Гидрострелка для отопления: назначение + схема установки + расчеты параметров

Советы и рекомендации

Мы уже знаем, для чего используется гидрострелка, в каких системах автономного отопления ее рекомендовано применять, какими параметрами должен обладать прибор. Но несмотря на это, после установки гидравлического разделителя возникает множество вопросов. В этом разделе нашего обзора мы приведем несколько рекомендаций и ответов на часто возникающие вопросы по поводу функционирования данного устройства и сбоев в работе системы отопления.

Почему температура теплоносителя после гидрострелки меньше, чем на входе?

В разных контурах расход теплоносителя отличается. В гидравлическом разделителе наблюдается высокая температура, но туда поступает холодный теплоноситель, потому что остывший теплоноситель расходуется больше горячего.

Почему в гидрострелке небольшая вертикальная скорость?

Наличие мусора в системе отопления скорее правило, чем исключение. Ржавчина, песок и другие мелкие частицы являются главной причиной низкой вертикальной скорости, но через определенный промежуток времени сор мелкой фракции оседает на распределителе. Учтите, что невысокая скорость в гидрораспределителе способствует естественной конвекции теплоносителя. Это означает, что холодная жидкость поступает вниз, в то время как горячая поднимается вверх. Такой эффект способствует образованию необходимого давления и напора.

Для примера приведем систему теплого пола, в которой температура теплоносителя ниже, чем в бойлере косвенного давления, который требует большую температуру и напор, способствующий быстрому подогреву воды для системы горячего водоснабжения. Кроме этого, низкая скорость в гидрострелке понижает гидравлическое сопротивление, а также отводит пузырьки воздуха.

Можно ли устанавливать гидроразделитель под прямым углом?

Если с температурой теплоносителя и вертикальной скоростью в гидравлическом распределителе нет проблем, то устройство можно монтировать и под таким углом.

Важен ли объем гидрострелки?

Этот параметр имеет большое значение

Особенно стоит обратить внимание на объем гидрострелки, если в системе автономного отопления будет использоваться твердотопливный котел, так как его работа отличается нестабильным давлением и большими его перепадами

Подводя итоги можно сделать вывод, что гидравлический разделитель – очень важная составляющая в автономной системе отопления. Но, несмотря на это, гидрострелка не является обязательным прибором, и во многих случаях можно обойтись без нее.

Используя вышеизложенную информацию, вы сможете подобрать подходящее устройство именно для вашей системы отопления, учитывая ее технические характеристики и параметры.

Это позволит сэкономить средства и обеспечить стабильную работу всех отопительных приборов: радиаторов, конвекторов, водонагревательных бойлеров, системы теплых полов без падения температуры теплоносителя в них.

Подробнее о выборе и целесообразности использования гидрострелки в системе отопления можно узнать из этого видео.

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 корпусе.Это упрощает монтаж и делает общую конструкцию более компактной.

Пример схемы изготовления гидрострелки с коллектором в одном корпусе

Изготовление гидрострелки для отопления своими руками: схема производства работ

Из полипропилена гидрострелку изготовить без определенных навыков своими силами вряд ли удастся. Довольно сложно спаивать отводы и корпус между собой в домашних условиях, хотя это и возможно. Если домашний мастер хорошо знаком с технологией сваривания подобных материалов и у него имеется необходимое оборудование, то он вполне в состоянии выполнить такую работу своими руками. Гидрострелка из полипропилена прослужит гораздо дольше стального изделия.

И коллектор, и гидрострелка изготовлены своими руками

А вот из металла выполнить подобное изделие под силу домашнему мастеру, обладающему навыками сварных работ. Тем более что особых знаний такая работа не потребует.

Первым делом, после производства необходимых расчетов, которые удобнее выполнить при помощи предоставленных нами онлайн-калькуляторов, нужно составить своими руками чертеж гидрострелки. Обязательно указание на нем всех габаритов. После этого подбираются трубы необходимого диаметра.

Основная труба, которая и будет выполнять функцию разделителя, заваривается заглушками с обеих сторон, а по ее длине, по вымеренным размерам прожигаются отверстия для патрубков в необходимом количестве. Отрезки более тонкой трубы ввариваются в основную, таким образом получаются отводы на подачу и обратку котла, а так же на контуры.

Готовый гидравлический разделитель с коллектором. Осталось лишь покрасить и установить
Полезная информация! Не стоит забывать о необходимости контроля давления в гидрострелке и обеспечении возможности стравливания с нее воздуха. Для этого тоже стоит предусмотреть отводы. Рак же важна установка в самой нижней части цилиндра сливного винта, который позволит периодически прочищать систему.

Для чего нужна гидрострелка в системе отопления

Гидрострелка – это деталь из обвязки котла, с помощью которой стабилизируют характеристики процесса циркуляции теплоносителя и нивелируют тепловые колебания в теплогенерирующем агрегате. Кроме того, гидрострелка может работать и как компенсатор, обеспечивающий независимость отопительных контуров.

В итоге растет КПД системы отопления, уменьшается расход топлива, облегчается работа теплогенерирующего агрегата и продлевая срок безаварийной эксплуатации всего оборудования.

Как работает гидрострелка?

Типовая гидравлическая стрелка представляет собой вертикально ориентированный цилиндр или прямоугольный параллелепипед с четырьмя рабочими отводами – по два сверху и снизу.

Причем центральная ось верхних отводов располагается вдоль одной линии или со смещением одного штуцера вверх. В свою очередь пара нижних отводов обустроена либо вдоль одной оси, либо со смещением вниз одного из штуцеров. К верхним отводам подключают напорную ветвь системы, а к нижним, соответственно, обратку.

Принцип работы гидрострелки

Кроме того в дно корпуса «стрелки» врезают штуцер с вентилем для слива теплоносителя из системы, а в крышку – штуцер с клапаном для удаления воздуха, который скапливается над водой (теплоносителем) и стравливается за счет давления в системе.

Устроенная подобным образом гидрострелка делит систему отопления на два контура:

• Малую ветвь, в которую входит «стрелка» и котел. Схема циркуляции: горизонтально от котла – вертикально по стрелке – горизонтально в котел.
• Большую ветвь, в которую входит котел, трубы, радиаторы и стрелка. Схема циркуляции: горизонтально от котла, сквозь стрелку, к батарее – вертикально по батарее – горизонтально от батареи, сквозь стрелку, к котлу.

Циркуляция по малому контуру осуществляется только в случае избытка тепла в системе. В этом случае излишне разогретый теплоноситель сбрасывается посредством стрелки в обратку, после чего контроллер температуры котла «гасит» топку.

При этом теплогенерирующий агрегат сможет включиться в работу системы только после понижения температуры теплоносителя до приемлемого уровня, открывающего большую ветвь циркуляции.

Движение теплоносителя по большой ветви – фактически всей разводке системы – осуществляется только в случае штатной работы котла, генерирующего «нужную» батареям порцию тепловой энергии.

Проще говоря: система отопления с гидрострелкой тратит минимум топлива и производит максимум тепловой энергии.

Как устроен гибрид гидрострелки и коллектора?

Такой гидродинамический терморегулятор можно сделать из любой типовой стрелки, заменив «правые» отводы на коллекторы. То есть напротив каждого «левого» штуцера, подключаемого к котлу, к корпусу приваривают не «правый» штуцер, а длинную трубу с множеством вертикальных отводов – коллектор системы отопления.

Гидравлическая стрелка

Теплоноситель поступает из котла в «стрелку», движется по ней в горизонтальном направлении и переходит в коллектор лучевой разводки, распределяясь по множеству контуров системы отопления. Причем каждый напорный патрубок на «выходе» из стрелки-коллектора комплектуется своим насосом, обеспечивающим циркуляцию теплоносителя в конкретном контуре разводки.

В итоге коллектор отопления с гидрострелкой регулирует не только температуру теплоносителя, но и направление циркуляции, выравнивая давление между ветвями системы. Причем строительство такого гибрида оправдано лишь в случае экономии места в котельной. Поскольку тривиальное подключение пары коллекторов к типовой стрелке с четырьмя патрубками даст тот же эффект.

Как выбрать гидродинамический терморазделитель?

Относительно низкая цена гидрострелки для отопления нивелирует саму идею строительства этого узла своими руками.

Поэтому большинство домовладельцев предпочитают «заводские» стрелки кустарным самоделкам, выбирая гидродинамический терморегулятор по следующим параметрам:

• Тепловой мощности котла.
• Объему теплоносителя в системе.

Эти параметры должны соответствовать «паспортным» данным гидрострелки, то есть сама процедура выбора выглядит следующим образом:

• Узнаем тепловую мощность котла (по паспорту агрегата) и объем воды в системе (по метражу труб и габаритам котла и батарей).
• Идем в магазин и покупаем стрелку, подходящую под объем и мощность.

https://youtube.com/watch?v=sLsOysrbhb8

Также советуем посмотреть:

• Пленочный теплый пол с инфракрасным излучением
• Альтернативные источники отопления для частного дома — что выбрать?
• Для чего нужен байпас в системе отопления?
• Гофрированные нержавеющие трубы для отопления

Использование

Обычно гидравлический разделитель устанавливают в следующих случаях:

1. Если в доме большая, мощная система отопления с большим количеством радиаторов, но при этом с небольшим водяным контуром отопительного котла. Если такая система работает без гидрострелки, то, во-первых, ее очень сложно отбалансировать, если вообще возможно, во-вторых, создается большая нагрузка на насос котла отопления, что выводит его быстро из строя.
2. Если система отопления комбинированная из нескольких контуров: батареи отопления, теплый пол, бойлер косвенного нагрева. В таких системах отопления без гидравлического разделителя при отключении одного контура может возникнуть разбалансировка системы отопления с резким повышением температуры теплоносителя. Это также неблагоприятно влияет на работу котла.
3. При использовании в системе отопления двух и более отопительных котлов для увязки их в одну систему отопления.

Благодаря установке гидрострелки в систему отопления можно получить такие положительные изменения:

1. Равномерный прогрев всех батарей системы отопления. При хорошей правильнойбалансировке можно установить оптимальный тепловой режим в отопительной системе.
2. Согласованная работа контуров водяного пола, отопительных батарей и бойлера косвенного нагрева.
3. Возможность удалять накопившуюся грязь и лишний воздух в системе отопления. С помощью спускного крана и автоматического воздушного клапана на гидрострелке можно удалять различный шлак из системы отопления.
4. Можно согласовать работу двух котлов, при этомне используя сложное громоздкое оборудование.

Недостатки применения гидрострелки:

1. Необходимость работать только на системах отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя;
2. Нужно устанавливать дополнительный циркуляционный насос на каждый контур.

Гидрострелку в системе отопления устанавливают строго вертикально, для того чтобы внизу собирался осадок, а вверху выходил воздух из системы отопления.

Схемы изготовления

Гидрострелки промышленного изготовления стоят недешево и многие изготавливают их своими руками. При этом нужно сделать предварительные расчеты. Основные расчетные размеры показаны на рисунке ниже.

Схема гидрострелки с основными расчетными размерами

Как видно из рисунка, диаметр самой гидрострелки принимают равным трем диаметрам входных патрубков, поэтому расчеты сводятся в основном к определению диаметра гидрострелки.

На рисунке показаны два варианта гидрострелок. Назначение второго варианта лучше первого тем, что вода при переходе подающего трубопровода освобождается от пузырьков воздуха, а при обратном поступлении – лучше избавляется от шлама.

Расчет сводится в основном к определению диаметра гидрострелки:

где:

• D – диаметр гидрострелки в мм;
• d – диаметр входного патрубка в мм, обычно принимают равным D/3;
• 1000 – переводной коэффициент метров в мм;
• P – мощность котла в кДж;
• π – число пи = 3,14;
• С – теплоемкость теплоносителя (вода – 4,183 кДж/кг·С°);
• W – максимальная вертикальная скорость движения воды в гидрострелке, м/с, обычно принимают равной 0,1 м/с;
• ΔТ – разница температур теплоносителя на входе и выходе котла, С°.

Также расчет можно выполнить по такой формуле:

где:

• Q – расход теплоносителя, м³/с;
• V – скорость движения воды в гидрострелке, м/с;

Также для расчета диаметра гидрострелки есть такая формула:

где:

• G – расход, м³/час;
• W – скорость движения воды, м/с;

Высота гидрострелки может быть любой и ограничиваться разве что высотой потолка в помещении.

Если сделать диаметр гидрострелки достаточно большим, то можно получить два в одном: гидрострелку и теплоаккумулятор, так называемый емкостной разделитель.

Схема емкостного разделителя в системе отопления

Как видно из рисунка, гидрострелка такого типа имеет большой объем, порядка 300 литров и более, поэтому способна, кроме выполнения своей основной задачи, еще и накапливать тепло. Использование гидрострелки такого типа особенно оправдано при отоплении твердотопливным котлом, так как способно сглаживать температурные скачки котла отопления и сохранять тепловую энергию котла после окончания горения довольно длительное время.

Нужно знать некоторые нюансы при использовании такого типа гидрострелки:

1. Во-первых, такую гидрострелку необходимо утеплить, поскольку в противном случае она будет отапливать котельную, а не отдавать тепло в систему отопления.
2. Котел будет выдавать меньшую мощность. Это объясняется тем, что требуется большая температура теплоносителя, а на котлах установлена автоматика, которая будет автоматически уменьшать его мощность для снижения температуры на выходе.

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.

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:

Назначение гидрострелки

О свойствах и назначении гидрострелок существуют разные версии, некоторые из которых оторваны от реальности.

Основное свойство гидрострелки заключается в том, что она допускает работу системы отопления с несовпадающими расходами в котловом контуре и контуре потребления.

Чтобы понять принцип работы гидроразделителя рассмотрим пример. Потребители подключены к котлу через ГС. Изначально расход в котловом контуре подобран так, чтобы быть равным суммарному расходу в контурах потребления. При этом теплоноситель движется напрямую – от подачи котла в подачу потребителей и аналогично в обратке. Когда какой-то из контуров закрывается (сработала автоматика, поддерживающая температуру в помещении, или в нем нет необходимости), то расход в контуре потребления уменьшается. Расход через котел остается прежним и его избыток через гидрострелку перетекает в обратку. Т.е. не происходит изменения давления. При этом в котел поступает более теплый теплоноситель, что снижает нагрузку, обеспечивает котлу щадящий режим работы.

Можно встретить информацию о том, что гидрострелка позволяет иметь в потреблении расход больше, чем в котле. Да, такой режим возможен, но приведет к разрушению котла. В таком режиме отопление недополучает тепла и сильнее выхолаживает теплоноситель. Возросшая разница температуры подачи и обратки котла переводит его в конденсационный режим работы, приводящий к разрушению.

Также, задачей гидрострелки, как участка с нулевым сопротивлением, является выравнивание давлений в подающем и обратном коллекторах. Это нужно когда в контурах потребления установлены насосы с разной производительностью. Если отсутствует гидравлический разделитель, то более мощный насос начнет создавать разрежение в подающем коллекторе и повышенное в обратном. Это приведет к тому, что более слабый насос не сможет гонять теплоноситель по своему контуру. Т.е. работа контура прекратится. Установка гидрострелки выравнивает эти давления и обеспечивает работу контуров без взаимного влияния.

Количество соединений на гидрострелке

Классическая схемотехника определяет подвод четырёх трубопроводов на конструкцию гидравлического разделителя. Отсюда неизбежно появляется вопрос о возможности увеличения числа входов/выходов. В принципе, такой конструктивный подход не исключается. Однако эффективность схемы снижается с увеличением числа подводов/отводов.

Рассмотрим возможный вариант с большим количеством патрубков в отличие от классики и сделаем анализ работы гидравлической разделительной системы для таких условий монтажа.

Схема разделителя многоканального распределения тепловых потоков. Этот вариант позволяет обслуживать более объёмные системы, но при условии возрастания количества патрубков более четырёх, эффективность системы в целом резко снижается

В данном случае тепловой поток Q1 полностью поглощается тепловым потоком Q2 для состояния системы, когда величина расхода для этих потоков фактически равноценна:

Q1=Q2.

В том же состоянии системы тепловой поток Q3 по значению температуры приблизительно равен средним значениям Тср., протекающим по линиям обратки (Q6, Q7, Q8). В то же время отмечается незначительная разница температур в линиях с Q3 и Q4.

Если тепловой поток Q1 становится равным по тепловой составляющей Q2+Q3, отмечается распределение температурного напора в следующей зависимости:

Т1=Т2, Т4=Т5,

тогда как

Т3= Т1+Т5/2.

Если же тепловой поток Q1 становится равным сумме тепла всех остальных потоков Q2, Q3, Q4, в таком состоянии уравниваются все четыре температурных напора (Т1=Т2=Т3=Т4).

Многоканальная разделительная система на четыре входа/четыре выхода, довольно часто применяемая на практике. Для обслуживания отопительных систем частного хозяйства такое решение вполне удовлетворяет по технологическим параметрам и стабилизации работы котла

При таком положении дел на многоканальных системах (более четырёх) отмечаются следующие факторы, оказывающие негативное влияние на работу устройства в целом:

• сокращается естественная конвекция внутри гидравлического разделителя;
• снижается эффект естественного смешивания подачи с обраткой;
• общая эффективность системы стремится к нулю.

Получается, что отход от классической схемы с увеличением числа отводных патрубков практически полностью нивелирует рабочее свойство, каким должна обладать гирострелка.

Заключение: преимущества использования гидрострелки

Еще раз подчеркнем преимущества применения гидрострелки в отопительной системе с несколькими контурами:

1. Сглаживается функционирование оборудования. Расход теплоносителя через его теплообменник — всегда стабилен, без скачков давления и температуры. Износостойкость котла от этого только возрастает.
2. Система отопления с разноплановыми контурами становится легко управляемой — каждому контуру легко задать отдельные параметры, и это никак не скажется на деятельности других элементов.
3. Если котел с чугунным теплообменником, то монтаж гидрострелки защитит его от резких «тепловых ударов», что в итоге увеличит срок эксплуатации дорогостоящего оборудования.
4. Нет проблем с выбором насосов. Каждому контуру подбирается свой, исходя из имеющихся потребностей. Кроме того, отпадает потребность покупки циркуляционного насоса повышенной мощности для монтажа в контуре котла.
5. Значимыми могут стать и дополнительные способности по удалению скопившихся газов и очистке теплоносителя от нерастворимых загрязнений.

Необходимость установки в систему отопления гидрострелки рассматривается индивидуально и зависит от ряда условий – мощности насосов, их взаимодействия, общая мощность системы, наличие дополнительных котлов, использующихся в связке.

Специалисты рекомендуют монтировать это устройство только тогда, когда количество котлов больше одного и количество насосов больше трех. В противном случае необходимости в ней нет. Повредить она не повредит, но и пользы от усложнения всей конструкции не будет.

Таким образом, гидрострелка для отопления сгодится лишь для большой разветвленной системы, к примеру, в многоквартирных или больших частных домах с большим количеством пристроек. Несмотря на сложный принцип работы и большое количество задач, данный механизм достаточно простой в конструктивном плане, поэтому его реально сделать своими руками.  Однако если насоса всего один или два, это является просто пустой тратой денег и нерациональным использованием средств.