем, что диаметр гидропотока должен составлять 116 мм.

По максимальной мощности котла

Второй способ заключается в выборе гидрораспределителя в соответствии с максимальными размерами котла. Это приблизительная оценка, но ей можно доверять. Для этого необходима мощность котла и разница температур между подающей и обратной трубами.

Расчет профиля потока в зависимости от мощности котла

Расчет также несложен. Пусть максимальная мощность котла составляет 50 кВт, дельта температуры 10°C, диаметр трубы тот же — 6,3 см. Подставляя числа, получаем — 18,9 * √ 50 / 0,2 * 10 = 18,9 * √ 25 = 18,9 * 5 = 94,5 мм. После округления получаем диаметр 95 мм.

Как найти длину гидрострелки

Вы уже знаете диаметр каскада, но вам также необходимо знать его длину. Он выбирается в зависимости от диаметра соединяемых патрубков. Существует два типа перекрестных труб отопления — с патрубками, расположенными один напротив другого, и с чередующимися патрубками (расположенными со смещением одного относительно другого).

Определение длины гидрораспределителя из круглых труб

Расчет длины в этом случае прост — в первом случае она равна 12d, во втором 13d. Для систем среднего размера диаметр также может быть выбран в соответствии с ответвлениями — 3*d. Как видите, здесь нет ничего сложного. Вы можете рассчитать его самостоятельно.

Разделение гидравлических потоков

Гидравлический нагревательный конец часто называют гидравлическим сепаратором. Отсюда ясно, что эта система предназначена для внедрения в отопительные контуры.

Несколько контуров должны использоваться в отопительных контурах, напр:

• линии с радиаторными группами;
• система подогрева пола;
• горячее водоснабжение с помощью бойлера.

При отсутствии гидростатического коллектора для такой системы отопления необходимо либо тщательно просчитать конструкцию для каждого контура, либо оснастить каждый контур индивидуальным циркуляционным насосом.

Но даже в этих случаях нет уверенности, что можно достичь оптимального баланса.

Классические конструкции гидравлических сепараторов, основанные на круглых или прямоугольных трубах, можно считать таковыми. Простое, но эффективное решение, радикально меняющее состояние системы отопления с котлом

Решение этой проблемы простое. Все, что необходимо сделать, это установить в системе гидравлический разделитель — распределитель воды. Это позволит оптимально разделить все контуры в системе без риска потери воды в каждом контуре.

Название «гидростатический сепаратор» является «бытовым именем». Правильное название соответствует определению — «гидравлический сепаратор». С конструктивной точки зрения устройство выглядит как кусок обычной полой трубы (круглого, прямоугольного сечения).

Оба конца трубы заглушены металлическими сковородками, а на разных сторонах корпуса имеются впускные/выпускные отверстия (по паре с каждой стороны).

Натуральный тип изделия — это гидравлическая стрела, изготовленная из прямоугольной и круглой трубы. Оба варианта демонстрируют высокую эффективность. Однако гидротрубы на основе круглых труб по-прежнему считаются предпочтительным вариантом

Традиционно завершение монтажа системы отопления является началом следующего процесса — тестирования. Созданная гидротехническая конструкция заполняется водой (T = 5 — 15°C), после чего запускается отопительный котел.

Пока теплоноситель не нагреется до необходимой температуры (заданной программой котла), поток воды «разворачивается» насосом первичного контура. Насосы вторичного контура не подключены. Теплоноситель направляется по водяному контуру от горячей стороны к холодной (Q1 > Q2).

Если теплоноситель достигает заданной температуры, включаются вторичные контуры. Потоки в первичном и вторичном контурах выравниваются. В этих условиях (Q1 = Q2) гидравлическая система управления обратным потоком действует только как фильтр и воздухоотводчик.

Функциональная схема классического гидравлического рычага управления для трех различных режимов работы котла. Диаграмма наглядно показывает распределение тепловых потоков для различных режимов работы котельной системы

Если часть отопительной системы (например, контуры напольного отопления) достигает заданной точки прогрева, тепловой поток из вторичного контура временно отключается. Циркуляционный насос отключается автоматической системой управления, и поток воды перенаправляется с холодной стороны на горячую (Q1 < Q2) по гидропроводу.

Расчётные параметры гидрострелки

Основным опорным параметром для расчета является скорость теплоносителя в вертикальном сечении потока внутри водяного профиля. Обычно рекомендуемое значение составляет не более 0,1 м/с в одном из двух условий (Q1 = Q2 или Q1 < Q2).

Из низкого значения скорости следует вполне обоснованный вывод. При такой скорости примеси в текущей воде (ил, песок, известняк и т.д.) успевают осесть на дно гидротрубы. Низкая скорость также дает время для создания необходимого температурного напора.

Существует два конструктивных типа гидрораспределителей, которые обычно рассчитываются: 1 — на три диаметра; 2 — на чередующиеся стержни. Независимо от принятой методики, основные параметры расчета всегда типичны — это расход теплоносителя в контурах и параметр скорости

Низкий расход теплоносителя обеспечивает лучшее разделение воздуха и воды для последующего слива через вентиляционное отверстие системы гидравлической сепарации. В целом, стандартное значение было выбрано с учетом всех соответствующих факторов.

Для расчета часто используется так называемая методология трех диаметров и альтернативного стержня. Здесь окончательным параметром расчета является значение диаметра делителя.

На основе этого значения рассчитываются все остальные необходимые величины. Однако для того, чтобы узнать размер мембранного уплотнения, необходимы следующие данные:

• скорость первичного потока (Q1);
• скорость вторичного потока (Q2);
• Вертикальная скорость потока воды, протекающей через водоток (V).

По сути, эти данные всегда доступны для расчета.

Например, расход в первичном контуре составляет 50 л/мин. (из технических данных насоса 1). Расход во втором контуре составляет 100 л/мин. (из технических данных насоса 2). Значение диаметра коллектора рассчитывается по формуле:

Формула для расчета диаметра трубы гидравлического коллектора в зависимости от расхода теплоносителя (расход в соответствии с техническими данными насоса) и вертикального расхода

Где: Q — разница между расходами Q1 и Q2; V — вертикальная скорость потока внутри ветви (0,1 м/с), π — постоянная 3.14.

Между тем, диаметр гидравлического разделителя (условный) может быть выбран с помощью таблицы приблизительных стандартных значений.

Мощность котла, кВт	Впускной патрубок, мм	Диаметр патрубка, мм
70	32	100
40	25	80
25	20	65
15	15	50

Высота не является критичной для распределителя затрат на тепло. Фактически, труба может быть любой высоты, но с учетом уровней впускной/выпускной трубы.

Схемное решение по сдвигу патрубков

Классическая конструкция гидравлического сепаратора предполагает симметричное расположение патрубков один над другим. Но практикуется и несколько иная конструкция, в которой соединения ветвей расположены асимметрично. Каковы преимущества этого решения?

Конструкция гидравлического сепаратора, в котором заглушки вторичного контура слегка смещены относительно заглушек первичного контура. По мнению изобретателей (и подтвержденному на практике), этот вариант оказывается более производительным с точки зрения фильтрации частиц и разделения воздуха

Практическое применение асимметричных схем показывает, что в этом случае разделение воздуха происходит более эффективно и достигается лучшая фильтрация (седиментация) взвешенных частиц, присутствующих в теплоносителе.

Количество соединений на гидрострелке

Классическая компоновка определяет четырехтрубную систему конструкции гидравлического сепаратора. Следовательно, неизбежно возникает вопрос, можно ли увеличить количество входов/выходов. В принципе, такой подход к проектированию не исключается. Однако эффективность схемы снижается по мере увеличения количества входов/выходов.

Рассмотрим возможный вариант с большим количеством входов/выходов по сравнению с классической конструкцией и проанализируем работу системы гидравлического разделения для таких условий установки.

Схема многоканального распределителя теплового потока. Этот вариант позволяет обрабатывать системы большего объема, но если количество патрубков увеличивается более четырех, производительность всей системы резко падает

В этом случае тепловой поток Q1 полностью поглощается тепловым потоком Q2, для состояния системы, в котором скорости этих потоков фактически равны:

Q1=Q2.

В одном и том же состоянии системы тепловой поток Q3 примерно равен по температуре средним значениям Тср. протекающим по обратным линиям (Q6, Q7, Q8). В то же время на линиях от Q3 и Q4 наблюдается небольшая разница температур.

Если тепловой поток Q1 становится равным по тепловой составляющей с Q2+Q3, то распределение температурного напора отмечается следующей зависимостью:

T1=T2, T4=T5,

в то время как

T3= T1+T5/2.

Если тепловой поток Q1 становится равным сумме тепловых потоков Q2, Q3, Q4, то в этом состоянии все четыре температурных напора выравниваются (T1=T2=T3=T4).

Многоканальная сплит-система с четырьмя входами/четырьмя выходами довольно часто встречается на практике. Для работы бытовой системы отопления это решение вполне удовлетворительно с точки зрения параметров процесса и стабилизации котла

В установках с несколькими розетками (более четырех) следующие факторы оказывают негативное влияние на общую производительность устройства

• Естественная конвекция внутри гидравлического сепаратора уменьшается;
• уменьшается эффект естественного смешивания между притоком и возвратом;
• общая эффективность системы стремится к нулю.

Оказывается, что отклонение от классической схемы с увеличением числа труб многообразия почти полностью сводит на нет рабочее свойство, которым должно обладать многообразие Зирардова.

О сепарационных коллекторах

Наконец, давайте кратко коснемся темы многовыводных коллекторов, также известных как септок. По сути, это группа коллекторов, в которой подающий и обратный коллекторы соединены разделителем. Этот тип устройства чрезвычайно полезен при координации работы нескольких отопительных контуров с различными скоростями потока и температурами теплоносителя.

Вертикально установленный коллектор обеспечивает градиент температуры на выходах за счет смешивания порций греющей среды. Это позволяет напрямую подключить, например, водонагреватель косвенного нагрева, группу радиаторов и контур напольного отопления без смесительной группы: разница температур между соседними выходами септика будет естественным образом поддерживаться в пределах 10-15 °C, в зависимости от режима циркуляции. Следует, однако, иметь в виду, что этот эффект возможен только в том случае, если обратный патрубок генераторной секции находится над обратными патрубками потребителей.

В заключение можно дать важную рекомендацию. Для большинства бытовых систем отопления мощностью до 100 кВт гидравлический разделитель не требуется.

Гораздо лучше подобрать мощность циркуляционных насосов, отрегулировать их работу и соединить трубы байпасом, чтобы защитить котел от температурных скачков.

Если проектная или монтажная организация настаивает на установке гидрофоров, это решение должно быть обосновано технологически.

Схема обвязки с котлом

Для того чтобы понять, как работает гидрострелка в системе отопления с несколькими контурами, предлагаем проанализировать схему ее привязки к котлу, показанную ниже:

Теперь два коллектора соединены перемычкой, которая выравнивает давление в подающей и обратной линиях. Это гарантирует, что каждый контур получит столько охлаждающей жидкости, сколько необходимо.

Важно обеспечить одинаковый расход теплоносителя на стороне теплогенератора, иначе температура теплоносителя на стороне потребителя может стать неприемлемо низкой.

Диаграмма перекрестного потока (показана выше), которая очень популярна в интернете, показывает 3 режима работы:

• Общий расход теплоносителя на стороне потребителя и на стороне котла одинаков;
• отопительные ветки потребляют больше воды, чем расход на стороне котла;
• скорость потока в контуре со стороны теплогенератора выше.

На самом деле существует только один режим работы гидрострелки, он показан на схеме под № 3. Идеального режима (№ 1) достичь невозможно, так как гидравлическое сопротивление ветвей потребителей постоянно меняется в результате работы термостатов, и подобрать насосы с такой высокой степенью точности нереально. Невозможно следовать схеме № 2, поскольку в этом случае большая часть теплоносителя будет циркулировать на стороне потребителя.

Это приведет к снижению температуры в системе отопления, так как на стороне котла в гидропровод будет добавлено очень мало горячей воды. Для того чтобы повысить эту температуру, теплогенератор придется вывести на максимальную мощность, что не способствует стабильной работе всей системы. Остается вариант 3, при котором на коллекторы подается нужное количество воды требуемой температуры. Функция трехходовых клапанов заключается в снижении температуры в контурах.

В системе отопления трехходовой клапан выполняет только одну функцию: он создает зону нулевого давления, из которой любое количество потребителей может забирать теплоноситель. Самое главное — обеспечить требуемый расход на источнике тепла. Поэтому реальная мощность котлового насоса должна быть немного выше, чем сумма потребления всех потребителей. Все нюансы более подробно объяснены и показаны на видео:

Альтернативные режимы работы гидрострелки

Хотя только описанный выше метод является правильным способом эксплуатации гидростримера, следует помнить, что технически возможно использовать и альтернативные решения.

Один из них — когда котел работает в равновесном режиме, отдавая столько же тепла, сколько поступает в обратку. Но это состояние похоже на сферического коня в вакууме, поскольку полная идентичность значений Q1 (контур котла) и Q2 (контур потребителя) достигается очень редко и на очень короткое время. Поэтому серьезная эксплуатация в этом режиме невозможна.

Второй режим гидростатической работы опасен и его следует всячески избегать.

При этом котел отдает меньше тепла, чем нужно потребителю, и в этом случае часть тепла из обратки через теплоаккумулятор возвращается в потребление, что не очень хорошо ни для системы, ни для потребителя.

Недостатки очевидны — возврат в котел происходит с пониженными температурными показателями, то есть котел фактически охлаждается при приеме обратного теплоносителя, что запрещено всеми стандартами, ГОСТом и даже здравым смыслом, так как конечная мощность, отдаваемая в контур потребителя, становится меньше и желаемый результат не достигается.

Роль гидрострелки в современных отопительных системах

Чтобы объяснить, что такое ограничитель гидростатического зазора и какие функции он выполняет, давайте сначала рассмотрим особенности отдельных систем отопления.

Простой вариант

Простейший вариант системы отопления с циркуляционным насосом будет выглядеть примерно так.

Конечно, это сильно упрощенная диаграмма, поскольку многие компоненты сети (например, группа безопасности) просто не показаны, чтобы «скрасить» картину для пользователя. Поэтому на схеме в основном виден котел, через который нагревается рабочая жидкость. Вы также можете увидеть циркуляционный насос, через который движется жидкость в подающей (красной) и так называемой обратной трубе. Такой насос может быть установлен как в трубе, так и непосредственно в котле (последний вариант более характерен для агрегатов скрытого монтажа).

Если насос правильно подобран по давлению и производительности, его работы достаточно для одноконтурной системы — следовательно, нет необходимости в каком-либо другом вспомогательном оборудовании.

Более сложный вариант

Если площадь дома достаточно велика, то вышеупомянутой схемы для него явно будет недостаточно. В таких случаях одновременно работают несколько отопительных контуров, поэтому схема будет выглядеть несколько иначе.

Здесь мы видим, что рабочая жидкость закачивается в коллектор, а оттуда поступает в несколько отопительных контуров. Последние могут включать следующее.

1. Высокотемпературный контур (или несколько) с коллекторами или традиционными радиаторами.
2. Системы ГВС, оснащенные косвенным водонагревателем. Требования к расходу рабочей среды здесь особые, так как температура нагрева воды в большинстве случаев регулируется изменением расхода среды, протекающей через котел.
3. Полы с подогревом. Да, температура теплоносителя должна быть значительно ниже, поэтому используются специальные термостатические устройства. Тем более что контуры напольного отопления намного длиннее стандартной проводки.

Разумеется, один циркуляционный насос не справится с такой нагрузкой. Конечно, сегодня продаются модели с повышенной мощностью, способные создавать достаточно высокое давление, но стоит подумать и о самом радиаторе — его возможности, к сожалению, не безграничны. Проблема в том, что компоненты котла изначально рассчитаны на определенные значения давления и мощности. И превышать эти значения не следует, так как это чревато выходом из строя дорогостоящей системы отопления.

Купить или сделать своими руками?

Как мы уже говорили, готовый гидрострелка для отопления стоит немало — 200-300 долларов, в зависимости от производителя. Чтобы снизить стоимость, у вас может возникнуть соблазн сделать его самостоятельно. Если вы умеете сваривать, нет проблем — вы просто купите материалы и сделаете его. Однако вам необходимо учитывать следующие моменты:

• Резьба на коленах должна быть хорошо нарезана и симметрична.
• Стенки шпангоутов должны быть одинаковой толщины.

Качество самодельного продукта может быть «плохим».

Казалось бы, очевидные вещи. Но вы удивитесь, как трудно найти четыре нормальных колена с нормально выполненной резьбой. Далее, все сварные швы должны быть хорошего качества — система будет работать под давлением. Швы свариваются строго перпендикулярно поверхности, на правильном расстоянии. В целом, это не такая уж простая задача.

Если вы не умеете пользоваться сварочным аппаратом самостоятельно, вам придется найти подрядчика. Найти такую фирму нелегко: либо они просят за услуги дорого, либо качество работы, мягко говоря, «не очень». В целом, многие люди предпочитают покупать гидросистему, несмотря на значительную стоимость. Более того, в последние годы отечественные производители делают продукцию не хуже, и гораздо дешевле.

Как правильно подключить гидроразделитель

Самая простая схема подключения гидроштока в системе отопления выглядит следующим образом:

• Котел имеет два выхода для подачи и возврата теплоносителя.
• В проточной трубе установлен циркуляционный насос. Сразу после насоса устанавливается сепаратор, образующий небольшой отопительный контур. Насос обеспечивает бесперебойный поток жидкости в гидравлическом сепараторе.
• Участок трубы между стрелкой и обратным котлом разделяется путем установки обратного клапана в системе отопления для предотвращения рециркуляции.
• Трубопровод гидростатического котла, в случае сложных систем отопления, требует подключения коллекторов.

Движение воды в гидростатическом коллекторе происходит принудительно. Давление подается с помощью установленного циркуляционного насоса. В открытой системе отопления коллектор работать не будет.

Схема подключения и монтаж

Гидронический коллектор имеет схему подключения, которая так же проста, как и само устройство. Большинство нормативных документов касаются не столько подключения, сколько расчета мощности и расположения отводов. Тем не менее, знание всей этой информации позволит вам правильно установить его и убедиться, что выбранный вами водонагреватель подходит для установки в вашей конкретной системе отопления.

Прежде всего, следует помнить, что гидростатический коллектор будет работать только в системе отопления, находящейся под давлением. В системе должно быть как минимум два насоса: один в контуре генерации и как минимум один в контуре приема. В противном случае коллектор гидросистемы будет действовать как шунт с нулевым сопротивлением и тем самым вызовет короткое замыкание всей системы.

Примерная схема подключения гидроагрегата: 1 — котел отопления; 2 — группа безопасности котла; 3 — расширительный бак; 4 — циркуляционный насос; 5 — гидравлический разделитель; 6 — автоматический воздухоотводчик; 7 — запорные клапаны; 8 — сливной кран; 9 — контур № 1 бойлера косвенного нагрева; 10 — контур № 2 радиаторов отопления; 11 — электрический трехходовой клапан; 12 — контур № 3 теплого пола.

Другим аспектом является размер, диаметр и расположение водяных колонок. Как правило, диаметр колбы определяется наибольшим расчетным расходом в сети. Расход в генерирующей или потребляющей части системы отопления может быть принят за максимальный расход в соответствии с гидравлическим расчетом.

Зависимость диаметра делительной колбы от скорости потока описывается отношением скорости потока к скорости потока греющей среды через колбу. Последний параметр является постоянным и может изменяться в пределах от 0,1 до 0,25 м/с в зависимости от мощности котельной системы. Коэффициент, полученный при расчете вышеуказанного соотношения, необходимо умножить на поправочный коэффициент 18,8.

Диаметр соединительных шлейфов должен составлять 1/3 диаметра колбы. Впускные и выпускные отверстия расположены в верхней и нижней части колбы и на расстоянии, равном диаметру колбы. Выпускные патрубки расположены так, что их оси смещены относительно осей впускных патрубков на два собственных диаметра. По описанным формулам определяется общая высота корпуса гидростресса.

Гидростартер подключается к прямой и обратной магистралям котла или нескольких котлов. Разумеется, не должно быть сужения условного прохода в месте соединения с гидропотоком. Этот принцип делает необходимым использование труб с очень большим номинальным отверстием в трубопроводах котла и коллекторном соединении, что затрудняет оптимизацию компоновки котельной установки и увеличивает расход материала трубопроводов.

Схема изготовления гидрострелки с коллектором

Прежде чем купить гидрострелку или начать создавать ее своими руками, не помешает изучить строение этого элемента. Все очень просто: полая труба круглого или прямоугольного сечения оснащена с разных сторон несколькими ниппелями для подключения к отопительной сети. Обычно ниппели для подключения подачи расположены в верхней части трубы, а для подключения возврата — в нижней.

Внимание. Этот тип соединения действителен для вертикальной установки гидростатического коллектора. Однако его можно установить и горизонтально.

Наиболее распространенным решением для систем отопления является сборка гидростатического коллектора. Они продаются даже в виде одного комплекта и изготовлены из следующих материалов

• мягкая сталь
• нержавеющая сталь;
• полипропилен.

Существуют и более продвинутые модели, которые оснащены не только вентиляционным отверстием и штуцером для слива воды, но и рукавами для подключения контрольных устройств и датчиков, а также различными экранами и пластинами. Они используются для очистки теплоносителя и распределения потока. Такой гидропресс, устройство которого показано на рисунке, стоит прилично и требует периодического обслуживания:

Среди отечественных производителей принято изготавливать гидрораспределитель из металлической трубы, но в связи со значительной популярностью и дешевизной полипропилена эта тенденция меняется. В конце концов, даже компонент ППП с коллектором стоит немалых денег. Поэтому все больше людей предпочитают сделать полипропиленовый сепаратор в домашних условиях, а не покупать его в магазине. Для этого вам понадобится труба PPP нужного диаметра, тройники по количеству будущих патрубков и 2 заглушки.

Поскольку диаметр трубы для изготовления гидрострелки довольно большой, необходимо приобрести подходящую насадку для сварочного аппарата, а на процесс пайки следует выделить достаточное количество времени. В принципе, ничего сложного нет, тройники соединяются вместе с участками трубы, а на концы надеваются заглушки. Другое дело, что такой сепаратор может выглядеть не очень эстетично, да и эксплуатировать его можно не в каждой системе.

Дело в том, что твердотопливные теплогенераторы часто могут выходить на максимальный режим работы, когда температура воды близка к 90-95°C. Конечно, полипропилен выдержит, но в аварийной ситуации (например, при отключении электроэнергии) температура подачи может подскочить до 130 °С. Это связано с инерцией твердотопливных котлов, поэтому все трубопроводы к ним, включая гидропровод, должны быть металлическими. Иначе будут трагические последствия, как на картинке:

В чём плюсы и минусы использования гидроразделителя

Вопреки распространенному мнению, гидростатический сепаратор необходим для длительной бесперебойной работы системы отопления с несколькими контурами. Одной из главных особенностей и функций устройства является выравнивание давления между контурами.

Работа гидросепаратора в системе с естественной циркуляцией теоретически возможна, но теряет свое назначение. Основное применение — распределение закрытого типа с принудительным движением хладагента.

Преимущества гидрострелки в отопительной системе

Установка гидросистемы решает ряд проблем в системе отопления:

• Выравнивание давления в отопительных контурах. В системах с несколькими линиями подачи трудно добиться равномерной скорости циркуляции. Циркуляционные насосы имеют разную мощность и скорость. При одновременном включении всех отопительных контуров некоторые из них могут полностью прекратить работу из-за недостаточного давления.
  Попадая в гидроразделитель, давление теряется, параметры выравниваются, что приводит к равномерному распределению теплового потока. Регулировка гидростратора происходит автоматически по мере включения и выключения циркуляционного оборудования с помощью датчиков.
• Уменьшение разницы температур — гидравлический разделитель действует как первичный отопительный контур. Теплоноситель циркулирует через него до тех пор, пока не будет достигнута требуемая температура нагрева.
• Дополнительные функции — емкость служит в качестве отстойника, фильтра грубой очистки и вентиляционного отверстия.

Недостатки гидравлической стрелки

1. Первый и самый главный недостаток гидравлического разделителя заключается в том, что большинство его функций выполняют другие компоненты, уже установленные в системе. После подключения группы безопасности задача селекторного переключателя заключается только в выравнивании давления и температуры в подающей и обратной линиях.
2. 
   Вторым недостатком является повышенное сопротивление в контуре теплоносителя после установки гидравлического разделителя. Следствием установки модуля является снижение равномерности нагрева в трубопроводе, необходимость постоянного использования циркуляционного насоса. Без обеспечения давления в системе отопления котел перестает работать. Следовательно, система отопления становится энергозависимой и требует бесперебойного питания.
3. Высокая стоимость устройства — самые простые модули, будут стоить от 11 000 рублей. Для двухэтажного здания площадью около 200 м² необходимо приобрести бустер за 60-80 тысяч рублей. Гидравлический сепаратор для промышленного использования, будет стоить уже 125-250 тысяч рублей.

При этом существующая типовая коллекторная система показывает, что это в основном простое устройство без сложной функциональности, имеющее минимальное значение в системе отопления. Неудивительно, что довольно много отечественных потребителей отказываются от покупки фирменного устройства в пользу создания самодельных аналогов.

Существует несколько причин для покупки гидросепаратора: это требование гарантийного обслуживания для некоторых моделей котлов, многоконтурная система отопления сложного типа не будет работать без распределителя.

Видео: наглядная демонстрация работы гидрострелки в системе отопления

Дополнительные возможности и мифы

Есть мнение, что конструкция гидрострелки позволяет решать и такие задачи:

• Защита котла от теплового удара
• Повышает долговечность системы отопления
• Повышает эффективность работы котла

Однако независимые эксперты уверяют, что это всего лишь сказки об увеличении продаж.

В то же время есть еще дополнительные возможности, это дополнительная защита от загрязнения, вентиляция и защита котла от низкотемпературного возврата.