Гидрострелки для отопления: принцип работы, расчет и режимы функционирования

Содержание

Общие сведения

Необходимость использования гидроразделителя

Условия использования гидрострелки

Принцип работы стрелки

Особенности работы гидрострелки в трех основных режимах

Дополнительные функции гидрострелки

Расчет гидрострелки

Коротко о главном

При монтаже автономного отопления часто создается разветвленная система. Ее работа обязательно должна быть сбалансирована, иначе она не будет эффективно выполнять свое назначение. Гидрострелка для отопления — простой и популярный способ получить необходимый результат. Рассмотрим, что это за устройство, необходимость и условия его использования. Расскажем также о принципе работы, дополнительных возможностях и особенностях расчета стрелки.

Общие сведения

Отопительная система работает эффективно и бесперебойно, если все ее составные части функционируют «в унисон» и не мешают друг другу. В грамотно сбалансированном тепловом контуре здания каждый узел отопления полноценно выполняет свое назначение. Такой гармоничной работы добиться сложно, если проектированием и монтажом системы занимается неопытный человек. Для него эта задача становится еще больше невыполнимой, когда необходимо создать протяженную внутридомовую отопительную сеть с большим количеством контуров и ответвлений. Обычно в сложных системах каждая ветвь имеет индивидуальное термостатическое управление. Контуры в разветвленных сетях также отличаются температурным градиентом, напором и объемом теплоносителя. Чтобы все эти параметры можно было проще увязать, используют гидрострелку для отопления, которую правильнее называть гидроразделителем потока.

Вариант заводского гидроразделителя потока

Этот элемент внутридомового отопительного контура представляет собой часть трубы квадратного или круглого сечения. Она имеет патрубки, закрепленные с помощью сварки. Такая труба может монтироваться в горизонтальном или вертикальном положении. Ее установку выполняют между котельным агрегатом и потребителями, которыми являются контуры отопительной системы дома.  Входные и выходные патрубки располагаются на длинных сторонах элемента. При этом его торцы заглушены. В зависимости от процесса производства для этой цели могут использоваться блины из металла, которые привариваются к отрезку трубы. Классическим вариантом являются именно с круглым или квадратным сечением гидрострелка для систем отопления. Обе разновидности — эффективные устройства, предотвращающие риск гидропотерь в подключенных контурах (ветвях) внутридомовой отопительной сети. При этом более предпочтительным вариантом является разделитель на базе труб круглого сечения.

Потоковый разделитель круглого сечения

Итак, гидроразделителем называется буфер в виде короткого отрезка трубы с закрытыми торцами и патрубками, который используется для обеспечения взаимосвязи температур воды в обратке и подаче. Он применяется для упорядочивания потока. Буферный элемент — обязательная часть сложной отопительной сети.

Необходимость использования гидроразделителя

Для организации эффективной работы внутридомового теплового контура нужно знать, что такое гидрострелка для отопления, зачем она нужна. Используется данная деталь, когда в сети две и более ветви. Это могут быть не только радиаторные контуры, но и петли теплого пола. Если вместо гидроразделителя использовать привычный для всех сантехников общий коллектор, возникают проблемы. Одной из них является влияние циркуляционных насосов друг на друга, которыми оснащаются подключенные контуры. Это воздействие увеличивается, если установленные агрегаты отличаются мощностью.

Коллектор для отопительной внутридомовой сети

Чтобы преодолеть воздействие мощного оборудования, маломощное перекачивающее устройство начинает функционировать на максимальных характеристиках. В такой ситуации для его работы требуется наибольшее количество электрической энергии. В этом режиме величина потребляемого тока существенно возрастает и превышает значение, которое необходимо для работы агрегата в нормальных условиях.  Кроме того, функционирование на пределе своих возможностей уменьшает срок эксплуатации любого насоса. Поэтому оборудование приходится чаще ремонтировать или даже полностью менять. Помимо этого, работа на пределе возможностей не является гарантией, что агрегат обеспечит необходимую производительность. Если перекачивающее циркуляционное устройство какого-нибудь контура выключено, то даже в этом случае батареи в ветке будут нагреваться. Это происходит из-за продолжения движения теплоносителя по трубопроводам, которое обеспечивают другие включенные насосы. Они оказывают влияние на ветвь с выключенным перекачивающим устройством.

При отключении одного электронасоса в разветвленной схеме движение воды в ветке полностью не останавливается из-за работы других перекачивающих устройств

Использование обычного общего коллектора также затрудняет расчет мощности насосов. Это относится как к агрегатам тепловых контуров, так и к циркуляционному устройству котла. Тем более мощность последнего рассчитывается и подбирается с учетом суммы аналогичных характеристик перекачивающих приборов на отдельных ветках отопительной системы.  Чтобы не решать перечисленные проблемы, выполняют установку гидрострелки для отопления. С ее помощью можно существенно уменьшить скорость перемещения теплоносителя. После установки так называемого гидравлического буфера происходит 9-кратное ее снижение. Причиной падения скорости является расширение потока после входа в гидроразделитель. Обычно происходит трехкратное увеличение диаметра струи теплоносителя. За счет расширения потока в системе не возникают перепады давления. Благодаря устройству разделения потоков отопительные контуры становятся динамически независимыми друг от друга. Однако между ними осуществляется хорошая передача тепловой энергии. Из-за этой особенности устройство и стали называть — гидравлическим разделителем.

Стрелка делает подключённые контуры динамически независимыми друг от друга

Использование гидрострелок для систем отопления позволяет решить следующие задачи:

• Увеличить расход теплоносителя во внутридомовом контуре, например с батареями, когда его количество в котле существенно меньше. 

При использовании устройства не придется разгонять теплогенерирующий агрегат, чтобы он работал на пределе или даже больше своих возможностей и обеспечивал эффективное функционирование радиаторной отопительной системы. Тем более это делать не рекомендуют производители. Если же все-таки нарушить правило, тогда возрастет гидравлическое сопротивление. В этом случае оно не позволит получить требуемый расход или повысит нагрузку на насосное оборудование, что приведет к увеличению затрат на электрическую энергию.

• Предотвратить влияние внутридомовых ветвей системы друг на друга, и исключить воздействие на гидродинамический баланс всей сети. 

Особенно полезна гидрострелка для отопления, когда в доме одновременно создан радиаторный нагрев помещений, подключены теплые полы и используется ГВС от бойлера косвенного принципа действия.

Стрелку обязательно нужно использовать в системе с отопительным контуром, теплым полом и веткой ГВС

• Исключить передачу движения теплоносителя между отопительными ветками. 

Другими словами, в так называемом барьере будет отсутствовать гидродинамическое влияние — скорость и расход жидкости не станут передаваться между контурами. И все же основным назначением гидробарьера является снятие чрезмерных нагрузок с подключенных насосных агрегатов. Поэтому удается экономить. Устройство также уменьшает вероятность возникновения тепловых ударов.

Условия использования гидрострелки

Разделители потока классифицируются на маленькие до 20 л, среднеразмерные 20-150 л и большие от 200 до 300 л. Их изготавливают с двумя и более контурами. Устройства также различаются положением патрубков. Они могут находиться параллельно на одной оси или чередоваться. Все перечисленные варианты являются классическими разделителями. Необходимость установки, а значит и знания, как работает гидрострелка в системе отопления, рассматривается для каждого конкретного случая индивидуально. На решение о монтаже устройства влияет мощность всей системы, каждого по отдельности насосного агрегата, их взаимодействия и количество теплогенерирующих установок.

Решение о необходимости установки гидрострелки принимают с учетом числа устройств генерации тепла, мощности всей сети и каждого насоса

Обратите внимание! Специалисты советуют использовать разделители, если в доме смонтировано минимум два котла, а число подключенных насосов превышает 3 штуки. При меньшем количестве оборудования устройство можно не устанавливать. Не рекомендуется усложнять систему без необходимости. Если же все-таки это было сделано, тогда присутствие одного или нескольких разделителей не ухудшит работу отопительной сети, но и ощутимой пользы не принесет. Специалистами проверено опытным путем, что гидроразделитель обязательно нужен в больших домах или на земельных участках, на которых для отопления нескольких построек используется единая система. В других случаях установка устройства будет нерациональным решением. Это только увеличит бюджет на монтаж отопления. На заметку! Разделитель потоков не используют, когда обогрев помещений обеспечивает двухконтурный котел настенного размещения. Такое оборудование нагревает радиаторы, а второй его контур используется для подготовки воды ГВС.

Условная схема с двухконтурным котлом, но без разделительной стрелки

Если на объекте установлен твердотопливный теплогенерирующий агрегат, тогда в системе предусматривают гидравлическую стрелку для отопления. При этом ее выбирают с максимальным объемом, потому что она позволит более эффективно уравнять скачки температуры, причиной которых становится именно котел с чугунным теплообменником, работающий на твердом топливе.

Принцип работы стрелки

Конструкция гидрострелки позволяет подключить минимум два контура, которые будут взаимосвязаны между собой, но при этом исключается их воздействие друг на друга. Первое, так называемое малое кольцо в такой системе, позволяет перемещаться теплоносителю между теплогенерирующим устройством и разделителем. Второй же контур внутридомовой отопительной сети отличается большей протяженностью. В нем теплоноситель уже будет двигаться от котла к гидрострелке, а потом еще проходить через отопительные приборы.

Условная схема движения воды в системе трубопроводов с разделителем

Принцип работы гидравлического разделителя в системе отопления основан на уравновешивание разных рабочих параметров каждой из ветвей, между которыми он расположен. В образовавшихся кольцах у теплоносителя будет своя не только температура, но и скорость, давление. Обратите внимание! Диаметр разделительного устройства подбирается таким образом, чтобы в контурах возникало только малое гидравлическое сопротивление. Если не совершить ошибки при выборе стрелки, тогда давление будет стабильным. Равновесие не нарушится даже при возникновении нештатной ситуации и приостановки функционирования ветвей. При помощи гидравлического разделительного устройства осуществляется контроль давления в отопительной внутридомовой сети. Этот способ балансировки применяется в многоэтажных зданиях, загородных жилых постройках или даже в системе отдельно взятой квартиры, в которой для обогрева помещений используются теплые полы вместе с батареями.

Пример использования гидроразделителя в отопительной схеме дома

Особенности работы гидрострелки в трех основных режимах

Применение схемы отопления с гидрострелкой позволяет защитить котельный агрегат и радиаторы от поломок, когда прекращается движение воды по ветвям или в сети образуются очень большое давление. Это достигается благодаря возможности устройства перенаправлять потоки. У стрелки может быть много режимов работы, если учитывать разные ее промежуточные состояния. Однако они не оказывают существенного влияния на функционирование всей системы. Если их не принимать во внимание, тогда остается только 3 основных режима. Рассмотрим, как работает гидрострелка на отопление в каждом из них.

Первый режим

При таком режиме отопительная сеть дома находится в равновесии. Количество теплоносителя в контуре котла такое же, как и его суммарный объем во всех других ветвях системы, которые подключены к стрелке. Другими словами, в маленьком и большом кольце одинаковый расход.

При равновесном режиме расход воды одинаковый до и после стрелки

В реальности нечасто отопительная сеть находится в равновесном положении. Такое состояние практически не встречается, если в состав сети входят независимые контуры. Отличительная черта этого режима в том, что теплоноситель проходит сквозь стрелку в горизонтальном направлении, не задерживаясь с ней. Он не перемещается вертикально в гидроустройстве. При этом температура воды в подаче на входе и выходе из гидравлической стрелки для систем отопления одинаковая. На патрубках обратки она тоже не меняет значение. Режим работы, при котором наблюдается равновесие, не оказывает влияния на функционирование теплового контура дома. Такое явление связано с тем, что начальные параметры отопительной сети практически всегда динамически изменяются. Если бы этого не происходило, тогда невозможно было бы осуществлять термостатическое регулирование.

Второй режим

Это состояние подразумевает, что в котловом контуре расход меньше, чем суммарное его значение во всех ветках за стрелкой. В такой ситуации теплоноситель в большой ветке будет циркулировать только в ее пределах, а замыкающим элементом этого кольца станет «буфер».

При втором режиме вода циркулирует только по помещениям и не возвращается через гидроустройство в котел

Этот режим работы часто встречается в реальных условиях. Когда он работает, наблюдается максимальный расход воды во всех ветках, которые подсоединены к разделителю. Другими словами, наступил момент, когда потребность в горячей воде для нагрева помещений превысила ее объем, который может выдать котельное кольцо. Возникновение такой ситуации не означает, что произошла разбалансировка системы. Она продолжает нормально функционировать. Просто внутри разделителя образуется вертикальный поток, который движется от обратного патрубка к выходу подачи. Он замыкает движение воды в большом кольце. При этом вверху гидравлического разделителя для системы отопления происходит подмес из маленького котлового контура. Другими словами, еще горячая вода из котельного агрегата соединяется с уже остывшей жидкостью в большом кольце. Подробно о стрелке рассказывает специалист в этом видеоролике:

Третий режим

Этот режим можно назвать основным для отопительного разделителя, если система спроектирована и смонтирована с соблюдением всех правил. При нем расход в большом контуре меньше, чем в котловом малом кольце. Другими словами, для работы подключенных ветвей к гидрострелке требуется меньше теплоносителя, чем его производит котел. Это может происходить по следующим причинам:

• Термостатические устройства регулирования уменьшили или полностью временно прекратили подачу горячей воды из котельного агрегата через гидравлический разделитель для отопления на отопительные приборы, которые подключены к большому контуру системы.
• В бойлере косвенного принципа действия вода нагрелась до максимального значения и ее расход давно не осуществляется. Это значит, что жидкость в водонагревателе не циркулирует.
• Было выполнено временное или длительное отключение определенного количества батарей или даже целого контура. Ситуация возникает, когда выполняют ремонтно-профилактические работы или по причине не использования некоторых помещений, которые в этот период не нужно отапливать.

Отключение отопительного радиатора

• Осуществляется поэтапный ввод в эксплуатацию отопительной системы. В этом случае ее контуры начинают работать постепенно, один за другим, а не все сразу.

Перечисленные причины не приводят к негативным последствиям. Из-за них не происходит сбой в работе всей отопительной внутридомовой системы. Лишнее количество теплоносителя уходит через обратный патрубок разделителя в малый котловой контур. При этом режиме из котельного агрегата выходит избыточный объем нагретой воды. В большой контур поступает столько теплоносителя, сколько нужно для его нормальной работы в конкретный период времени. Этот видеоматериал поможет наглядно увидеть, как работает отопительная стрелка:

Дополнительные функции гидрострелки

Вышеперечисленные режимы позволяют понять, как работает гидравлическая стрелка на отоплении. Однако не нужно забывать и о дополнительных ее возможностях, которые позволят эффективнее эксплуатировать отопительную внутридомовую сеть. Так, разделитель способствует удалению грязи из теплоносителя. Это происходит благодаря резкому увеличению его объема и уменьшению скорости, когда он входит в устройство. В этот момент взвеси в воде начинают оседать. Они скапливаются на дне стрелки. Для их удаления гидроразделитель в системе отопления должен быть оснащен в нижней части сливным краном.  На заметку! Нерастворимые взвеси появляются в потоке по мере его движения по тепловому контуру дома. Причиной их образования являются радиаторы, трубы и другие части инженерной коммуникации.

Нерастворимые взвеси образуются в радиаторах и других частях отопительной сети

Снижение скорости теплоносителя при его входе в так называемое буферное устройство еще способствует удалению воздушных пузырьков. В этот момент они интенсивнее отделяются от воды.  Обычно воздушные пузырьки удаляют из системы через краны Маевского на батареях и автоматические воздухоотводчики, один из которых всегда входит в состав котельной группы безопасности. Несмотря на это, использование гидрострелок для отопления не будет лишним. Наличие еще одного или нескольких сепараторов только улучшит обогрев помещений. В большинстве случаев монтаж «буфера» выполняется вертикально. У такой гидрострелки внутри могут быть 2 сетки. Одна из них находится в верхней части и предназначена для улучшения отхождения пузырьков воздуха из теплоносителя. Для их быстрого удаления наверху гидравлического разделителя устанавливают автоматический воздухоотводчик. Вторая сетка размещается внизу. Она задерживает различные загрязнения, являясь фильтрующим элементом. 

Конструкция многофункциональной стрелки

Расчет гидрострелки

Когда подбирается гидравлическая стрелка для отопления, учитывается ее диаметр. Другие специалисты его рассчитывают, предварительно определив следующие параметры: 

• количество теплоносителя в котловом контуре; 
• расход используемой воды в большом кольце — это ветка с отопительными приборами, подключенная к разделителю; 
• максимальное значение скорости, с которой перемещается теплоноситель в стрелке.

Важно! Вода в разделительном устройстве должна двигаться медленно в вертикальном направлении. Поэтому во время расчета добиваются, чтобы ее скорость составляла максимум 0,2 м/с. Благодаря медленному перемещению теплоносителя в гидрострелке холодный поток станет двигаться в нижнем направлении, а горячий — вверх. Маленькая скорость воды также позволит снизить гидросопротивление. О предназначении, устройстве, режимах работы и расчете внутреннего диаметра гидрострелки по простой формуле рассказывает специалист в этом видео:

Гидравлическая стрелка для систем отопления собирается только после вычисления ее диаметра. Для его определения используют простые или более сложные специальные формулы. Часто вычисления проводят методом трех диаметров. Еще один видеоматериал, который поможет познакомиться с тремя способами расчета стрелки:

Коротко о главном

Гидроразделитель — это устройство в виде отрезка трубы с патрубками. С его помощью выполняют балансировку отопительной сети в доме. Стрелку устанавливают между котом и потребителями, которыми являются ветки системы, например с радиаторами. Разделитель делает потоки динамически независимыми. Он исключает влияние установленных разномощных насосов друг на друга. Стрелку обязательно монтируют в системе, когда в ней используется два или более котла и минимум 3 насосных агрегата. Она всегда устанавливается в разветвленных внутридомовых сетях с контуром отопления, теплого пола и ГВС от бойлера. Устройство может работать в одном и 3-х основных режимов, способствует удалению из теплоносителя воздушных пузырьков и частичек грязи. При подборе стрелки учитывают ее внутренний диаметр, вычисляемый по формулам.

Как думаете — почему гидрострелка не устанавливается в системе, когда в доме используется двухконтурный котел?

Когда нужно ставить Гидрострелку?

Гидрострелка — это прибор для измерения уровня грунтовых вод. Его ставят в случае необходимости определить глубину залегания грунтовых вод на участке земли. Вот несколько причин, по которым может потребоваться установка гидрострелки:

1. Планирование строительства. Если вы планируете строительство на участке земли, необходимо знать глубину залегания грунтовых вод, чтобы определить, какой тип фундамента нужен. В некоторых случаях необходимо установить гидрострелку, чтобы получить точные данные по уровню грунтовых вод на участке.

2. Проблемы с отводом воды. Если на участке есть проблемы с отводом воды, необходимо знать уровень грунтовых вод, чтобы определить, какие меры нужно принять для улучшения ситуации. Например, если уровень грунтовых вод находится слишком близко к поверхности земли, могут потребоваться дополнительные меры дренажа.

3. Изучение грунта. Гидрострелка может использоваться для изучения грунта и его свойств. Например, если вы хотите определить, какой тип грунта на участке или какие минералы в нем содержатся, гидрострелка может помочь получить дополнительные данные.

Важно понимать, что установка гидрострелки — это довольно сложный процесс, который может потребовать специального оборудования и опыта. Поэтому, если у вас есть подозрения на проблемы с уровнем грунтовых вод или вы планируете строительство на участке земли, лучше обратиться к профессионалам, которые смогут помочь вам с установкой гидрострелки и интерпретацией полученных данных.