Гидрострелка: устройство и принцип работы

Отопление частного дома часто организовано работой двух насосов, обеспечивающих потребности конечных пользователей. Поэтому в такой схеме не обойтись без равномерного распределения теплового носителя, возможного благодаря установке специального оборудования – гидравлического разделителя (другое название – стрелка). Разберемся, зачем нужна гидрострелка, каким образом функционирует, как вычислить ее параметры, в чем специфика монтажа. Ее можно изготовить самому, а можно купить уже готовое оборудование, что заметно удобнее.

Гидрострелка и ее функции

Описание гидрострелки элементарно. Она представлена отрезком трубы круглой либо квадратной формы, к которому приварены переходники. Сама труба полая, иногда в нее помещаются 2 сетки: верхняя – для лучшего удаления пузырьков воздуха, нижняя – для фильтрации загрязнений. Это то, что находится внутри гидрострелки. В отопительной системе гидроразделитель устанавливается между котлом и контурами отопления, чаще всего в вертикальном положении (но может и в горизонтальном). Вверху ставится автоотводчик воздуха, внизу – запорный вентиль. Через него регулярно происходит слив грязной воды.

Для чего нужна гидрострелка? Самый главный аргумент – это поддержка безопасного функционирования отопительного котла. Гидравлический сепаратор служит обычным разделителем между контуром теплогенератора и вторичной цепью потребления, делая их независимыми друг от друга.

Правильный монтаж гидрострелки позволяет надежно защитить всю отопительную систему от случайных гидродинамических скачков, предотвратить досрочное изнашивание ее элементов, вызываемых твердыми примесями в теплоносителе. Зачем нужна гидрострелка еще? С ее использованием можно наладить экономичный и рациональный расход электроэнергии при распределении потоков рабочей жидкости на автономные ветви – контур котла и пользователя.

В чем заключаются функции гидрострелки в системах принудительной циркуляции:

• организация безопасных стабильных условий для эксплуатации тепловых агрегатов с мощностью от 50 кВт или оснащенных теплообменником из чугуна;

• создание ламинарного течения рабочей жидкости для сохранения термогидравлического баланса;

• уменьшение потерь тепла, давления и предотвращение снижения продуктивности работы в смежных контурах;

• поддержание температурного градиента в теплых полах, батареях и других вторичных потребителях;

• защита отопительного комплекса от тепловой перегрузки, уравнивание количества теплоносителя во всех контурах;

• увеличение КПД котла;

• предохранение от понижения объема теплоносителя в котельном контуре;

• исключение зависимости теплогенератора и приборов вторичных контуров от мощных насосов.

Кроме этого, анализируя, для чего нужна гидрострелка, стоит отметить общее улучшение производительности всей системы. Это возможно за счет понижения гидравлического сопротивления, отвода примесей и ликвидации воздушных пробок.

Устройство гидрострелки

Поговорим о конструкции сепаратора детальнее. Итак, это полая емкость из низкоуглеродистой стали, нержавейки, меди или полипропилена, запаянная на торцах. Для твердотопливных котлов подходят модели только из металла. Размеры гидрострелки зависят от производительности отопительного агрегата, а также числа и объема контуров. Конструкции различаются по массе, тяжелые оснащаются опорами-ножками и устанавливаются прямо на пол, более легкие крепятся на стену на кронштейны.

Устройство гидрострелки

К разделителю сваркой присоединены переходники (патрубки), которых не меньше 4 штук. Они подключаются к трубопроводу с помощью фланцевого или резьбового соединения. В зависимости от того, нужны ли удаление воздушных пузырьков и отсев осадка, что происходят внутри гидрострелки, выбирается ее положение. Если да, то разделитель ставится вертикально, в другом случае возможна горизонтальная установка, при которой не происходит конвекционное перемешивание потоков. 

Принцип работы гидрострелки

Функциональность гидросепаратора основана на распределении единого потока по независимым ответвлениям первичного и вторичного отопительных контуров. Как работает гидрострелка? Если ваш насос циркуляционного типа, установленный на котельном оборудовании, разгонит рабочую жидкость до 1 м/с, в гидроразделителе поток замедлится до 0,1 м/с.

Во время работы гидрострелки соблюдаются несколько условий:

• меняется объем, направленность потока;

• устраняются теплопотери;

• исключается гидросопротивление;

• происходит разделение контуров котла и более объемной цепочки потребителей – здесь функция гидрострелки обозначается как буферная;

• насосный агрегат работает отдельно для каждого контура, не дестабилизируя общий гидробаланс.

Если в системе отопления присутствуют несколько циркуляционных помп, то работа гидрострелки сводится к установлению корректного функционирования каждого контура. Это:

• отдельные ветки с отопительными батареями;

• теплый водяной пол;

• бойлер с косвенным нагревом;

• климатическое оборудование.

Схема работы гидрострелки

Например, применяются несколько насосов, различающихся мощностью. Обычно все насосное оборудование располагается в специальном помещении – коллекторе. Запуск самого мощного агрегата обязательно вызовет закачку всей рабочей жидкости, в результате чего остальные контуры будут лишены теплоносителя. Эта проблема легко решается монтажом гидроразделителя. В ином случае все насосы надо было бы устанавливать на значительном удалении друг от друга, что в обычном частном доме не слишком удобно.

В каких режимах и как работает гидрострелка? Теоретически их три:

1. Котельный насос накачивает то количество теплоносителя, которое потребляет система. Это в идеале, на самом деле подобная ситуация из разряда исключений. Почему так? Отопление, которое устанавливается в современных домах, регулирует работу по температуре рабочей жидкости либо самого помещения. Допустим, все расчеты были произведены верно, закручены краны, выполнена настройка – уравнивание достигнуто. Но спустя некоторое время вы заметите, что показатели работы теплогенератора либо одного из отопительных контуров поменялись. Устройства подстроились под приоритетное положение, и баланс производительности нарушился. Поэтому такой режим способен существовать очень короткий срок, исчисляемый в минутах, а то и в секундах.

2. Вторая схема работы гидрострелок заключается в преобладании расхода первичного и вторичного контуров над мощностью котельного насоса. Это недопустимо, так как представляет опасность для всей теплосистемы. Возникновение такой ситуации ожидаемо при неправильном выборе насосного оборудования, точнее, когда котельная помпа малопроизводительная. При ней, чтобы обеспечить необходимый объем расхода, в отопительные контуры вместе с подогретой до 80 градусов рабочей жидкостью будет поступать обратный теплоноситель с температурой 65 градусов. Проходя по приборам отопления, вода охладится на 20-25 градусов и поступит обратно в котел с показателем 45 градусов. На выходе же из котла она встретится с нагретым до 80 градусов теплоносителем. Очевидно, что такая разница температур слишком большая для стандартного котельного оборудования, и при этом режиме оно быстро придет в негодность.

3. Насос котла качает рабочую жидкость в объеме, превышающем потребности отопительных контуров. Некоторая часть невостребованного теплоносителя идет обратно в котел, нагревая вновь поступающую воду. В итоге устанавливается третий, щадящий режим, который считается нормальным для отопительной системы с гидроразделителем.

Размеры и характеристики гидрострелок

Выбирая гидравлический сепаратор, нужно обращать внимание на такие параметры:

• Мощность гидрострелки. Чтобы определить ее, нужно суммировать показатели тепловой производительности всех контуров отопительной системы. Впрочем, если параметр мощности гидрострелки будет выше, это не является проблемой, а вот когда он меньше, необходимо пересмотреть выбор модели. Например, прибор с мощностью 100 кВт можно монтировать на систему с 85-95 кВт. При сумме показателей котлов в 105 кВт следует выбрать более производительный гидроразделитель.

• Суммарный объем используемого теплоносителя.

Также выбор или изготовление гидравлического сепаратора основывается на:

• количестве патрубков – зависит от числа подключаемых контуров отопления;

• диаметре поперечного сечения трубы разделителя.

Можно рассчитать размер гидрострелки (то есть диаметр корпуса) по простой формуле:

S=(G/3600)*u

Здесь S – рассчитываемая площадь сечения емкости, измеряется в кв. м., G – расход рабочей жидкости, в кубометрах в час, u – скорость потока теплоносителя, в норме принимаемая за 0,1 метр в секунду. Норма скорости потока обусловлена тем, что нужно обеспечить зону нулевого давления. Когда скорость начнет расти, вырастет и давление. 

Расход тепловой рабочей жидкости определяется из расчета необходимого объема потребляемой мощности отопительной системы. Если вы покупаете гидроразделитель круглой формы, то рассчитать его диаметр не представляет сложности. Для этого есть формула:

D=(v*4*S)/π

Таким образом очень просто высчитать размер гидравлического сепаратора, используя формулу определения площади круга.

Виды гидрострелок

Чтобы правильно выбрать оборудование под свои нужды, которое обеспечит корректную работу отопительной системы, нужно разобраться в его разновидностях. Существуют следующие виды гидрострелок:

Патрубки могут располагаться:

• на единой оси;

• смещенно (с чередованием переходников), где выходное отверстие расположено ниже входного.

При установке гидрострелки со смещенными патрубками стоит ожидать, что теплоноситель будет продвигаться с замедленной скоростью, и это повлечет его лучшее очищение от воздушных пробок и загрязнений. Если переходники размещаются на одной оси, то поток ускорится, но тогда часть мусора из рабочей жидкости может оказаться во втором контуре. 

Гидравлическое оборудование различается также по производительности и объему. Характеристики гидрострелки в данном случае полностью зависят от эксплуатационных возможностей котла. По объему сепараторы бывают:

• маленькие – до 20 литров;

• средние – до 150 литров;

• большие – до 300 литров.

Если планируете изготовить гидрострелку своими руками, уделите внимание размещению переходников на ней. Для этого нужно вычислить расстояние между врезками, которые должны быть не меньшего диаметра, чем входящие трубы. Можно воспользоваться методом трех диаметров или чередующихся патрубков. 

Мы же предлагаем купить гидрострелку на нашем предприятии по производству теплового оборудования НЗТО. В каталоге – гидравлические разделители круглого сечения с фланцевыми патрубками диаметром от 40 до 100 мм, а также с диаметром от 125 до 700 мм. Для постоянных и оптовых клиентов есть скидки, выгодные условия сотрудничества. Делаем доставку во все города России.

Установка оборудования выполняется в соответствии с технологией сантехнического монтажа в системах, где функционируют минимум 2 насоса, обеспечивающих работу теплообменника котла и контура потребительской системы. Если поставить гидроразделитель в других условиях, он будет бесполезен и даже помешает движению рабочей жидкости, по максимуму снижая эффективность отопления.