Гидрострелка для отопления: конструкция и алгоритм работы гидравлического распределителя

Гидравлический разделитель, более известный под названием гидрострелка, является современным техническим устройством, выполняющим важнейшие задачи.

Наличие этого изделия в схеме автономного водяного отопления с несколькими потребителями тепла значительно улучшает качество работы системы, в большинстве случаев снижает потребление топлива, создает щадящий режим работы для оборудования. В материале данной статьи приводится обзор конструкции и алгоритма работы гидрострелки, режимов ее функционирования, дается порядок расчета гидравлического разделителя.

Назначение и функции гидроразделителя

Особенности работы систем водяного отопления

В индивидуальных системах водяного отопления довольно часто используются различные потребители теплоты, среди них основными являются следующие:

• 1. Система приборов отопления различного типа;
• 2. Комплексы водяного напольного отопления (теплые полы и теплые стены);
• 3. Емкостное оборудование для горячего водоснабжения – БКН (бойлер косвенного нагрева);
• 4. Дополнительные – теплообменные аппараты приточной вентиляции, бассейнов и другие.

Каждый из указанных потребителей тепла имеет свой обособленный гидравлический и температурный алгоритм работы.

• Бойлеры косвенного нагрева ГВС работают в высокотемпературном режиме – это необходимо для быстрого нагрева воды при ее интенсивном потреблении, оборудование имеет минимальное значение гидравлического сопротивления по тракту теплоносителя.
• Блок отопительных приборов (радиаторов, конвекторов, регистров) работает на средних температурах и отличается средними значениями гидравлического сопротивления.
• Теплые полы обладают самым высоким сопротивлением в системе и функционируют в низкотемпературном режиме – температура воды здесь не превышает 55⁰С.

Также следует отметить, что каждый потребитель тепла работает в различном режиме – если радиаторы имеют чаще всего довольно стабильный, постоянный характер работы, то БКН и водяные теплые полы имеют циклический режим. Определенная нестабильность и цикличность может наблюдаться и у батарей – при условии оснащения их термостатической арматурой, работающей в автоматическом режиме.

Все указанные обстоятельства обычно негативно отражаются на общей работе системы – котел может постоянно работать на предельной нагрузке или часто включаться/выключаться – это вызывает повышенный износ оборудования и снижение срока его службы. Если говорить о потребителях тепла, то здесь также может наблюдаться снижение качества работы – прежде всего колебания температуры теплоносителя.

Назначение гидростреки

Гидрострелка предназначена для разделения потоков циркулирующего теплоносителя в зависимости от нагрузки и мощности котлоагрегата на 2 области – котловой первичный контур и вторичный контур потребителей тепла. Это позволяет наладить нормальный режим работы котла (или группы теплогенераторов, соединенных каскадом), обеспечивает эффективный режим работы каждого отдельного вида потребителей тепла – отопительных приборов, БКН системы горячего водоснабжения и комплексов водяных теплых полов.

Следует отметить, что циркуляционный насос котла (встроенный в агрегат или установленный отдельно) обычно не гарантирует обеспечения качественной циркуляции теплоносителя в системе с большим числом потребителей – поэтому каждый блок потребления обычно оснащается независимым насосом (узел теплых полов – в обязательном порядке, БКН – в соответствии со схемой подключения).

Таким образом, основными функциями гидрострелки в системе автономного отопления являются:

• 1. Разделение циркуляции теплоносителя на первичный и вторичный контуры;
• 2. Снижение взаимного влияния потребителей тепла;
• 3. Поддержание нормального гидравлического и температурного режима работы теплогенерирующего и нагревательного оборудования – котла, отопительных приборов, теплых полов и бойлера ГВС, различных теплообменников;
• 4. Частично – воздухоудаление и отделение твердых частиц из потока теплоносителя;
• 5. Выполнение функции распределительных коллекторов – при наличии соответствующего количества патрубков.

Конструкция и порядок расчета гидрострелки отопления

Конструкция и материалы

Конструктивно гидравлический разделитель представляет из себя полый металлический сосуд прямоугольного или цилиндрического сечения, оснащенный резьбовыми или фланцевыми патрубками для подключения трубопроводов от котла и блоков потребителей тепла. В классическом варианте имеется 2 пары патрубков, но существуют модели с целым набором патрубков со стороны вторичного контура – отдельная пара штуцеров для каждого потребителя с соответствующим расположением на корпусе.

Верхние патрубки обычно предназначены для подключения бойлера косвенного нагрева, патрубки средней зоны – для присоединения радиаторов, нижняя зона – для подключения комплекса водяного теплого пола.
Материалом изготовления гидроразделителей служит обычная углеродистая или высоколегированная нержавеющая сталь, изделия чаще всего устанавливаются настенным способом, но существуют и модели с напольным размещением.

Зачастую внутри гидрострелки размещаются перегородки различных модификаций – вертикальные, горизонтальные, сплошные или перфорированные – для более качественного разделения потоков; сетчатые – для воздухоудаления и отсеивания загрязняющих частиц. На верхней части устройства обычно размещается воздухоотводчик ручного или автоматического типа, на нижней части – арматура для слива теплоносителя и освобождения от шлама, корпус разделителя чаще всего закрывается съемной тепловой изоляцией.

Расчет диаметра корпуса гидрострелки

Расчет диаметра корпуса гидравлического разделителя производится по следующей формуле:

D = 47(Q/t),

где Q – тепловая мощность отопительного котла, кВт;

t – разница температур прямого и обратного теплоносителя, обычно принимается значение в 100С.

После определения диаметра сосуда применяется правило 3d = D – для определения диаметров патрубков и межосевого расстояния между ними.
Диаметр патрубков обычно принимается равным 1/3 от диаметра гидрострелки, расстояние между патрубками (и от патрубков до верха и низа устройства) должно иметь значение не менее 3d.

Подключение и гидравлические режимы работы

Подключение

Присоединение оборудования к гидроразделителю производится в следующем порядке:

1. 1. Подача котла – к верхнему патрубку со стороны котлового контура, температура теплоносителя t1;
2. 2. Возвратный трубопровод котла – к нижнему патрубку котлового контура, температура в этой точке равна t2;
3. 3. Подача на вторичный контур (нагревательное оборудование) – верхний патрубок вторичного контура, температура здесь равна t3;
4. 4. Возврат теплоносителя из системы потребителей – в нижний патрубок вторичного контура, температура здесь равна t4.

Массовый расход теплоносителя между линиями t1 и t2 составляет А1, расход между линиями t3 и t4 (вторичный контур) – А2.

Режимы работы

В зависимости от тепловой нагрузки гидравлический разделитель может работать в 3-х режимах:

1. 1. Прямая циркуляция теплоносителя;
2. 2. Режим максимальной нагрузки котла;
3. 3. Равномерный оптимальный режим.

В первом случае тепловая мощность котла равна потребляемой мощности системы, смешивания теплоносителей контуров не происходит, котел работает в постоянном режиме. Условия работы первого режима:

• t1 = t3;
• t2 = t4;
• А1 = А2.

Режим максимальной нагрузки котлоагрегата системы обычно наблюдается при недостатке производительности теплогенератора. В этом случае происходит прямая передача теплоносителя из первичного контура в зону потребления с подмешиванием остывшего теплоносителя от потребителей, при этом происходит постепенное снижение температуры на радиаторах, БКН и теплых полах.

Характеристики этого режима имеют следующие соотношения:

• t1 больше t3;
• t2 = t4;
• А1 меньше А2.

Оптимальным режимом работы считается работа при условиях (вариант 3):

• t1 = t3;
• t2 больше t4;
• А1 больше А2.

Такие условия наблюдаются при наличии запаса мощности котла – при этом теплогенератор работает на средних нагрузках, потребители обеспечиваются необходимым количеством тепла, общая температура растет, котел стремится к отключению — это обеспечивает минимальную нагрузку, может способствовать снижению расхода топлива.

Заключение

Гидрострелки не являются самым дешевым изделием – поэтому зачастую изготавливаются самостоятельно – для этого требуется наличие навыков сварщика и прямые руки. Также следует отметить, что довольно часто функции гидравлических разделителей выполняют тепловые аккумуляторы, интегрируемые в схемы с твердотопливными и электрическими котлами.

Применение гидрострелки – качественное техническое решение, использование оборудования значительно повышает качество работы систем отопления с потребителями тепла различного типа, поддерживает нормальные условия эксплуатации котла и нагревательных устройств, часто позволяет снизить общее потребление топлива.

Во многих случаях использование разделителя не требуется, особенно, когда схема довольно простая и в ней не используются несколько контуров с переменным расходом.

Видео пример использования в отоплении дома

Важным фактором установки, является гарантия производителя, если вы ставите котел от 30-40 кВт, при его поломке вам придется обращаться в сервисную службу организации или производителя для того, чтобы произвести ремонт по гарантии. У многих в гарантийном талоне прописаны специфичные условия и часто при отсутствии гидрострелки, вам могут отказать сославшись на неправильную эксплуатацию оборудования.