Схема подключения гидрострелки с коллектором

Спроектировать собственную систему отопления далеко непросто. Даже если «планируют» ее монтажники, вам надо быть в курсе многих нюансов. Во-первых, чтобы проконтролировать их работу, во-вторых, чтобы оценить необходимость и целесообразность их предложений. Например, в последние годы усиленно пропагандируется гидрострелка для отопления. Это небольшое дополнение, установка которого выливается в немалую сумму. В некоторых случаях оно очень полезно, в других без него легко можно обойтись.

Что такое гидрострелка и где её устанавливают

Правильное название этого устройства — гидравлическая стрелка или гидроразделитель. Представляет собой кусок круглой или квадратной трубы с приваренными патрубками. Внутри, как правило, ничего нет. В некоторых случаях могут стоять две сетки. Одна (вверху) для лучшего «отхождения» воздушных пузырьков, вторая (внизу) для отсева загрязнений.

В системе отопления гидрострелка ставится между котлом и потребителями — отопительными контурами. Располагаться может как горизонтально, так и вертикально. Чаще ставят вертикально. При таком расположении в верхней части ставят автоматический воздухоотводчик, внизу — запорный кран. Через кран периодически сливается некоторая часть воды с накопившейся грязью.

То есть получается, что вертикально поставленный гидроразделитель, одновременно с основными функциями, отводит воздух и дает возможность удалять шлам.

Назначение и принцип работы

Гидрострелка нужна для разветвленных систем, в которых установлено несколько насосов. Она обеспечивает требуемый расход теплоносителя для всех насосов, независимо от их производительности. То есть, другими словами, служит для гидравлической развязки насосов системы отопления. Потому еще называют это устройство — гидравлический разделитель или гидроразделитель.

Гидрострелку ставят в том случае, если в системе предусмотрено несколько насосов: один на контуре котла, остальные на контурах отопления (радиаторах, водяном теплом полу, бойлере косвенного нагрева). Для корректной работы их производительность подбирается так, чтобы котловой насос мог перекачивать немного больше теплоносителя (на 10-20%), чем требуется для остальной системы.

Зачем нужна гидрострелка для отопления? Давайте рассмотрим на примере. В системе отопления с несколькими насосами они зачастую имеют разную производительность. Часто получается так, что один насос в разы более мощный. Ставить все насосы приходится рядом — в коллекторном узле, где они гидравлически связаны. Когда мощный насос включается на полную мощность, все остальные контура остаются без теплоносителя. Такое случается сплошь и рядом. Чтобы избежать подобных ситуаций и ставят в системе отопления гидрострелку. Второй путь — разнести насосы на большое расстояние.

Режимы работы

Теоретически, возможны три режима работы системы отопления с гидрострелкой. Они отображены на рисунке ниже. Первый — когда насос котла прокачивает ровно столько же теплоносителя, сколько требует вся система отопления. Это идеальная ситуация, в реальной жизни встречающаяся очень редко. Объясним почему. Современное отопление подстраивает работу по температуре теплоносителя или по температуре в помещении. Представим, что все идеально рассчитали, подкрутили вентили и после настройки достигнуто равенство. Но через некоторое время параметры работы котла или одного из контуров отопления изменятся. Оборудование подстроится под ситуацию, а равенство производительности будет нарушено. Так что этот режим может просуществовать считанные минуты (или даже еще меньше).

Второй режим работы гидрострелки — когда расход отопительных контуров больше мощности котлового насоса (средний рисунок). Эта ситуация опасна для системы и допускать ее нельзя. Она возможна, если насосы подобраны неправильно. Вернее, насос котла имеет слишком малую производительность. В этом случае для обеспечения требуемого расхода, в контуры вместе с нагретым теплоносителем от котла будет подаваться теплоноситель из обратки. То есть, на выходе котла, например, 80°C, в контура после подмеса холодной воды идет, например, 65°C (реальная температура зависит от дефицита расхода). Пройдя по отопительным приборам, температура теплоносителя опускается на 20-25°С. То есть, температура теплоносителя, подаваемого в котел, будет в лучшем случае 45°C. Если сравнить с выходной — 80°C, то дельта температур слишком велика для обычного котла (не конденсационного). Такой режим работы не является нормальным и котел быстро выйдет из строя.

Третий режим работы — когда насос котла подает больше нагретого теплоносителя, чем требуют отопительные контура (правый рисунок). В этом случае часть нагретого теплоносителя возвращается обратно в котел. В результате температура поступающего теплоносителя поднимается, работает он в щадящем режиме. Это и есть нормальный режим работы системы отопления с гидрострелкой.

Когда гидрострелка нужна

Гидрострелка для отопления нужна на 100%, если в системе будет стоять несколько котлов, работающих в каскаде. Причем работать они должны одновременно (во всяком случае, большую часть времени). Вот тут, для корректной работы гидроразделитель — лучший выход.

Еще гидрострелка для отопления может быть полезна для котлов с чугунным теплообменником. В емкости гидроразделителя постоянно происходит смешивание теплой и холодной воды. Это уменьшает дельту температур на выходе и входе котла. Для чугунного теплообменника — это благо. Но с той же задачей справится байпас с трехходовым регулируемым клапаном и обойдется он значительно дешевле. Так что даже для чугунных котлов, стоящих в небольших системах отопления, с примерно одинаковым расходом вполне можно обойтись без подключения гидрострелки.

Когда можно поставить

Если в системе отопления есть только один насос — на котле, гидрострелка не нужна совсем. Можно обойтись и если устанавливаются один-два насоса на контуры. Такую систему можно будет сбалансировать при помощи регулировочных кранов. Когда установка гидрострелки оправдана? Когда в наличии такие условия:

• Контуров три и больше, все очень разной мощности (разный объем контура, требуется разная температура). В таком случае, даже при идеально точном подборе насосов и расчете параметров, есть возможность нестабильной работы системы. Например, часто встречается ситуация, когда при включении насоса теплых полов, радиаторы стынут. Вот в этом случае нужна гидроразвязка насосов и потому ставится гидравлическая стрелка.
• Кроме радиаторов имеется водяной теплый пол, отапливающий значительные площади. Да, его подключать можно через коллектор и смесительный узел, но он может заставлять работать котловой насос в экстремальном режиме. Если у вас часто горят насосы на отоплении, скорее всего, нужна установка гидрострелки.
• В системе среднего или большого объема (с двумя и более насосами) собираетесь установить автоматическую регулирующую аппаратуру — по температуре теплоносителя или по температуре воздуха. При этом не хотите/не можете регулировать систему вручную (кранами).

В первом случае гидроразвязка, скорее всего, нужна, во втором, стоит думать об ее установке. Почему только думать? Потому что это немалые расходы. И дело не только в стоимости гидрострелки. Она стоит около 300$. Придется ставить еще дополнительное оборудование. Как минимум нужны коллекторы на входе и выходе, насосы на каждый контур (при небольшой системе без гидрострелки без них можно обойтись), а также блок управления скоростью насосов, так как через котел они уже управляться не смогут. В сумме с платой за монтаж оборудования этот «довесок» выливается примерно в две тысячи долларов. Действительно немало.

Зачем тогда ставят это оборудование? Потому что с гидрострелкой отопление работает стабильнее, не требует постоянной подстройки потока теплоносителя в контурах. Если вы спросите владельцев коттеджей, у которых отопление сделано без гидроразделителя, вам скажут, что часто приходится перенастраивать систему — крутить вентиля, регулируя потоки теплоносителя в контурах. Это характерно, если используются различные элементы отопления. Например, на первом этаже теплый пол, радиаторы на двух этажах, отапливаемые подсобные помещения, в которых надо поддерживать минимальную температуру (гараж, например). Если у вас предполагается примерно такая же система, а перспектива «подстройки» вас не устраивает, можно ставить гидрострелку для отопления. При ее наличии в каждый контур идет столько теплоносителя, сколько он требует в данный момент и никоим образом не зависит от параметров эксплуатации, работающих рядом насосов других контуров.

Как подобрать параметры

Подбирается гидравлический разделитель с учетом максимально возможной скорости потока теплоносителя. Дело в том, что при высокой скорости движения жидкости по трубам она начинает шуметь. Чтобы не было этого эффекта, максимальная скорость принимается равной 0,2 м/с.

По максимальному потоку теплоносителя

Чтобы рассчитать диаметр гидрострелки по этому методу, единственное, что нужно знать — это максимальный поток теплоносителя, который возможен в системе и диаметр патрубков. С патрубками все просто — вы же знаете, какой трубой будете делать разводку. Максимальный поток, который может обеспечить котел, мы знаем (есть в технических характеристиках), а расход по контурам зависит от их размера/объема и определяется при подборе контурных насосов. Расход на все контуры складывается, сравнивается с мощностью котлового насоса. Большая величина подставляется в формулу для расчета объема гидрострелки.

Приведем пример. Пусть максимальный расход в системе 7,6 куб/час. Допустимая максимальная скорость берется стандартная — 0,2 м/с, диаметр патрубков 6,3 см (трубы на 2,5 дюйма). В этом случае получаем: 18,9 * √ 7,6/0,2 = 18,9 * √38 = 18,9 * 6,16 = 116,424 мм. Если округлить, получаем, что диаметр гидрострелки должен быть 116 мм.

По максимальной мощности котла

Второй способ — подбор гидравлической стрелки по мощности котла. Оценка будет приблизительной, но ей можно доверять. Нужна будет мощность котла и разница температур теплоносителя в подающем и обратном трубопроводе.

Расчет также несложный. Пусть максимальная мощность котла — 50 кВт, дельта температур — 10°C, диаметры патрубков такие же — 6,3 см. Подставив цифры, получаем — 18,9 * √ 50 / 0,2 * 10 = 18,9 * √ 25 = 18,9* 5 = 94,5 мм. Округлив, получаем диаметр гидрострелки 95 мм.

Как найти длину гидрострелки

С диаметром гидроразделителя для отопления определились, но надо знать еще и длину. Ее подбирают в зависимости от диаметра подключаемых патрубков. Есть два вида гидрострелок для отопления — с отводами, расположенными один напротив другого и с чередующимися патрубками (располагаются со сдвигом один относительно другого).

Рассчитать длину в этом случае легко — в первом случае это 12d, во втором — 13d. Для средних систем можно и диаметр подобрать в зависимости от патрубков — 3*d. Как видите, ничего сложного. Рассчитать можно самостоятельно.

Купить или сделать своими руками?

Как говорили, готовая гидрострелка для отопления стоит немало — 200-300$ в зависимости от производителя. Чтобы снизить затраты, возникает закономерное желание сделать ее самостоятельно. Если варить умеете, никаких проблем — купили материалы и сделали. Но при этом надо учесть следующие моменты:

• Резьба на сгонах должна быть хорошо прорезанной и симметричной.
• Стенки отводов одинаковой толщины.

Вроде, очевидные вещи. Но вы удивитесь, как сложно найти четыре нормальных сгона с нормально сделанной резьбой. Далее, все сварные швы должны быть качественными — система будет работать под давлением. Сгоны приварены строго перпендикулярно к поверхности, на нужном расстоянии. В общем, не такая простая это задача.

Если сами пользоваться сварочным аппаратом не умеете, придется искать исполнителя. Найти его совсем непросто: либо дорого просят за услуги, либо качество работы, мягко говоря, «не очень». В общем, многие решают купить гидрострелку, несмотря на немалую стоимость. Тем более, в последнее время, отечественные производители делают не хуже, но намного дешевле.

О гидравлических разделителях для отопления на просторах интернета в буквальном смысле ходят легенды. Им приписывают множество «чудодейственных» свойств и функций. Но цель данной статьи – не развенчание мифов, а пояснение истинного назначения этого отопительного элемента и принципа его работы. Также любителям систем из ППР мы расскажем, как рассчитывается и устанавливается гидрострелка из полипропилена и можно ли ее сделать своими руками.

Для чего нужна гидрострелка

Если у вас в доме планируется монтаж простой системы отопления закрытого типа, где задействовано не более 2 циркуляционных насосов, то гидравлический разделитель вам точно не понадобится.

Когда контуров и насосов – три, при этом один из них предназначен для работы с бойлером косвенного нагрева, то и здесь можно обойтись без гидрострелки. Задуматься о разделении отопительных контуров надо в ситуации, когда схема выглядит следующим образом:

Примечание. Здесь показаны 2 котла, работающих в каскаде. Но это не принципиально, котел может быть и один.

В представленной схеме гидрострелки нет, но без ее монтажа тут явно не обойтись. Есть 4 контура, в которых действует столько же насосов разной производительности. Самый мощный из них создаст в подающем коллекторе разрежение, а в обратном – повышенное давление. При одновременной работе насосу меньшей производительности просто не хватит сил на преодоление этого разрежения и он не сможет отобрать теплоноситель на свой контур. По итогу ветвь не будет функционировать, поскольку насосы мешают друг другу.

Важно. Даже если паспортная производительность насосных агрегатов одинакова, то гидравлическое сопротивление ветвей всегда будет разным. Соответственно, реальный расход теплоносителя в каждом контуре все равно отличается, идеально выверить систему невозможно.

Чтобы устранить перепад давления ΔР, возникающий между коллекторами и дать возможность всем насосам спокойно отбирать нужное количество теплоносителя, в схему включается гидрострелка. Она представляет собой полую трубу расчетного сечения, чьей задачей является создание зоны нулевого давления между теплогенератором и несколькими потребителями. Как действует этот элемент в схеме обвязки котла, описано в следующем разделе.

Схема обвязки с котлом

Чтобы понять, как работает гидрострелка в системе отопления с несколькими контурами, мы предлагаем изучить схему ее обвязки с котлом, представленную ниже:

Теперь оба коллектора связаны между собой перемычкой, уравнивающей давление в подающей и обратной магистрали. Благодаря этому в каждый контур поступит столько теплоносителя, сколько нужно. При этом важно обеспечить такой же расход теплоносителя со стороны теплогенератора, иначе его температура на стороне потребителей может стать недопустимо низкой.

В интернете очень популярна схема гидрострелки (показана выше), изображающая 3 рабочих режима:

• суммарный расход теплоносителя в контурах потребителей и со стороны котла одинаков;
• отопительные ветви отбирают большее количество воды, чем ее обращается в котловом контуре;
• расход в кольце со стороны теплогенератора больше.

В действительности у гидрострелки режим работы один-единственный, он изображен на схеме под номером 3. Добиться идеального режима (№1) невозможно, так как гидравлическое сопротивление ветвей потребителей все время меняется из-за работы термостатов, да и подобрать так точно насосы нереально. По схеме №2 действовать нельзя, потому что тогда большая часть теплоносителя станет обращаться по кругу со стороны потребителей.

Это приведет к понижению температуры в системе отопления, ведь со стороны котла в гидрострелке будет подмешиваться мало горячей воды. Чтобы поднять эту температуру, придется выводить теплогенератор на максимальный режим, что не способствует стабильной работе системы в целом. Остается вариант №3, при котором в коллекторы идет достаточное количество воды требуемой температуры. А уж понизить ее в контурах – задача трехходовых клапанов.

Функция гидрострелки в системе отопления лишь одна – создание зоны с нулевым давлением, откуда смогут отбирать теплоноситель любое число потребителей. Главное, — обеспечить необходимый расход со стороны источника тепла. Для этого реальная производительность котлового насоса должна быть немного больше суммы расходов на всех ветвях потребителей. Подробнее обо всех нюансах рассказано и показано на видео:

Схема изготовления гидрострелки с коллектором

Прежде чем купить гидрострелку или приступить к ее изготовлению своими руками, не помешает изучить устройство данного элемента. Оно очень простое: полая труба круглого или прямоугольного сечения снабжена несколькими патрубками с разных сторон для присоединения к отопительной сети. Причем патрубки для подключения подачи расположены, как правило, в верхней части трубы, а обратки – в нижней.

Примечание. Указанный способ подключения актуален при вертикальном монтаже гидрострелки. В то же время ее можно устанавливать и в горизонтальном положении.

Чаще всего для отопления применяется гидравлический разделитель, чье устройство предусматривает установку коллектора. Они даже продаются одним комплектом, а изготавливаются из таких материалов:

• низкоуглеродистая сталь;
• нержавеющая сталь;
• из полипропилена.

Существуют и более сложные модели, оборудованные не только воздухоотводчиком и сливным штуцером, но и гильзами для присоединения контрольных приборов и датчиков, а также различными сеточками и пластинами. Они служат для очистки теплоносителя и разделения потоков. Подобная гидрострелка, чье устройство изображено на чертеже, имеет приличную стоимость и требует периодического обслуживания:

Среди домашних мастеров принято делать гидрострелку из металлической трубы, но в силу немалой популярности и дешевизны полипропилена эта тенденция меняется. Ведь даже изготовленный из ППР элемент вместе с коллектором стоит немалых денег. Поэтому все чаще люди предпочитают сделать разделитель из полипропилена в домашних условиях, чем покупать его в магазине. Для этого нужна ППР труба соответствующего диаметра, тройники по числу будущих патрубков и 2 заглушки.

Поскольку диаметр трубы для изготовления гидрострелки довольно велик, то потребуется приобрести к сварочному аппарату соответствующую насадку, а при пайке выдержать достаточный промежуток времени. В принципе, сложного ничего нет, тройники соединяются между собой отрезками труб, а с торцов ставятся заглушки. Другое дело, что подобный разделитель может выглядеть не очень эстетично, да и не во всякой системе его можно эксплуатировать.

Дело в том, что теплогенераторы на твердом топливе часто могут выходить на максимальный режим работы, при котором температура воды близка к 90—95 °С. Конечно, полипропилен ее выдержит, но в нештатной ситуации (например, когда отключат электричество) температура на подаче может резко подскочить и до 130 °С. Это случается из-за инертности твердотопливных котлов, поэтому вся обвязка к ним, включая гидрострелку, должны быть металлическими. Иначе вас ждут плачевные последствия, как на фото:

Расчет гидрострелки

Разделитель для любой отопительной системы подбирается либо изготавливается по 2 параметрам:

• число патрубков для подключения всех контуров;
• диаметр либо площадь поперечного сечения корпуса.

Если количество патрубков подсчитать нетрудно, то для определения диаметра необходимо произвести расчет гидрострелки. Он производится через вычисление площади поперечного сечения по следующей формуле:

S = G / 3600 ʋ, где:

• S – площадь сечения трубы, м2;
• G – расход теплоносителя, м3/ч;
• ʋ — скорость потока, принимается равной 0.1 м/с.

Для справки. Столь невысокая скорость течения воды внутри гидравлического разделителя обусловлена необходимостью обеспечить зону практически нулевого давления. Если скорость увеличить, то возрастет и давление.

Значение расхода теплоносителя определяется ранее, исходя из потребной тепловой мощности отопительной системы. Если вы решили подобрать или купить элемент круглого сечения, то произвести расчет диаметра гидрострелки по площади сечения достаточно просто. Берем школьную формулу площади круга и определяем размер трубы:

Выполняя сборку самодельной гидрострелки, надо расположить патрубки на определенном расстоянии друг от друга, а не как попало. Ориентируясь на диаметр подключаемых труб, вычисляют расстояние между врезками, пользуясь одной из схем:

Заключение

Планируя установить гидравлический разделитель, важно понимать, когда он нужен, а когда нет. Ведь подобное оборудование значительно повысит стоимость монтажа вашей системы. Что касается идеи поставить либо сделать гидрострелку из полипропилена, надо уяснить, что ее совместное использование с твердотопливным котлом невозможно. Спаять же ее из трубы и тройников ППР для специалиста не составит труда.

Что такое гидрострелка в системе отопления? Гидравлический и температурный буфер, который обеспечивает процессы корреляции температур подачи/обратки и упорядоченный максимальный проток теплоносителя, называют гидрострелкой. Статья на тему: «Гидрострелка: принцип работы, назначение и расчеты» раскрывает сущность гидравлического разделения контуров отопления.

• разделитель — обязательное условие производителя оборудования для гарантии технического обслуживания на котел мощностью 50 кВт и более, или теплогенератора с чугунным теплообменником;
• узел обеспечивает максимальный проток с ламинарным течением теплоносителя, поддерживает гидравлический и температурный баланс системы отопления;
• параллельное подключение гидрострелки отопления и контура потребителей создает минимальные потери давления, производительности и тепловой энергии;
• коленное расположение патрубков подачи-обратки обеспечивает температурный градиент вторичных контуров;

Устройство гидрострелки отопления

Гидроразделитель — вертикальный полый сосуд из труб большого диаметра (квадратного профиля) с эллиптическими заглушками по торцам. Размеры разделителя обусловлены мощностью (кВт) котла, зависят от количества и объема контуров.

Тяжелый металлический корпус устанавливают на опорные стойки, чтобы не создавать линейное напряжение на трубопровод. Компактные устройства крепят к стене, располагают на кронштейнах.

Гидравлическая стрелка «Meibes»

Дополнительные функции гидрострелок

Усовершенствованные модели совмещают функции разделителя, регулятора температуры и сепаратора. Клапан-терморегулятор обеспечивает температурный градиент вторичных контуров. Выделение растворенного кислорода из теплоносителя снижает риск эрозии внутренних поверхностей оборудования. Удаление из потока взвешенных частиц продлевает срок службы рабочего колеса и подшипников циркуляционных насосов.

На фото изображена модель гидрострелки для отопления в разрезе:

• Нейтральный режим работы гидроразделителя, при котором напор, расход, температура и тепловая энергия подачи — обратки соответствуют расчетным параметрам системы. Насосное оборудование обладает достаточной суммарной мощностью. Ламинарное движение потока в гидрострелке обеспечивает процессы деаэрации и осаждения взвешенных частиц.

• Формула определяет диаметр (D) по максимальной пропускной способности гидравлического разделителя (расчеты по паспортным данным на котел):

• Формула определяет диаметр гидрострелки по мощности теплогенератора. ?T разница температур подачи/обратки — 10°C:

• Диаметр патрубка, входящего в гидрострелку или распределительный коллектор:

Обозначение	Расшифровка символа	Единица измерения
D	Диаметр корпуса гидрострелки	мм
d	Диаметр патрубка	мм
P	Максимальная мощность, которой обладает котел (паспортные данные котла)	кВт
G	Максимальный проток (пропускная способность, расход) через гидроразделитель за час	м3/час
?	Постоянное значение (3,14)
?	Максимальная вертикальная скорость теплоносителя через разделитель (0,2)	м/сек
?T	Разница температур подачи — обратки (паспортные данные котла)	°C
C	Теплоемкость воды (относительная единица)	Вт/(кг°C)
V	Скорость теплоносителя через вторичные контуры	м/с
Q	Максимальный расход в контуре потребителя	м3/ч

• Определение параметров гидрострелки практическим методом:

Ориентировочный размер для небольших разделителей выбирают по диаметру входных (выпускных) патрубков. Расстояние между врезками составляет не менее 10 диаметров штуцера. Высота корпуса значительно превышает диаметр.

Коленчатую схему гидрострелки для отопления используют в подборе установки больших размеров. По «правилу 3d» диаметр корпуса составляет три диаметра патрубка. Расстояние 3d определяет пропорции конструкции.

Определение параметров гидрострелки по «правилу 3d»

• Распределение врезок по высоте колонны разделителя:

Если в системе не предусмотрен распределительный коллектор, то количество врезок в разделитель увеличивают. Трубопровод, соединяющий первый (котловой) контур с гидрострелкой, распределяют по высоте. Способ позволяет регулировать температурный градиент в динамике. Выполнение условия необходимо для качественного отбора теплоносителя вторичными контурами.

Применение гидрострелки убережет котел от теплового удара

Разделитель и компланарная распределительная гребенка образуют гидравлический модуль. Компактный узел удобен для стесненных условий небольших котельных.

Монтажные выпуски предусмотрены для обвязки звездочкой:

• низконапорный контур теплых полов подключают снизу;
• высоконапорный контур радиаторов — сверху;
• теплообменник — сбоку, на противоположной стороне от гидрострелки.

На рисунке представлена гидрострелка с коллектором. Схема изготовления предусматривает установку балансировочных клапанов между коллекторами подачи/обратки: