В чем заключается принцип работы гидрострелки

Для надежной и эффективной работы системы отопления нужно обеспечить ей хорошую терморегуляцию. Для этого понадобится установка и предварительный правильный расчет гидрострелки. Если говорить о том, что такое гидрострелка, то в целом это упрощенное название гидравлического терморазделителя для балансировки температуры в системе отопления. По своей структуре это несложное устройство, но его роль сложно переоценить.

Что такое гидрострелка в системе отопления: устройство и схема

Конструкция гидрострелки чрезвычайно проста. Это кусок трубы прямоугольного или круглого сечения, который имеет четыре отвода – два со стороны котлового контура и два со стороны потребителей. Располагать такой элемент можно как горизонтально, так и вертикально. Хотя чаще встречается второй вариант, поскольку в этом случае проще устанавливать воздухоотводчик и кран для удаления шлама, который скапливается в нижней части конструкции.

Схема гидравлической стрелки для систем отопления в разрезе

Некоторые производители внутри гидроразделителя устанавливают две сетки. Одна служит для сепарации воздуха, а другая для отделения шлама. Хотя чаще всего подобное изделие полностью пустое, поскольку в процессе эксплуатации сетки довольно быстро забиваются и теряют свою эффективность.

Устанавливается гидрострелкав разрыв линии соединения котла и коллектора, разделяющего поток теплоносителя между потребителями. Иногда гидроразделитель и коллектор собираются в одном упрощает монтаж и делает общую конструкцию более компактной.

Пример схемы изготовления гидрострелки с коллектором в одном корпусе

Как определить правильный размер гидравлической стрелки.

Расчет гидрострелки сводится к определению диаметра установки, при которой поток в контурной системе отопления равняется потоку  теплоносителя котла(необходимо стремится).

При таких условиях возможна слаженная работа не только основного нагревательного элемента, но и циркуляционных насосов, термоголовок и обогревательных приборов в целом. В помещении поддерживается нужный температурный режим.

Методы ведения возможных расчетов:

Как определить правильный размер гидравлической стрелки.
    • зависимость диаметра гидрострелки от максимальной скорости потока воды в отопительной системе. Здесь D – искомая величина, измеряется в миллиметрах.

, где

d – среднее значение диаметра патрубков, которые обеспечивают циркуляцию теплоносителя в гидрострелке, мм;

G – поток теплоносителя через разделитель, куб. м/час;

w — скорость движения теплоносителя через поперечное сечение гидрострелки, м/сек. Оптимальное значение – 0,2 м/сек;

    • Расчет гидрострелки от мощности установленного нагревательного элемента (котла). Данная формула применяется тогда, когда еще не известна величина потока теплоносителя в системе (нет циркуляционного насоса), но котел куплен и установлен.
Как определить правильный размер гидравлической стрелки.

w — скорость движения теплоносителя через поперечное сечение гидрострелки, м/сек. Оптимальное значение – 0,2 м/сек;

c — теплоемкость теплоносителя, в большинстве случаев это вода;

P – средняя мощность установленного котла или котлов, кВт;

∆T – разность температуру между подающей трубой и обраткой в системе отопления.

При неправильно проведенных расчетах возможно два варианта развития событий. Это когда сила потока контура отопления больше силы потока контура котла. В таком случае происходит перерасход потребляемой энергии, так как для обогрева помещения достаточно одного нагревательного элемента, а не нескольких.

Второй вариант – поток котла больше потока контура отопления. В таком случае также происходит перерасход энергии, так как помещение достаточно хорошо прогрето. Еще один минус – в помещении жарко, что неблагоприятно влияет на самочувствие человека.

Как определить правильный размер гидравлической стрелки.
Стоимость  гидрострелки 2500 руб

Специалисты нашей компании не допустят по данных ошибок, ведь обладают достаточно большим опытом в установке и изготовлении гидро стрелки.

Читайте также:  Инструкция по возведению углового камина своими руками

Заказать расчет гидро стрелки Вы можете по телефонам: +7(985)825-93-53, +7(985)420-00-70 или по e-mail [email protected]

Принцип функционирования

Гидрострелка для отопления в разрезе представляет собой отрезок полой трубы с квадратным сечением. Работает такое устройство очень просто. Воздух сепарируется и устраняется автоматическим отводчиком воздуха. Отопительная система разбивается на 2 разных контура – большой и малый. Малый контур представляет собой котел/гидрострелку, а большой – котел/гидрострелку/потребитель.

Схема работы гидравлической стрелки

Принцип функционирования

Когда отопительный котел обеспечивает количество носителя тепла, которое равно его потреблению, то в гидрострелке жидкость идет только горизонтально. Если это равновесие нарушается, то носитель тепла идет в малый контур, после чего увеличивается температура перед котлом. Котел на такие изменения реагирует отключением, а носитель тепла продолжает двигаться до того момента, пока температура понизится до определенного значения. Затем котел опять включается. Таким образом, гидроразделитель в системе отопления обеспечивает баланс контуров котла и котельной, при этом гарантируя независимую работу каждого отдельного контура.

Как работает гидрострелка

Гениальность этого устройства в том, что все процессы смешивания в ней холодного и горячего потока происходят естественным образом, только по законам физики. И ещё в том, что основные свои функции она выполняет только при запуске системы и каких-либо нюансах, возникших во время работы. В остальное время она служит лишь как накопитель лишнего воздуха и вредных отложений. Правда, в большинстве случаев, так называемый, спокойный режим работы можно наблюдать не так часто. Добиться одинакового прогрева всех контуров достаточно сложно, так что наличие гидрораспределителя более чем оправдано.

Чтобы было понятно, приведём пример работы гидрострелки для отопления сделанной своими руками, во время первого запуска системы. После запуска обогревательного котла, холодная вода начинает циркулировать в трубах, подгоняемая циркуляционными насосами. Попадая в гидрострелку, более тёплая вода поднимается вверх, а холодная опускается вниз к котлу, где нагревается и вновь отправляется в систему. Согласитесь, всё довольно просто и вполне понятно. Но при всей этой простоте прибор сообщает системе следующие преимущества:

Как работает гидрострелка
  • Корректное давление в системе.
  • Автоматическое распределение температурных потоков в нужном направлении.
  • Сглаживание гидроударов.
  • Отключение одного контура независимо от остальных.
  • КПД нагревательного котла повышается, что приводит к экономии топлива.

Ну, и уже упоминавшиеся воздушный клапан и кран для слива отходов.

Место установки

Для правильной установки гидрострелки выполняют 5 общих правил:

Место установки
  1. Для правильной работы распределителя не имеет значение, в каком положении будет установлена гидрострелка. Важно только направление торцевых трубопроводов, от которых зависит работа автоматического воздухоотводчика и система шламоудаления.
  2. Распределитель устанавливается после вентиля монтажа определяется схемой отопления, его располагают максимально близко к агрегату.
  3. В случае применения коллекторной схемы распределитель ставится перед котлоагрегатом.
  4. При необходимости подключения дополнительного электронасоса, распределитель размещают между ним и выходной трубой для нагревательного контура.
  5. Для того чтобы правильно обвязать твердотопливный агрегат, гидравлическую стрелку включают к выходу и входу теплоносителя, тогда можно отрегулировать индивидуальную температуру для каждого контура.

Пример расчета

Если планируется изготовить гидравлический разделитель своими руками, необходимо определиться с его размерами. С этой целью используется расчет гидрострелки. Он может производиться двумя методами: методом чередующихся патрубков и методом трех диаметров.

Однако смысл обоих расчетов сводится к выведению такой величины, как диаметр разделителя. За основу расчета берется максимальный объем потока воды по системе (м3/час) и обеспечение минимальной скорости воды в гидрострелке. Специалисты советуют применять наибольшую скорость в 0,2 м/сек. Первая формула расчета основана на максимальном протоке воды в системе.

D=3*d=1000*√((4*G)/(π*3600*w))

  • D – это диаметр гидрострелки, мм;
  • d – диаметр подводящих патрубков, мм;
  • G – максимальный проток воды через стрелку, м3/час;
  • w – максимальная скорость хода воды через поперечное сечение гидроразделителя, м/сек (ориентировочно 0,2 м/сек);
  • с – показатель теплоемкости воды;
  • P – показатель максимальной мощности котла, кВт;
  • ΔT –разность температур между подачей и возвращением системы отопления, °С (= примерно 10°С).

Следующая формула основана на зависимости значения диаметра гидрострелки от наибольшей мощности котла.

D=3*d=18,8*√(G/W)=18,8*√(7,6/0,2)=116

Итак, применение устройства гидрострелки в системе отопления является необходимым для обеспечения надежности и эффективности отопительного оборудования.

Схематическое изображение гидрострелки и ее места в системе отопления

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.

Схематическое изображение гидрострелки и ее места в системе отопления

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

Схематическое изображение гидрострелки и ее места в системе отопления

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).

Совмещенная гидрострелка

Совмещенная гидрострелка с балансировочным клапаном

Для подключения отопительных контуров на объектах, имеющих площадь более 150 м² вместо обычного разделителя, получающегося громоздким, используются специальные гребенки. Они представляют собой последовательную конструкцию, объединяющую возможности гидрострелки и коллектора для отопления, которые для этого соединяют стальными перемычками. Количество сдвоенных патрубков подбирается равным числу контуров (их потребуется по паре штук). К преимуществам такого совмещения относят:

Совмещенная гидрострелка
  • Упрощается ремонт и эксплуатация всей системы отопления. Небольшая по размерам конструкция не займет в помещении слишком много места.
  • Запорную, а также регулирующую часть арматурного комплекта удается разместить в одном месте.
  • Благодаря увеличенному диаметру коллекторного канала тепловой носитель равномерней распределяется по контурам.

Для обустройства обвязки при данном подходе используются специальные монтажные выпуски, часть из которых предназначена для радиаторного контура, а другая – для подключения обогрева полов.

К особенностям совмещенной конструкции относят наличие специального теплообменника, а также установку в промежутке между прямым и обратным коллектором отдельного балансировочного клапана.

Совмещенная гидрострелка

Методы расчета гидрострелки в системе отопления частного дома

Как рассчитать гидрострелку системы отопления частного дома самостоятельно? Можно вычислить необходимые размеры по формулам или подобрать диаметр по правилу «3D».

  • Формула определяет диаметр (D) по максимальной пропускной способности гидравлического разделителя (расчеты по паспортным данным на котел):
  • Формула определяет диаметр гидрострелки по мощности теплогенератора. ΔT 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
π Постоянное значение (3,14)
ω Максимальная вертикальная скорость теплоносителя через разделитель (0,2) м/сек
ΔT 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
Методы расчета гидрострелки в системе отопления частного дома

Обратите внимание! Формулы, по которым производят расчет гидрострелки для отопления, получены эмпирическим путем. Диаметр входного патрубка в гидроразделитель соответствует диаметру выпуска котла.

  • Определение параметров гидрострелки практическим методом:
Читайте также:  Как выбрать водонагреватель для воды: рекомендации и обзор моделей

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:
Методы расчета гидрострелки в системе отопления частного дома

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.

Схема врезки контуров системы отопления в обвязку котла.

Гидравлический разделитель без фильтра

Конструкция стрелки, где исключается присутствие функций воздухоотделителя и фильтра-отстойника, тоже несколько отходит от принятого стандарта. Между тем на такой конструкции можно получить два потока с разными скоростями движения (динамически независимые контуры).

Нестандартное конструктивное решение изготовления гидрострелки. Отличается от классики тем, что здесь нет функций фильтрации и вывода воздуха. К тому же распределение тепловых потоков имеет схему перпендикулярного транспорта, чем достигается развязка по скорости

Например, есть тепловой поток контура котла и тепловой поток контура отопительных приборов (радиаторов). Нестандартной конструкцией, где перпендикулярное направление потоков, скорость потока второстепенного контура с приборами нагрева значительно возрастает.

По контуру котла, напротив, движение замедлено. Правда это чисто теоретический взгляд. Практически необходимо испытывать в конкретных условиях.

Устройство гидрострелки

Это просто небольшая труба с сечением в виде круга или прямоугольника, в которой есть четыре патрубка, через которые идет тепло к потребителю в одну сторону и обратка в котел в другую.

Назначение гидрострелки – это разделение контур котла и контура потребителя.

Расположить гидроразделитель можно как вертикально, так и в горизонтальной плоскости, все зависит от особенностей помещения. Чаще всего ставят вертикально, так как в этом положении проще установить сверху воздухоотводчик, а внизу – кран для удаления ненужных веществ.

Принцип работы гидрострелки таков, что она не может работать независимо, нужен комплекс. Вся система включает в себя такие компоненты:

  • Сама гидрострелка
  • Главный коллектор
  • Насосные группы (одни прямая и две смесительные)
  • Обвязка
  • Контроллер управления

Принцип работы гидравлического разделителя

  • Трубопровод системы отопления заполняется водой. Жидкость имеет температуру ниже комнатной и находится в пределе 5-15°С.
  • При включении котла, до тех пор, пока теплоноситель не прогреется и не достигнет температуры близкой к 55-60 °С, он циркулирует по малому или первичному контуру отопления. Гидрострелка в разрезе, представляет собой полый емкостный сосуд с расположенными отводами для подачи и обратки. Сразу за разделителем устанавливают обратный или трехходовой клапан. До достижения оптимальной температуры нагрева, жидкость попадая в гидрострелку, через верхний патрубок направляется вниз по существующей полости и через нижний отвод попадает в обратку системы отопления.
Принцип работы гидравлического разделителя

После нагрева теплоносителя до оптимальной температуры, принцип работы гидравлической стрелки меняется. Модуль начинает равномерно распределять водяной поток между первичным и вторичным контуром обогрева.

Принцип работы гидравлического разделителя