Схема котельной с гидрострелкой и коллектором

Гидравлический разделитель — устройство, овеянное множеством мифов. Чтобы разобраться, с какими задачами гидрострелка действительно способна справляться, а какие её свойства — лишь необоснованные заявления маркетологов, предлагаем подробно рассмотреть принцип действия этого узла и его назначение.

Схема котельной с гидрострелкой и коллектором

Как устроена гидрострелка

Гидрострелка представляет собой колбу с установленным в верхней части автоматическим воздухоотводчиком. На боковой поверхности корпуса врезаются патрубки для присоединения магистральных труб отопления. Внутри гидрострелка абсолютно полая, в нижней части может врезаться резьбовой патрубок для установки шарового крана, предназначение которого — слив отстоявшегося шлама со дна разделителя.

Схема котельной с гидрострелкой и коллектором

По сути своей гидравлическая стрелка — это шунт, закорачивающий потоки подачи и обратки. Целью работы такого шунта является выравнивание температуры теплоносителя, а также его расхода в генерирующей и распределительной частях гидравлической системы отопления. Для получения реального эффекта от гидросепаратора требуется тщательный расчёт его внутреннего объёма и мест врезки патрубков. Однако большинство представленных на рынке устройств изготавливается серийно без адаптации под конкретную систему отопления.

Схема котельной с гидрострелкой и коллектором

Часто можно встретить мнение, что в полости колбы обязательно должны присутствовать дополнительные элементы, такие как рассекатели потока или сетки для фильтрации механических примесей или отделения растворённого кислорода. В реальности такие способы модернизации не демонстрируют сколь-нибудь значимой эффективности и даже наоборот: например, при засорении сетки гидрострелка полностью перестаёт работать, а вместе с ней и вся система отопления.

Какие возможности приписывают гидросепаратору

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

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

Схема котельной с гидрострелкой и коллектором

Многорежимность, которая якобы обеспечивается установкой гидрострелки, это также абсолютный миф. Суть обещаний сводится к тому, что при наличии гидрострелки можно реализовать три варианта соотношений расхода в генераторной и потребительской части. Первый — абсолютное выравнивание расхода, что на практике как раз возможно только при отсутствии шунтирования и наличии в системе только одного контура. Второй вариант, при котором в контурах расход больше, чем через котёл, якобы обеспечивает повышенную экономию, однако в таком режиме по обратке в теплообменник неизбежно поступает переохлаждённый теплоноситель, что порождает ряд негативных эффектов: запотевание внутренних поверхностей камеры сгорания или температурный шок.

Также существует ряд доводов, каждый из которых представляет бессвязный набор терминов, но по сути своей не отражающий ничего конкретного. К таковым относятся повышение гидродинамической стабильности, увеличение срока службы оборудования, контроль за распределением температуры и иже с ними. Также можно встретить утверждение, что гидроразделитель позволяет стабилизировать балансировку гидравлической системы, что на практике оказывается прямо противоположным. Если при отсутствии гидрострелки реакция системы на изменение протока в любой её части неизбежна, то при наличии разделителя она ещё и абсолютно непредсказуема.

Реальная область применения

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

Важнейшая польза от гидроразделителя — возможность согласовать работу нескольких циркуляционных насосов в генераторной и потребительской части системы. Часто случается, что подключенные к общему коллекторному узлу контуры снабжаются насосами, производительность которых отличается в 2 и более раз. Наиболее мощный насос при этом создаёт разницу давлений настолько высокую, что забор теплоносителя остальными устройствами циркуляции оказывается невозможным. Несколько десятков лет назад эта проблема решалась так называемым шайбованием — искусственным занижением протока в потребительских контурах путём вваривания в трубу металлических пластин с различным диаметром отверстий. Гидрострелка шунтирует подающую и обратную магистраль, за счёт чего разрежение и избыточное давление в них нивелируются.

Читайте так же:  Котлы прометей отзывы владельцев

Схема котельной с гидрострелкой и коллектором

Второй частный случай — избыточная производительность котла по отношению к потреблению контуров распределения. Такая ситуация характерна для систем, в которых ряд потребителей работает не на постоянной основе. Например, к общей гидравлике могут быть привязаны бойлер косвенного нагрева, теплообменник бассейна и отопительные контуры зданий, которые отапливаются лишь время от времени. Установка гидрострелки в таких системах позволяет поддерживать номинальную мощность котла и скорость циркуляции всё время, при этом излишек нагретого теплоносителя поступает обратно в котёл. При включении дополнительного потребителя разница расходов снижается и излишек уже направляется не в теплообменник, а в открытый контур.

Гидрострелка также может служить коллектором генераторной части при согласовании работы двух котлов, особенно если их мощность существенно отличается. Дополнительным эффектом от работы гидрострелки можно назвать защиту котла от температурного шока, но для этого расход в генераторной части должен превышать расход в сети потребителей не менее чем на 20%. Последнее достигается путём установки насосов соответствующей производительности.

Схема подключения и монтаж

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

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

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

Следующий аспект — размеры гидрострелки, диаметр и расположение выводов. В общем случае диаметр колбы определяется исходя из наибольшего расчётного протока в магистрали. За максимум может приниматься расход теплоносителя либо в генерационной, либо в потребительской части системы отопления согласно данным гидравлического расчёта. Зависимость диаметра колбы разделителя от протока описывается соотношением расхода к скорости протока теплоносителя через колбу. Последний параметр фиксированный и, в зависимости от мощности котельной установки, может варьироваться от 0,1 до 0,25 м/с. Частное, полученное при вычислении указанного соотношения, нужно умножить на поправочный коэффициент 18,8.

Схема котельной с гидрострелкой и коллектором

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

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

О сепарационных коллекторах

Напоследок кратко коснёмся темы многовыводных гидрострелок, также известных как сепколлы. По сути своей это коллекторная группа, в которой подающий и возвратный разветвитель объединены разделителем. Такого рода устройства крайне полезны при согласовании работы нескольких контуров отопления с разной нормой расхода и температурой теплоносителя.

Читайте так же:  Характеристики стальных труб таблица

Сепарационный коллектор вертикального монтажа позволяет обеспечить градиент температур в выходных патрубках за счёт смешивания порций теплоносителя. Это делает возможным прямое подключение, к примеру, бойлера косвенного нагрева, радиаторной группы и петель тёплого пола без смесительной группы: разница температур между соседними выводами сепколла будет естественным образом поддерживаться в пределах 10–15 °С в зависимости от режима циркуляции. Однако стоит помнить, что такой эффект возможен только если возвратный патрубок генераторной части расположен выше возвратных отводов потребителей.

Схема котельной с гидрострелкой и коллектором

В качестве итога дадим важную рекомендацию. Для большинства бытовых систем отопления мощностью до 100 кВт установка гидравлического разделителя не требуется. Гораздо более правильным решением будет подобрать производительность циркуляционных насосов и согласовать их работу, а для защиты котла от температурного шока связать магистрали трубкой-байпасом. Если же проектная либо монтажная организация настаивают на установке гидрострелки, это решение обязательно должно обосновываться технологически.

Схема котельной с гидрострелкой и коллекторомОдна и та же проблема встречается в сетевых системах с потоками вещества или энергии. Таковыми являются электрические сети, гидравлические сети, транспортные сети, компьютерные сети и многие другие.

Существует даже отдельная область математики, посвященная рассмотрению этих вопросов. Заниматься ею мы не станем, а перейдем c конкретными приложениями данной теории к бытовым системам отопления и коллекторам с гидрострелкой.

Принцип действия

Схема котельной с гидрострелкой и коллекторомГидрострелка для отопления функционирует примерно также, как и стрелка железнодорожная.

Только в одном случае речь идет о распределении транспортных потоков, а в другом о распределении потоков теплоносителя – нагретой воды в системах отопления.

Действие данного устройства заключается в отделении первичного контура отопления ( котлового контура) от вторичного – собственно отопительного.

Конструкция с единственным коллектором отопления страдает многими недостатками. В частности при такой системе отопления отдельные компоненты отопительной системы оказывают друг на друга довольно сильное влияние, что не способствует их нормальной работе.

Конкретный пример дисбаланса в отопительном контуре

Схема котельной с гидрострелкой и коллекторомПусть у нас имеется схема отопления на 4 контура, объединенных общим коллектором, и столько же зональных насосов, обеспечивающих подачу воды к зонам ее потребления.

При изменении количества зональных насосов или их характеристик, система будет неизбежно сталкиваться с последствиями взаимовлияния каждого из насосов на все остальные.

Это будет проявляться:

  • в падении производительности каждого из насосов;
  • в поломках и преждевременном износе оборудования при сильных перепадах давления;
  • в отличающемся от нормы режиме эксплуатации всей системы. Общем снижении ее эффективности, неэкономичности и разбалансированности;
  • в перегреве радиаторов, температура которых оказывается выше нормы даже при отключении насосов входящих в данный конкретный контур;
  • в повышенной вероятности возникновения тепловых ударов, а также в других проблемах, решать которые предназначен коллектор с гидрострелкой.

Статью об изготовлении гидрострелки для отопления своими руками читайте здесь.

Необходимость применения

Схема котельной с гидрострелкой и коллекторомПриведем несколько примеров систем отопления, в которых монтаж гидравлического разделителя (другое название гидрострелки) представляется обоснованным:

  1. При наличии в системе нескольких котлов. В качестве варианта можно привести пример отопительной системы с двумя котлами: одним — напольным, а другим — настенным. Причем необходимость использовать гидрострелку не зависит от конструкции и принципа действия котлов – главное, что их несколько.
  2. В сложных отопительных системах с одним (или несколькими) котлом, но с несколькими зонами потребления. Допустим, вода в системе распределяется между системой типа «теплый пол», контуром бойлера и несколькими радиаторами отопления. И в этом случае без гидрострелки не обойтись.
  3. В простых системах, не отвечающих указанным выше критериям, гидравлический разделитель можно не устанавливать.

Самостоятельное изготовление

Схема котельной с гидрострелкой и коллекторомЕсли говорить о чисто технической возможности этого, то можно ответить положительно – да, осуществить эту затею можно.

Если же речь идет о разумности данного действия, то ответить однозначно не получится. Все зависит от обстоятельств и конкретных возможностей владельца отопительной системы.

Читайте так же:  Пеноплекс вес 1 м3

Если у вас достаточно денег, то с самостоятельной разработкой и монтажом стрелки можно не возиться. Разумеется, лишь в том случае, если такое конструирование не доставляет вам чисто творческое удовольствие.

Для тех, кто все же решился взяться за это дело, мы приведем рекомендации по проектированию и установке коллектора с гидравлическим разделителем.

Статью о конденсационных отопительных котлах читайте здесь.

Принципы расчета

Схема котельной с гидрострелкой и коллекторомТипы исполнения гидравлического разделителя Первым делом займемся математикой.

Расчет параметров гидравлического разделителя осуществляется в следующем порядке:

  1. Определяем три исходных величины для расчета: расход первого контура (Q1), расход второго контура (Q2) и максимальную вертикальную скорость воды (V) в самой гидрострелке.
  2. Вычисляем модуль разницы |Q1-Q2| — это тот самый перепад расхода, который должен быть компенсирован гидрострелкой. Каждый насосный контур вносит свой вклад в общий объем циркуляции теплоносителя в системе.

Нетрудно видеть, что при Q1=Q2 потребность в разделители отсутствует. Но такого обычно не бывает.

Исходя из требований к конструкции, принимаем V — скорость теплоносителя, равной любому числу в диапазоне от 0.1 до 0.2 метров в секунду. Эта скорость не должна быть больше, так как вода не должна поступать в разделитель со слишком большой скоростью. Вычисляем искомый внутренний диаметр колонки гидрострелки по формуле: D = 18.81 X √(Q/V)

Что касается материала, то лучше всего изготовить гидрострелку из нержавеющей стали. При этом существует два различных конструктивных исполнения разделителя c различным взаимным расположением патрубков. Они показаны на рисунке выше. На этом же рисунке приведены все характерные размеры конструкции:

В заключение отметим, что многие известные производители отопительной техники наладили выпуск коллекторов со встроенным гидравлическим разделителем.

Смотрите видео, в котором опытный специалист разъясняет особенности схемы изготовления гидрострелки с коллектором:

Схема котельной с гидрострелкой и коллектором

Чертеж Гидрострелки довольно прост.

Если есть сварочный аппарат и есть опыт сварки то самому сварить гидрострелку довольно просто. Но, есть много подвохов.

Чертеж Гидрострелки можно найти в интернете, но они все разные, нет одного шаблона. Все чертежи гидрострелок отличаются. Строение Гидрострелки каждый видит по-своему, но есть одно правило, которое соблюдают все.

Гидрострелка это емкость из металла (т.е. профильная или круглая труба), к которой приварены патрубки подключения к котлу (подача и обратка) и патрубки потребителей (подача и обратка).

Так же опционально могут быть патрубки для автоматического воздухоотводчика (или группы безопасности) на 1/2" в верхней части гидрострелки.

В нижней части патрубок на 1/2" для крана для отвода шлама и грязи.

Также где-нибудь может располагаться патрубок 1/2" для подпитки воды в систему.

Схема котельной с гидрострелкой и коллектором

Основное правило которое нужно соблюсти это правило 3-х диаметров. Т.е. диаметр гидрострелки должен быть равен 3-м диаметрам патрубков. Чтобы гидрострелка несла основные функции которые для нее предназначены:

1. Отделяет шлам из системы.

2. Выводит газы из системы.

3. Выравнивает гидравлическую разницу в системе.

4. Подает котлу подогретую воду, тем самым продлевая жизнь котлу.

Некоторые пытаются сэкономить и изготовить гидрострелку из полипроиплена своими руками. Это мнение дилетантов которые, ничего не знают о работе и назначении гидрострелки подробнее тут.

Схема котельной с гидрострелкой и коллектором

Большинство гидрострелки и коллекторы выглядят по разному так как подстраивают эти изделия под определенные проекты в котельных.

Размеры котельных обычно малы и им мало место уделяют. Котлы выбирают тоже разные в котельных тоже разные Buderus, Baxi, Rinnai и т.д.

Размеры и строения коттеджей тоже разные 2-х, 3-х этажные, с бассейном и без. С теплым полом и без. С баней и другими постройками.

Поэтому чертеж гидрострелки выглядит везде по разному. И чертеж делают сразу с коллекторами отопления.

На данной схеме котельной видно расположение всех составляющих в котельной.

Схема котельной с гидрострелкой и коллектором

Помимо Гидрострелки вам так же понадобится коллектор распределительный. В этом плане мы можем предложить уже готовое изделие: Это совмещенная Гидрострелка с коллектором в одном изделии, а так же гидрострелка с коллектором из нержавеющей стали.

Схема котельной вместе с Бойлером косвенного нагрева в разрезе

Оцените статью
Adblock detector