Достоинства
Принципиальная схема подключения гидравлической стрелки к контурам отопления
Применение гидравлического разделителя в данной системе, направленной на создание тепла в помещении, обладает рядом преимуществ, заключающихся в:
- ликвидации проблемы во время нахождения размеров отопительного насоса в области вторичного контура и исполнительном элементе;
- предотвращении взаимовоздействия котлового контура на отопительные;
- равномерном распределении нагрузок водного потока на тепловые генераторы и тепловые потребители;
- обеспечении оптимального функционирования исполнительных компонентов;
- предоставлении мест для подсоединения расширительного бачка и быстродействующего воздухоотводчика;
- способствовании подключения различных дополнительных комплектующих.
В случае желания создания в своем жилье комфортной температуры с минимальными расходами энергии, наилучшим вариантом станет установка теплогенераторной системы, основывающейся на функционировании гидроразделителя.
Следует отметить: эффект экономии в сравнении с традиционной системой отопления, существенно заметен: в случае правильно спроектированной системы на основе гидрораспределителя, экономия газа составляет 25%, а электроэнергии – 50%.
Для чего нужна гидрострелка: принцип работы, назначение и расчеты
В процессе эксплуатации индивидуальной системы отопления возникают проблемы, связанные с несоответствием объема потребления и производительностью котла. В некоторых режимах не исключено получение сигналов от датчиков температуры, которые повысят мощность до максимальных значений. При одновременном недостаточном потреблении носителя вторичным контуром чрезмерно возрастут тепловые нагрузки. Подобные ситуации повышают вероятность аварий.
При поломках понадобится помощь специалистов
Для описания другой ситуации необходимо предположить, что установленная техническим паспортом производительность котла составляет 50 л/мин. при том, что необходимо подключить радиаторы отопления с потреблением в два раза больше. Увеличить так сильно мощность без чрезмерных нагрузок на оборудование не получится.
Следующая проблема – это взаимное влияние разных видов потребителей (теплых полов, внешнего бойлера, нескольких групп радиаторов). Для их нормального функционирования нужны разные объемы и температуры теплоносителя.
Решать подобные задачи с применением дополнительных датчиков и настроек можно. Но это приведет к значительному усложнению конструкции и снижению общего уровня надежности. На практике опытные специалисты рекомендуют применять элегантное инженерное решение, которое подробно рассмотрено в данной статье.
Принципы работы гидрострелок в системах отопления и основные функции
Основным назначением этого устройства является ограничение, а в идеальном варианте – исключение гидродинамического влияния разных контуров в системе отопления друг на друга. Для этого используют специальные емкости, которые вставляют в разрыв между двумя контурами.
Типичные гидрострелки в форме цилиндра и куба в разрезе
На этой картинке изображен схематически набор оборудования с двумя насосами и подключенными радиаторами.
Система с двумя контурами
Здесь Q1 и Q2 – это расходы воды в каждом контуре. При равенстве этих величин происходит перемещение жидкости по общему полному контуру, как показано на рисунке ниже.
Стандартное перемещение по общему контуру
Далее показано, как изменяется прохождение жидкости при нарушении равновесия в потреблении:
Расход в обратке больше, чем в подаче
Расход в подаче, больше чем в обратке
Чтобы получилась качественно выполняющая свои функции гидрострелка, принцип работы, назначение и расчеты согласуют особым образом. Необходимо создать последний вариант с медленным перемещением воды внутри устройства по направлению сверху вниз. Скорость этого процесса специалисты рекомендуют ограничить уровнем 0,09-0,12 м/ сек. Это поможет решить следующие задачи:
- В таких условиях механические загрязнения будут постепенно оседать на дне емкости. При оснащении ее специальным устройством, сборником, можно будет очищать систему при проведении регламентных работ.
- Медленная скорость позволит использовать гидрострелку для отбора жидкости в другие контуры с разными температурными градиентами.
- Она же пригодится для накопления в верней части корпуса пузырьков газа. Там можно установить автоматической устройство для удаления воздуха.
Схема применения гидрострелки в сложной системе отопления
Устройство гидрострелки отопления
На следующем снимке – стандартное изделие этой категории.
Установленный внизу вентиль предназначен для слива жидкости вместе с механическими примесями
Обратите внимание на специальное сужение в нижней части. В нем скапливаются загрязнения, не выносятся потоком жидкости далее в систему. Сверху вмонтирован автоматический клапан, выпускающий воздух
Сверху вмонтирован автоматический клапан, выпускающий воздух.
Гидрострелки при необходимости оснащают манометрами, вентилями и другими устройствами
Покупные модели
Типичным примером является коллектор «Север-М5». Он работает в системах отопления мощностью до 70 кВт. Стоимость агрегата – около 9,5 тыс. рублей.
Гидрострелка в системе отопления – это распределительный гидравлический прибор, созданный для распределения теплоносителя по нескольким контурам. Его установка рекомендована в случаях, если мощность используемого котла составляет свыше 50 кВт. Также стрелка применяется в сложных разветвлённых системах со множеством вторичных контуров – она нужна для балансировки. Её можно купить или собрать самостоятельно.
Проще всего купить гидрострелку в уже готовом заводском исполнении. Самая простая модель, например, SINTEK ST-35 обойдётся в 2700 рублей, если брать напрямую у производителя. Она выдерживает давление до 6 бар и может ставиться в системах отопления с мощностью обогрева до 35 кВт.
Коллектор отопления с гидрострелкой на 5 контуров предназначен для разветвлённых систем, о которых говорилось выше. К нему можно подключить бойлер косвенного нагрева, тёплые полы в ванной, кухне и прихожей, а также три основных контура – на первом этаже, в цокольном этаже, а также в мансарде.
Прочее магазинное оборудование:
- Гидрострелка WOODSTOKE 331 – для отопления мощностью до 70 кВт на 7 контуров. Стоимость прибора составляет 11 тыс. рублей.
- Warme WGR 80 – простая гидрострелка с двумя патрубками и двумя отводами для подключения воздухоотводчика и крана. Стоимость – 4000 рублей. Модель может работать в системах отопления мощностью до 80 кВт.
- Прокситерм GS 32-1 – гидрострелка выполнена в блестящем корпусе, так как изготовлена из нержавеющей стали. Она предназначена для работы в системах отопления мощностью до 85 кВт. Стоимость – около 7-8 тыс. рублей.
- Gidruss BM – это целая серия гидрострелок для систем отопления мощностью от 60 до 150 кВт. Изготовлены они из высококачественной конструкционной стали и выдерживают давление до 6 бар при температуре до +110 градусов. Стоимость варьируется от 9 до 30 тыс. рублей.
Готовых гидрострелок – тысячи, есть из чего выбрать.
Преимущества магазинных гидрострелок вполне очевидны. В первую очередь они характеризуются безупречным качеством сборки. Оборудование должно выдерживать солидное давление – до 3-4 атмосфер для автономного отопления и до 20-25 атмосфер для общедомового отопления. Оно изготавливается из проверенных сортов стали, созданных для постройки отопительного оборудования и прочих систем.
Во вторую очередь — заводские гидрострелки уже рассчитаны под использование в системах отопления с той или иной мощностью. Они многократно выверены, поэтому их использование не вызовет никаких аварий. Также в магазинах предложат вспомогательное оборудование для монтажа отопительных систем. Да и проблем с гарантией на котлы и радиаторы потом не будет.
Схемы
Проекты шведских домов
Способы расчеты устройства в отопительной системе
Чтобы сделать гидрострелку для отопления своими руками, нужно произвести расчеты
По этой формуле определяется диаметр устройства по паспортным данным:
Диаметр определяется по мощности отопительного прибора.
По этой формуле можно определить диаметр патрубка:
Диаметр патрубка должен сочетаться с диаметром выпуска отопительного агрегата. Примерный размер небольших изделий подбирается по размерам выпускных патрубков.
На схеме изображен подробный расчет
Если в конструкции не будет использоваться коллектор, то численность врезок следует увеличить.
Гидроразделитель из нержавейки
Как удалить накипь в чайнике легко и быстро
Как выбрать?
Как выбрать электрический конвектор
Совместная работа гидрострелки и коллектора отопления
При изготовлении гидрострелки из полипропилена своими руками, нужно выполнить правильные расчеты и подобрать оборудование, с которым она будет работать. В домах вторичные контуры подсоединяются с помощью этого устройства. Распределительный коллектор подсоединяется в цепи после гидрострелки. Конструкция состоит из отдельных элементов, которые объединяются перемычками.
Количество врезаемых патрубков зависит от контуров. С помощью распределительной гребенки осуществляется более простой ремонт и обслуживание устройства.
Коллектор и разделитель создают гидравлический элемент. Подобное устройство удобно для стесненных помещений.
Существуют следующие виды соединений:
- контур с большим напором для радиаторов подключается сверху;
- контур для конструкции теплых полов снизу;
- сбоку подсоединяется теплообменник.
С помощью регулирующей арматуры производится напор и поток на дальних контурах. Сделать подобную конструкцию может специалист, обладающий знаниями в теплотехнике, а также профессиональными навыками в слесарном деле, электрической сварке и работе со специальным инструментом.
Вариант использования гидроразделительного оборудования
Перед работой нужно составить правильные чертежи и схемы устройства. Выполнение ответственных элементов отопления новичками может быть опасно для жизни.
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.
Параметры, нужные для гидроразделителя
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.
Формула расчета диаметра гидравлического разделителя для системы отопления в зависимости от максимального потока теплоносителя
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 гидрострелки по мощности котла
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).
Определяем длину гидрострелки из круглой трубы
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.
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.
Пример 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.
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.
Сфера применения
Рассмотрим, для чего нужна гидрострелка. Так, это устройство служит надежной защитой чугунных котловых теплообменников от вероятности теплового удара. Такая неприятность может возникнуть, если в теплообменник котла резко поступает холодная вода из «обратки». Вероятность теплового удара резко повышается в следующих случаях:
- при первом запуске котла и ремонтных работах;
- когда насосы отключают параллельно;
- когда дополнительные контуры автоматически отключаются.
Разделитель лучше всего зарекомендовал себя в многоконтурной системе отопления. Он служит для балансировки гидродинамических параметров. Разделитель дает 100% гарантию недопущения взаимовлияния друг на друга различных контуров, а также является залогом их эффективной бесперебойной работы.
При точном расчете гидравлический разделитель хорошо очищает воду от растворенного в ней воздуха. Это весьма снижает скорость окисления деталей из металла и продлевает срок эксплуатации следующего оборудования для отопления:
- радиаторов и запорной арматуры;
- различных датчиков;
- циркуляционного насоса и теплообменника.
Особенности конструкции гидрострелок
Гидрострелка – это практичный прибор, позволяющий контролировать рабочее давление в системе отопления многоквартирного дома или частного коттеджа. В настоящий момент на рынке доступны гидрострелки самых различных конфигураций. Встречаются совмещенные приборы, которые объединяют в себе функции коллектора и гидрострелок, разделители с нестандартной решетчатой или звездчатой конфигурацией, а также стандартные стрелки в форме труб с различными вариантами размещения патрубков. Кроме того, приборы классифицируют по материалу изготовления.
В строительном магазине можно приобрести гидрострелку из стали, меди и полипропилена.
Использование последнего материала дает возможность производителю установить на готовое изделие доступную цену. Однако использовать в системе гидрострелку из полипропилена стоит крайне аккуратно — она имеет ограничения по максимальной температуре теплоносителя.
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.
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.
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.
Функции гидравлического разделителя
Гидрострелка – она же гидравлический разделитель, термогидравлический распределитель, гидроразделитель, бутылка, гидрораспределитель, гидравлическая стрелка. Всё это — названия одного и того же устройства для обвязки котла.
Прежде, чем изучить схему и изготовить гидрострелку, требуется выяснить, зачем она нужна, какие задачи она выполняет.
При конструировании независимой системы обогрева одной из основных сложностей постоянно становится точная балансировка ее функционирования. Нужно добиться, чтобы все оборудование и участки работали правильно. Каждый элемент полностью справлялся со своими задачами, но при этом не оказывал отрицательного воздействия на другие узлы.
Сделать это очень непросто, особенно при сложной, разветвленной системе с нескольким контурами, так как обычно у каждого контура есть своя схема термостатического управления, свой температурный градиент, собственная пропуская способность и необходимый уровень давления теплоносителя.
Чтобы связать все элементы в единую систему, как раз, используется гидравлическая стрелка для систем отопления. Этот прибор уравновешивает функционирование всех компонентов.
Как правило, термогидравлический распределитель работает с принудительной системой циркуляции, где на каждый контур установлен свой циркуляционный насос. Чтобы все контуры работали корректно, необходимо обеспечить точнейшую согласованность всех циркуляционных насосов. С этой задачей прекрасно справляется гидроразделитель.
Помимо этого, термогидравлический распределитель способен выполнять еще несколько полезных функций:
- внизу гидрострелки имеется кран для периодического слива из системы скопившихся взвесей и осадков;
- обеспечение максимального протока теплоносителя, поддержание гидравлического и температурного балансов;
- обеспечивает минимальные потери давления, производительности и тепловой энергии;
- защита котла от разницы температур подачи-обратки и теплового удара;
- выравнивание циркуляционного объема жидкости в первичном и второстепенном контуре;
- повышение КПД котла;
- возможность вторичной циркуляции части теплоносителя в котловом контуре;
- экономия электроэнергии и топлива;
- сохранение постоянного объема котловой воды, благодаря подмесу;
- компенсация дефицита расхода во второстепенном контуре;
- снижение влияния насосов, обладающих различной мощностью квт, на вторичные контуры и котел;
- создание условий для сепарации растворенных газов и шлама.
Еще одну важную функцию выполняет гидрострелка в системах с котлом из чугунного теплообменника. Чугун плохо воспринимает механические и термические удары. В результате резкого перепада температур теплообменник может треснуть. Чтобы свести к минимуму разницу температур, применяется гидравлический разделитель.
Расположение дома на узком участке
Местоположение дома может определяться расположением подъездной дороги к участку и тем, как проходят коммуникации. Гораздо проще и дешевле возвести постройку рядом с ними, чем тянуть их через значительную часть участка.
Если же, например, дорогу реально обеспечить с любой стороны, а большая часть коммуникаций автономная, то место для дома можно выбрать самостоятельно.
Вариант расположения дома на участкеИсточник wp.com
Расположение дома в конце участкаИсточник rego-stroy.ru
В случае не слишком длинного участка жилую постройку лучше возводить в одном из его концов. Это визуально срежет лишнюю длину территории, оставшееся пространство будет близким к квадрату, что значительно облегчит на нем ландшафтный дизайн.
Дом посреди узкого длинного участкаИсточник homify.co.uk
Если участок очень длинный, то дом его стоит «разбить» домом напополам или на треть и две трети. Такое расположение, во-первых, делает территорию гармоничнее визуально, а во-вторых, очень удобно.
- С одной стороны дома можно обустроить функциональную зону с огородом, сараем и теплицей.
- А на другой сделать зону отдыха с клумбами, газоном, беседками, водоемом и так далее.
При планировании расположения дома обязательно учитывайте ориентацию участка по сторонам света. Постройки не должны затенять значительную часть земли. Также необходимо соблюдать юридические нормы по расстоянию от зданий до границ участка и построек за его пределами.
По каким параметрам выбирается гидрострелка в системе отопления частного дома
Есть всего два параметра, по которым можно выбрать гидрострелку:
Мощность. Для определения данного параметра необходимо сложить тепловые мощности контуров системы отопления. Мощность гидрострелки должна быть равна суммарной мощности котлов, входящих в данную систему. Не будет проблемой, если этот показатель гидравлического разделителя будет выше, однако прибор с меньшей мощностью недопустим. К примеру, аппарат с параметром 100 кВт подойдет для системы в 85, 90 или 95 кВт. Но если суммарный показатель котлов составляет 105 кВт, то необходимо выбрать другую гидрострелку, с большей производительностью.
Общий объем пропускаемого теплоносителя.
