Гидравлический выравниватель — принцип работы и назначение

В последнее время у многих заказчиков систем отопления сложилось убеждение, что гидрострелка является неотъемлемым элементом любой системы отопления,  без которого получить желанное тепло в доме и при этом обеспечить условия для нормальной работы оборудования просто невозможно.

Признаки критической нехватки теплоносителя

Далеко не все хозяева частных домов отслеживают техническое состояние водяного отопления, работает – и ладно. Когда образуется скрытая протечка, система продолжает функционировать некоторое время, пока количество теплоносителя не снизится до критического уровня. Этот момент отслеживается по следующим признакам:

  1. В открытой системе сначала опорожняется расширительная емкость, затем наполняется воздухом основной стояк, поднимающийся от котла. Результат: холодные батареи при перегреве подающего трубопровода, включение максимальной скорости циркуляционного насоса не помогает.
  2. Недостаток воды при самотечной разводке проявляется аналогичным образом, вдобавок слышно бульканье воды в стояке.
  3. На газовом отопителе (открытая схема) наблюдаются частые запуски / включения горелки — тактование, ТТ-котел перегревается и кипит.
  4. Нехватка теплоносителя в закрытой (напорной) схеме отражается на манометре – давление постепенно снижается. Настенные модели газовых котлов автоматически останавливаются при падении ниже порога 0.8 Бар.
  5. Напольные энергонезависимые агрегаты и твердотопливные котлы продолжают исправно греть остатки воды в закрытой системе, пока освобожденный теплоносителем объем не заполнится воздухом. Циркуляция остановится, возникнет перегрев, сработает предохранительный клапан.
Признаки критической нехватки теплоносителя

Важное уточнение. При кипении ТТ-котла, работающего в открытой гравитационной системе, взрыва не последует, поскольку теплоноситель сообщается с атмосферой. Нагреваемая отопителем вода испарится, затем в котельной начнется пожар. Хотя описанный процесс занимает немало времени, подобные ситуации – далеко не редкость.

Для чего нужна подпитка системы, мы пояснять не станем – это очевидная мера для сохранения работоспособности отопления. Остается выбрать способ пополнения теплосети.

Основные функции гидрострелки

  • увеличение энергоэффективности посредством возрастания КПД котла, насосов, что приводит к снижению затрат на топливо;
  • обеспечение устойчивой работы системы;
  • исключение гидродинамического воздействия некоторых контуров на совокупный энергетический баланс всей системы отопления (для разделения контура радиаторного отопления и горячего водоснабжения).

ДеэрацияФильтрацияМагнитная обработка воды

Схема работы гидрострелки следующая: теплоноситель из котлового контура при входе в гидрострелку меняет скорость и направление движения, образовавшиеся в результате пузырьки воздуха поднимаются и скапливаются в верхней части корпуса, откуда постепенно отводятся автоматическим воздухоотводчиком. Далее теплоноситель поступает в контур потребителей. Охлаждаемый теплоноситель с обратной линии входит в корпус и проходит через сеть разделительных перегородок, способствующих осаждению частиц шлама. Шлам оседает в нижней камере, откуда периодически отводится. Дополнительные перегородки не позволяют осевшим частицам шлама подняться и попасть котловой контур. Кроме основного движения по контурам, теплоноситель также движется по самой гидрострелке вверх или вниз, обеспечивая один из трех вариантов работы, которые будут описаны ниже.

При этом напоминаем, что заказать и купить гидрострелку (гидравлический разделитель) в Украине можно через наш сайт. Ждем Ваших заявок!

Принцип работы гидрострелки

Общий принцип работы гидрострелки можно описать схематично в виде трех вариантов: Вариант 1 Объем теплоносителя, проходящего за единицу времени через котловой контур Q1 и контур потребителя Q2 одинаковы. Производительность равна потреблению Q1=Q2. В этом случае вертикального движения теплоносителя в гидрострелке почти нет. Температура теплоносителя на выходе из котлового контура равна температуре на входе в контур потребителя. Данная модель является идеальной и встречается на практике редко.

Вариант 2 Объем теплоносителя, который проходит за единицу времени через котловой контур Q1 больше чем проходящий через контур потребителя Q2. Производительность котла превышает необходимое количество тепла для потребителя: Q1 > Q2. В этом случае в гидрострелке происходит вертикальное движение теплоносителя сверху вниз. Часть потока теплоносителя от котлового контура подмешивается в линию обратки. Температура теплоносителя на входе в котел повышается, и автоматика снижает подачу топлива на котел, переводя его в более экономический режим работы. Данная модель встречается часто при снижении потребляемого тепла, например в летний период времени, при отсутствии отопления котел работает только на ГВС.

Вариант 3 Объем теплоносителя, который проходит за единицу времени через котловой контур Q1 меньше, чем проходящий через контур потребителя Q2. Объем теплоносителя, проходящий через котловой контур, меньше объема теплоносителя, необходимого для контуров потребителя: Q1 < Q2. В этом случае в гидрострелке происходит вертикальное движение теплоносителя снизу вверх. Часть потока теплоносителя от обратного контура подмешивается в линию подачи потребителю. Температура теплоносителя на входе в контур потребителя уменьшается, по сравнению с выходом из котлового контура. Но объем воды, поступающий из гидрострелки в контур потребителя, увеличивается. Данная модель встречается часто при наличии большого количества потребителей, например при работе систем радиаторного отопления. ГВС, теплого пола и других.

Гидрострелки (гидравлические выравниватели (разделители)) изготавливаются в различных вариантах исполнения. Основных вариантов изготовления два:

  • гидрострелка с двумя входами и двумя выходами;
  • гидрострелка с двумя входами и несколькими выходами.

Гидравлические стрелки — геометрические размеры и технические характеристики

Таблица подбора и расчета гидравлических стрелок

Конструкция, назначение и принцип работы гидравлической стрелки

Гидрострелка для отопления состоит из бронзового или стального корпуса с двумя патрубками для подключения к контуру котла (патрубок для подачи + патрубок для обратки), а также нескольких патрубков (как правило 2) для подключения контуров потребителей тепла. В верхней части гидравлического разделителя через шаровой кран или отсекающий клапан монтируется автоматический воздухоотводчик, в нижней части дренажный (сливной) кран. Внутри корпуса заводских гидрострелок часто устанавливается специальная сетка, позволяющая направить мелкие пузырьки воздуха в воздухоотводчик.

Читайте также:  Брикетирование древесного угля в каменноугольные брикеты

Конструкция модели Valtec VT. VAR 00.

Гидравлическая стрелка для отопления выполняет следующие функции:

  1. Поддержание гидравлического баланса системы. Включение/отключение одного из контуров не влияет на гидравлические характеристики остальных контуров;
  2. Обеспечение безопасности чугунных теплообменников котлов. Применение гидрострелки позволяет обезопасить чугунные теплообменники от резких перепадов температур (например при проведении ремонтных работ, когда отключается циркуляционный насос, либо при первом включении котла). Как известно, резкое изменение температуры теплоносителя негативно сказывается на чугунных теплообменниках;
  3. Воздухоотводчик. Гидрострелка для отопления выполняет функции по отводу воздуха из отопительной системы. Для этого в верхней части устройства располагается патрубок для монтажа автоматического воздухоотводчика;
  4. Наполнение или слив теплоносителя. Большинство как заводских, так и самостоятельно изготовленных гидравлических стрелок оборудуются сливными кранами, через которые возможно производить наполнение или слив теплоносителя из системы;
  5. Очистка системы от механических загрязнений. Низкая скорость потока теплоносителя в гидравлическом разделителе делает его идеальным устройством для сбора различных механических загрязнений (окалина, накипь, ржавчина, песок и др. шлам). Циркулирующие по системе отопления твердые частицы постепенно скапливаются в нижней части устройства, после чего их можно удалить через сливной кран. Некоторые модели гидрострелок могут дополнительно оборудоваться магнитными уловителями, которые притягивают металлические частицы.

Схема системы отопления с использованием гидравлического разделителя.

Совет! Магнитный уловитель рекомендуется устанавливать до заполнения системы теплоносителем, в противном случае при монтаже уловителя необходимо будет сливать воду из гидравлического разделителя.

Гидравлическая стрелка для отопления Gidruss.

Процесс удаления механических частиц через сливной кран:

  1. Отключаем котел и циркуляционные насосы;
  2. После того, как теплоноситель остыл, перекрываем участок трубопровода, где расположен сливной кран;
  3. На сливной кран одеваем шланг подходящего диаметра, либо, если позволяет пространство, подставляем ведро или любую другую емкость;
  4. Открываем кран, сливаем теплоноситель до тех пор, пока не пойдет чистая вода без содержания загрязнений;
  5. Закрываем сливной кран, после чего открываем перекрытый участок трубопровода;
  6. Осуществляем подписку системы и запускаем оборудование.

Выводы и рекомендации

Чтобы сделать гидрострелку из полипропилена своими руками понадобится специальный паяльник. Для работы с металлами потребуется сварочное оборудование и соответствующие навыки. Несмотря на большое количество инструкций в сети Интернет, изготовить качественное изделий будет сложно. С учетом всех затрат и трудностей, выгоднее приобрести готовое устройство в магазине.

С помощью знаний о гидрострелках, принципах работы, назначения и расчетов выбирают определенную модель. Учитывают особенности котлов и потребителей тепла.

Выводы и рекомендации

Для создания сложных систем можно обратиться за помощью к профильным специалистам

Режимы работы гидрострелки

Само понятие режима работы гидравлического разделителя связано с понятием расхода тепла Q=G*T в системе отопления. Здесь G-расход теплоносителя, а  T-его температура

  • Если гидрострелки нет, то Q-это то количество тепла, которое вырабатывается котлом и поступает в систему отопления

При установке разделителя ситуация меняется, гидравлические режимы разделяются и теперь Q1-это количество теплоносителя в котле, а Q2-количество теплоносителя в системе отопления.

Первый режим, при котором Q1= Q2 практически не осуществим. Даже в идеальной отопительной системе с правильно подобранными компонентами всегда существуют нюансы (например, открытая или закрытая задвижка, включившийся и отключившийся насос бойлера), нарушающие равенство. Это равенство и режим, описывающий его, существует только теоретически, на практике его нет.

  • Режим, при котором Q1< Q2 опасен для системы отопления.

При этом режиме подразумевается, что системе отопления нужно по какой-то причине большее количество теплоносителя, чем вырабатывает котел и, поэтому, часть теплоносителя из обратки, минуя котел, подается вновь в отопительную систему, осуществляя восходящее движение по гидрострелке (схема 3).  При этом произойдет подмешивание холодной воды из обратки и нагретого теплоносителя, что приведет к снижению температуры подачи.

Котел в свою очередь начинает вырабатывать дополнительное количество тепловой энергии и переходит в более интенсивный режим работы (подача холодная, нужно нагреть до установленного значения). В итоге котел работает на повышенных температурах, но в систему отопления поступает уже охлажденный теплоноситель, к которому постоянно подмешивается холодная вода из обратки.

Напомним, что при этом режиме происходит снижение температуры подачи, что неизбежно приведет к тому, что в котел поступит обратка с температурой ниже температуры подачи более чем на рекомендованные для большинства котлов 20градусов. В результате котел начинает работать в конденсационном режиме, что приведет к образованию конденсата на стенках камеры сгорания.

Если в таком режиме котел не выйдет из строя сразу, то срок его эксплуатации сократится в несколько раз.

Именно поэтому режим Q1< Q2 недопустим. Следует отметить, что этот режим возможен только в том случае, если котел не соответствует системе не отопления и выход здесь только один-заменить котел.

  • Режим Q1> Q2 единственно приемлемый для работы системы отопления. (центральная схема)

При его реализации котел нагревает немного большее количество теплоносителя, чем это нужно для системы отопления. Основная часть теплоносителя идет потребителю, а небольшое избыточное количество, двигаясь по гидрострелке вниз со скоростью 0,1 м/с  (данные о скорости движения теплоносителя можно взять в любом профильном справочнике) возвращается в котел, подогревая при этом обратку.

Читайте также:  Пресс для изготовления топливных брикетов виды станков для брикетировочного производства /инструкция с фото

В этом случае при работе котла в переходном режиме (включение в работу бойлера, дополнительного контура отопления, включение радиатора и т.д.), происходит подогрев обратки, что положительно сказывается на работе котла.

Учитывая малое количество возвращающегося теплоносителя, и низкую скорость его движения, гидрострелку можно с успехом заменить байпасом, и уверенно заявить, что в большинстве систем отопления установка дорогостоящей гидрострелки не нужна.

Как подключить к котлу

Экономичный вариант, при наличии любого собственного котла (газового, парового, работающего от жидкого или твёрдого топлива) в частном доме — использование схемы подключения водяного тёплого пола на прямую к нему. Это очень удобно, так как пол будет работать не зависимо от отопления в помещении, при необходимости даже летом.

К котлу осуществляется присоединение всей необходимой арматуры. Подключается циркуляционный насос, бывают модули, когда он уже вмонтирован внутрь ёмкости. От бака, вода идёт в коллекторный узел, где она распределяется по контурам пола. Пройдя по петлям, жидкость через возвратную трубу возвращается в термогенератор.

Как подключить к котлу

Плюс данной способа — возможность настраивать котёл на уровень нагрева теплоносителя, требуемого для тёплых полов.

Основные особенности, на которые необходимо обращать внимание при монтаже такой конструкции:

  1. При использовании газового устройства, рекомендовано присоединять конденсационный котёл — это позволит достичь наибольшего КПД системы и продлит срок службы теплообменника.
  2. При применении твёрдотопливного котла, потребуется обустройство буферной ёмкости. Без неё проводить регулировку уровня нагрева у таких приборов сложно.

При наличии печи в частном доме, её можно использовать вместо котла, и подключать водяные полы прямо к ней.

Как подключить к котлу

Но для этого, над топкой требуется установить теплообменник, к которому подсоединяются трубы пола. Потребуется также обустройство насоса для циркуляции жидкости, и смесительного узла для разбавления воды до нужного уровня нагрева.

Технология совмещения коллектора и гидрострелки

Стоит знать, что установка гидрострелки в системе отопления с насосом требуется только при подключении вторичных контуров. Для домов площадью от 150 м2 присоединение контуров допустимо только гребенкой, поскольку гидравлический разделитель будет отличаться внушительными размерами. Распределительный коллектор подключается сразу за ГС. Устройство состоит из двух частей, соединенных перемычками. Количество парных патрубков равно количеству контуров – для каждого контура предназначаются по два патрубка.

Достоинств применения устройства немало – упрощается ремонт, эксплуатация сети, поскольку вся запорная и регулирующая арматура располагается в одной зоне. Повышенный диаметр коллектора подает равное количество воды в каждый контур, из-за чего теплопотери сети сведены к минимуму.

На заметку! Разделитель и коллектор формируют гидравлический модуль компактного размера, что крайне важно для небольших котельных.

Монтажные выпуски для обвязки размещены так:

  • радиаторный высоконапорный контур располагается сверху;
  • низконапорный контур теплых полов подключается снизу;
  • теплообменник располагается с другой стороны от гидрострелки сбоку.

Совет! Для равномерности балансировки и формирования нужного напора к дальним контурам в систему между коллекторами подачи и обратного тока воды монтируются балансировочные краны. Регулирующая арматура обеспечит максимальную силу потока для каждого контура.

Термострелка на отопление – это устройство, требующее точных расчетов и знания правил монтажа. Если работы непосильны для домашнего мастера, следует поручить дело специалисту, который выполнит монтаж с учетом особенностей автономной тепловой системы и потребностей пользователя.

Гидрострелка для нескольких контуров

Балансировочные клапаны для систем отопления: применение и принцип работы

Для отопления нескольких контуров существуют разные конструкции гидравлических разделителей.

Схема использования гидрострелки в отопительной системе с несколькими контурами

Гидрострелка для нескольких контуров

Как видно из рисунка, в такой конструкции вода поступает из котла к гидрострелке и возвращается в него по двум патрубкам, а отводится в систему – по нескольким. Такая схема подключения позволяет разделить контуры отопления и подавать на каждый контур воду с разным температурным градиентом.

Если сделать устройство по этому принципу, то при его работе будет происходить следующее:

  1. Горячая вода из трубы (Т1) поглотится трубой (Т2), при расходе Q1=Q2.
  2. Если Q1=Q2 вода, попадающая в трубу (Т3) по температуре становится равной температуре труб (Т6), (Т7), (Т8), а разница температур между (Т3) и (Т4) при этом не значительна.
  3. Если Q1=Q2+Q30,5, происходит следующее: температура Т1=Т2, Т3=(Т1+Т5)/2, Т4=Т5.
  4. Если Q1=Q2+Q3+Q4, то Т1=Т2=Т3=Т4.

Как видно, такая схема подключения имеет ряд недостатков и не может разделять контура отопления качественно с нужным температурным градиентом.

Для того чтобы правильно распределить температуру по контурам, используют такую схему соединения:

Гидрострелка для нескольких контуров

Схема гидрострелки для правильного распределения температуры по контурам

При запитывании по этой схеме необходимо соблюдать некоторые условия для правильной работы устройства:

  1. Трубопровод (Т1) должен располагаться выше трубопровода (Т2).
  2. Труба (Т9) должна находиться строго посередине между трубами (Т3) и (Т4).
  3. Трубопровод (Т10) и (Т5) между собой должны располагаться на расстоянии не менее 20 см.
  4. Труба (Т5) должна располагаться выше труб (Т6), (Т7) и (Т8), для того чтобы вода, поступающая из этих труб, перемешивалась перед подачей в трубу (Т5).
  5. Расстояние между трубами (Т2), (Т3) и (Т4) должно быть по возможности одинаковым.

При такой схеме работы температуру в контурах можно выровнять с помощью балансировочных клапанов на трубопроводах (Т1), (Т9) и (Т10). Это особенно хорошо для бойлера, которому необходимо подать самую высокую температуру теплоносителя для теплого пола с самой низкой температурой.

Читайте также:  Как выбрать радиатор отопления для квартиры и частного дома

Вместо балансировочных клапанов, так как они слишком дороги, можно использовать обычные вентили с плавным регулированием.

Гидрострелка для нескольких контуров

Можно также подсоединить контура по такой коллекторной схеме:

Коллекторная схема подсоединения гидрострелки

При такой схеме подсоединения температурный напор также регулируется балансировочными клапанами, но не в таких пределах, как по предыдущей схеме. При этом диаметр коллекторов должен быть достаточно большим для равномерного распределения теплоносителя.

Гидрострелка для отопления: изготовление и применение в системе

Гидрострелка пригодится в сложной системе отопления с насосами в контурах. Без нее они будут оказывать влияние друг на друга, и давление в точках подключения к главной магистрали окажется не постоянным, система станет малопригодной для жильцов. Чтобы нормализовать работу сложной системы применяется гидрострелка. Как ее сделать самостоятельно и как установить – вот основное, что нужно при создании отопления в доме.

Как работает гидрострелка

Гидрострелка представляет из себя отрезок трубы большого диаметра с подключениями для трубопроводов. Это простое решение по выравниванию давления для всех потребителей от котла. К гидроразделителю можно подключить множество контуров для всех их давление в точке подключения окажется приблизительно одинаковым и заметное взаимное влияние исчезнет. Развязка всей системы достигается всего лишь применением куска полой трубы, к которой с одной стороны подключен котел (подача и обратка), а на противоположные патрубки, которых может быть много – контура системы отопления со своими насосами.

Гидрострелка для отопления: изготовление и применение в системе

Нужен ли в системе отопления гидроразделитель

Но далеко не во всех домах нужен подобный монтаж. Если система минималистично – классическая, в ней присутствует радиаторная ветвь, с подключением параллельно теплых полов со своим насосом, и бойлера ГВС, то гидрострелка не нужна вовсе. Но включение одновременно в работу еще одного контура со своим насосом, например, вспомогательного котла, оранжереи, гаража, подогрева бассейна, (как подогреть бассейн на улице) уже потребует выравнивания давления для всех потребителей от котла — потребуется гидроразделитель.

Наглядный пример эксплуатации

Жидкость в самой гидрострелке всегда будет двигаться в каком то направлении или сверху вниз или наоборот. Это зависит от того где больше расход (производительность насоса) – в контуре котла или в других контурах.

  • Ситуация которой не бывает на практике – жидкость в гидрострелке не движется – подача из котла вся разбирается потребителями. Обратка от потребителей – вся в котел.
  • Требуемый режим работы гидрострелки – насос котла сильнее, его подача частично уходит на обратку.
  • Недопустимый режим – потребители захватывают свою обратку (жидкость движется вверх), система остывает, котел перегревается.
  • Аварийный режим – котел работает сам на себя через гидрострелку.

Как узнать диаметр и другие размеры гидрострелки

Гидрострелка для отопления: изготовление и применение в системе

Никаких секретов с расчетом гидрострелки нет, все просто, жидкость в ней не должна двигаться слишком быстро. Это, достигается не только примерным равенством расходов в контуре котла и потребителей, но и увеличением диаметра самой гидрострелки. Чтобы узнать диаметр трубы гидроразделителя можно «побарахтаться» с формулами s = W / 3600 ʋ, где: s – площадь сечения трубы, м2; W – расход теплоносителя, м3/ч; ʋ — скорость движения жидкости, принимается 0.1 м/с. Тогда диаметр трубы будет равен d = √ 4s/π.

Но проще — взглянуть на фирменный образец в магазине под определенную мощность котла, и скопировать его в домашних условиях.

Оказывается, что конструкции примерно одинаковые, и если диаметр подключаемых трубопроводов 1 дюйм, то рекомендуемый диаметр самой гидрострелки – около 3 дюймов (не менее 3 диаметров подключений) – 70 – 90 мм. А рекомендуемое размещение патрубков и конструкция гидрострелки показана на рисунке. При этом запас по мощности — до 75 кВт.

Примеры размеров для изготовления

Диаметр и высота гидрострелка на 50 кВт из круглой трубы — диаметр и высота.

Гидроразделитель из квадратной трубы для систем мощностью до 75 кВт, приведены размеры

Размеры для изготовления гидрострелки в мощные системы до 100 кВт

Дополнительные полезные функции

Гидрострелка для отопления: изготовление и применение в системе

Гидрострелка выступает к тому же неплохим сепаратором, вверху у нее будет скапливаться выделяемый при резком замедлении движения жидкости (росте давления) воздух, а внизу будет оседать шлам. Поэтому вверху оборудуется автоматический воздухоотводчик, внизу – промывной краник.

Как изготовить в домашних условиях из полипропилена

Сейчас на рынке предлагаются относительно дешевые гидрострелки из полипропилена. Почему бы подобное не сделать самостоятельно, ведь полипропилен легко сварить дешевым паяльником. Правда понадобится насадка под трубу диаметром 75 мм (внутренний диаметр 61,2) или 90 мм и сама труба из полипропилена и тройники к ней.

Тройники свариваются между собой через короткие отрезки трубы, согласно рекомендаций выше. Во все отводы вваривются переходники на 1 дюйм или ¾ по необходимости и все — гидрострелка для домашнего отопления готова.

Все хорошо, но подобное не сочетается с выкидывающим раскаленный пар твердотопливным котлом – желательно делать из металла. Как сделать гидрострелку из стальной трубы – можно увидеть в фильме

Блиц-советы

  1. Установка устройства является обязательным условием для получения гарантии от производителя на все комплектующие системы отопления.
  2. Для сложных систем с несколькими контурами, обязательно необходимы такие элементы как: температурный датчик, манометр и линия запятки системы.
  3. Устройство просто незаменимо для чугунных котлов, поскольку защищает их от резких тепловых ударов.
  4. Для котлов с твердым топливом целесообразно использовать гидроразделитель с объемом в 100-300 литров.

Гидрострелка – неотъемлемый элемент в сложных системах отопления.