Разделитель гидравлический: описание, назначение

Какие гидравлические процессы протекают в гидрострелке?

Для того чтобы были понятны причины установки гидроразделителя в систему отопления дома, необходимо понять, что же происходит с водой во время её прохождения в полости гидрострелки. Для этих целей обязательно нужно вникнуть в суть основных параметров функционирования, верно спроектированной, двух и более контурных автономных систем отопления с применением гидроразделителя.

После выполнения монтажных работ, сварки всех стыковых соединений в трубах, система отопления заполняется прохладной водой, как правило, в пределах 5 – 15 градусов.
При включении котла автоматика подключает циркуляционный насос основного контура и выполняется разжигание горелки, так как теплоноситель пока что не набрал заданную программой температуру, насосы вторичных контуров не включаются и теплоноситель движется только по первичному контуру. Таким образом, весь поток будет направлен вниз по гидрострелке, как показано на схеме (Ситуация №1).
Сразу же после того, как теплоноситель достигнет заданного температурного уровня, начинается равнозначный отбор второстепенным контуром водяного потока. В исключительном порядке, равных водяных потоков, основного и второстепенного контура, гидрострелка функционирует только лишь как воздушный отводчик и грязе-мазутоулавливатель, то есть, так как уже упомянуто выше в пунктах 3 и 4. Таким образом, происходит стандартный отопительный процесс и нагревание горячей воды для нужд вашего дома (на схеме это Ситуацию №2)

Обязательно необходимо обратить внимание, что достичь при практическом применении абсолютного равенства водяных потоков Q1=Q2 во всех контурах отопительной системы практически невозможно. Именно поэтому, в обязательном порядке необходимо устанавливать гидрострелку в системе отопления дома.
Далее автоматика будет регулировать расход во второстепенном контуре, например, когда вода в ГВС достигнет заданной температуры насос горячего водоснабжения отключится; в условиях, если термоголовки радиаторов прикрывают поток в следствии перегрева помещения на солнечной стороне, тем самым повышая гидросопротивления в этом контуре отопления, срабатывает автоматика адаптивного насоса, понижая их производительность и снижая поток Q2

Через это поток Q1-Q2 начинает движение вверх по гидрострелке (на схеме Ситуацию №3). Если в системе отопления нет гидрострелки, из-за значительного гидравлического перекоса вышли бы из строя как минимум циркуляционные насосы.
Когда автоматика котла останавливает насос основного отопительного контура, поток теплоносителя в гидрострелке стремится вверх (на схеме Ситуацию №3). Но данная ситуация бывает очень редко.

Подведём краткие итоги. Учитывая вышеизложенное можно сказать, что установка гидрострелки в системе отопления вашего дома жизненно необходима, если у вас 2 и более контуров отопления и котел имеет теплообменник из чугуна.

Принцип работы гидрострелки

Производители и ушлые маркетологи заявляют о трех возможных режимах работы гидрострелки. В то время, как эксперты утверждают, что способ использовать данное устройство есть только один.

Когда котел дает больше энергии, чем нужно всей теплосистеме потребителя, в таком случае излишки тепла возвращаются по стрелке в сам котел.

Это защищает наш котел от обратки, которая при пониженных тепловых значениях может нанести ущерб всей системе и дает дополнительный нагрев.

Главный принцип работы гидрострелки – не манипуляции с перераспределением тепла между основной подачей и обраткой, а обеспечение возможности работы насосов всех контуров системы отопления.

Поясним: если один мощный насос дает повышенное давление на один из контуров, то второй насос, более слабый по своим характеристикам, перестает выполнять свою задачу и не забирает ровным счетом ничего, из-за чего возникают перебои, перепады температурные и другие неприятности.

Гидравлический разделитель создает область нулевого сопротивления. Благодаря чему удается распределить нагрузку по всем контурам и насосам равномерно, и таких проблем не будет никогда. Равномерность позволяет также повысить устойчивость и надежность всей системы в целом, так как ни один из участков больше не подвергается критическим нагрузкам.

Принцип работы гидравлического разделителя

В гидравлическом разделителе происходят два физических процесса из двух разделов физики. Гидравлика помогает понять, как движется вода в разделителе, а теплотехника, позволяет понять, как в разделителе смешиваются холодный и горячий потоки.

Начнем с гидравлики. Имеем два контура движения теплоносителя. Контур К1 (контур котла отопления) и контур К2 (контур системы отопления) для обеспечения движения теплоносителя в каждый контур ставится циркуляционный насос. Принято ставить насосы на холодные ветки контуров. Хотя установка насосов на горячие ветки увеличивает скорость движения теплоносителя из-за малой вязкости горячей жидкости.

Итак, в гидрострелке двигаются два динамически независимых потока контуров К1 и К2. Скорость движения этих потоков не должна превышать 0,1 м/сек. Поясню почему.

Маленькая скорость движения теплоносителя в гидравлическом разделителе нужна по четырем причинам:

1. При малой скорости движения жидкости в разделителе осаждаются песок, шлам и другой водяной мусор.
2.  При малой скорости холодный теплоноситель движется вниз, а горячий поднимается вверх. Такая естественная циркуляция позволяет создавать температурные градиенты в петлях отопления. Можно получить контур отопления с повышенной или пониженной температурой. Обычно пониженную температуру создают  разделителем в системе теплый пол, а повышенную в контуре косвенного нагрева с бойлером.
3. Из гидрострелки можно сделать смесительный узел. Это полезно если в доме один отопительный контур. Уменьшив диаметр разделителя, вы увеличите скорость движения воды и температуры обоих петель (котла и отопления) выровняются. Это значительно экономит материал и снижает расходы.
4.  Маленькая скорость воды в разделителе, выводит из воды воздух, который не нужен в системе отопления. Воздух выводится через автоматический воздушник.

Промежуточный итог

Разделитель гидравлический позволяет разделить два контура теплоносителя различного расхода. Циркуляционные насосы в обоих контурах и диаметр разделителя,  выбираются такой мощности, чтобы скорость движения теплоносителя в разделителе не превышала 0, 1 м/сек.    

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.

Примеры гидрострелок промышленного производства

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.

Где в системе отопления ставят гидроразделитель

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

Разделение гидравлических потоков

Гидрострелку для отопления чаще называют гидравлическим разделителем. Отсюда становится понятным, что эта система предназначена для внедрения в схемы отопления.

В отоплении предполагается использование нескольких контуров, например, таких как:

• линии с группами радиаторов;
• система тёплого пола;
• горячее водоснабжение через бойлер.

При отсутствии гидрострелки для такой системы отопления придётся либо делать тщательно просчитанный проект каждого контура, либо оснащать каждый контур индивидуальным циркуляционным насосом.

Но даже в этих случаях нет полной уверенности достижения оптимального баланса.

Примерно такой можно рассматривать классическую конструкцию гидравлических разделителей, сделанных на базе круглых или прямоугольных труб. Простое, но эффективное решение, кардинально меняющее состояние отопительной системы с участием котла

Между тем решается задача просто. Необходимо всего лишь применить гидравлический разделитель в схеме – гидрострелку. Таким образом, все входящие в систему контуры будут оптимально разделены без риска гидравлических потерь в каждом из них.

Гидрострелка – название «обиходное». Правильному наименованию соответствует определение – «гидравлический разделитель». С конструктивной точки зрения устройство выглядит куском обычной полой трубы (круглого, прямоугольного сечений).

Оба торцевых среза трубы заглушены металлическими блинами, а по разным сторонам корпуса имеются входные/выходные патрубки (по паре на каждой стороне).

Натуральный вид изделий – гидравлических стрелок, выполненных из трубы прямоугольного сечения и круглой. Оба варианта показывают высокую эффективность. Однако гидрострелки на базе круглых труб всё-таки рассматриваются более предпочтительным вариантом

Традиционно завершение монтажных работ по устройству системы отопления является началом следующего процесса – тестирования. Созданная конструкция сантехники заполняется водой (Т = 5 – 15°С), после чего запускается отопительный котёл.

До того момента, пока теплоноситель не прогрет до требуемой температуры (заданной программой котла), водяной поток «крутится» циркуляционным насосом первичного контура. Циркуляционные насосы второстепенных контуров не подключены. Теплоноситель направлен по гидрострелке от горячей стороны к холодной (Q1 > Q2).

При условии достижения теплоносителем заданной температуры, активируются второстепенные контуры системы отопления. Потоки теплоносителя основного и второстепенных контуров выравниваются. Гидрострелка в таких условиях функционирует только как фильтр и отводчик воздуха (Q1 = Q2).

Функциональная схема действия классической гидравлической стрелки для трёх разных режимов работы котла. Схема наглядно указывает распределение тепловых потоков для каждого отдельно взятого режима работы котельного оборудования

Если какая-то часть (например, контур теплых полов) отопительной системы достигает заданной точки прогрева, отбор теплоносителя второстепенным контуром временно прекращается. Циркуляционный насос отключается автоматикой, а поток воды направляется через гидрострелку от холодной стороны на горячую (Q1 < Q2).

Гидравлический разделитель – как работает

Разделитель разделяет систему отопления как минимум на две части. Одна петля относится к котлу отопления, вторая петля объединяет разводку отопления дома. В каждой петле установлен циркуляционный насос. 

Как работает разделитель

Имеем две петли (контура) отопления. Петля К1 с насосом N1 и петля К2 с насосом N2. Расход в петле К1 равен W1, а расход в петле К2 равен W2.

1. Если W1=W2, то в разделителе контура смешиваются, образуя единую систему отопления, без разделения по контурам;
2. Если W1<W2, то теплоноситель в разделителе движется снизу на вверх;
3. Если W1>W2, то теплоноситель двигается сверху вниз.   

Насос N1 создает расход в первом петле равный W1. Насос N2 создает расход во второй петле равный W2.

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

Особенности подключения

Знание того, что такое гидрострелка в системе отопления, позволяет грамотно подобрать ее по параметрам и правильно выполнить ее подключение. Установка прибора осуществляется по общим правилам сантехнического монтажа. Устройство прежде всего должно быть правильно подобрано по основным параметрам – пропускной способности, количеству патрубков, габаритам.

Также необходимо помнить, что такое гидрострелка – принцип работы этого устройства основан на принудительной циркуляции. В системе должно функционировать как минимум два насоса. Один из них обеспечивает работу теплообменного контура котла, другой – систему потребителей. Если это условие не будет соблюдено, прибор окажется не просто бесполезным, но даже вредным и станет выполнять роль помехи движению теплоносителя.

Расчётные параметры гидрострелки

Главным опорным параметром для расчёта является скорость теплоносителя на участке вертикального движения внутри гидрострелки. Обычно рекомендуемое значение не более 0,1 м/сек, при любом из двух условий (Q1 = Q2 или Q1 < Q2).

Малая величина скорости обусловлена вполне разумными выводами. При такой скорости находящийся в составе водяного потока мусор (шлам, песок, известняк и т.п.) успевает оседать на дно трубы гидрострелки. К тому же за счёт низкой скорости успевает формироваться необходимый температурный напор.

Два конструктивных вида гидрострелок, на которые обычно проводятся расчёты: 1 – по трём диаметрам; 2 – по чередованию патрубков. Независимо от принятия той или иной методики, базовые параметры расчётов всегда типичные – расход теплоносителя по контурам и параметр скорости

Малая скорость передачи теплоносителя способствует лучшему отделению воздуха от воды для последующего вывода через воздухоотводчик гидравлической системы разделения. В общем, стандартный параметр выбран с учётом всех значимых факторов.

Для расчётов часто используется так называемая методика трёх диаметров и чередующихся патрубков. Здесь конечный расчётный параметр – значение диаметра разделителя.

Исходя из полученного значения, вычисляются все иные требуемые значения. Однако чтобы узнать размер диаметра гидроразделителя, нужны данные:

• по расходу на первом контуре (Q1);
• по расходу на второстепенном контуре (Q2);
• скорость вертикального тока воды по гидрострелке (V).

По сути, эти данные для расчёта всегда имеются.

К примеру, расход на первом контуре составляет 50 л/мин. (из технической характеристики насоса 1). Расход на втором контуре равен 100 л/мин. (из технической характеристики насоса 2). Значение диаметра гидрострелки вычисляется формулой:

Формула для расчёта диаметра трубы гидрострелки в зависимости от параметров расхода теплоносителя (расход по характеристикам насоса) и скорости вертикального протока

где: Q – разница расходов Q1 и Q2; V – скорость вертикального протока внутри стрелки (0,1 м/сек.), π – постоянная величина 3,14.

Между тем диаметр гидравлического разделителя (условный) допустимо выбирать, пользуясь таблицей примерных стандартных величин.

Параметр высоты для устройства разделения тепловых потоков не критичен. Фактически высоту трубы можно брать любую, но с учётом уровней подвода входящих/исходящих трубопроводов.

Как правильно подключить гидроразделитель

Простейшая схема подключения гидрострелки в системе отопления следующая:

• Котел имеет два отвода на подачу и обратку теплоносителя.

На подающий трубопровод, устанавливается циркуляционный насос. Сразу после насоса, устанавливается разделитель, образующий малый контур отопления. Насос обеспечивает бесперебойное движение жидкости в гидравлическом разделителе.

Участок трубопровода между стрелкой и котлом на обратке, делят установкой обратного клапана в системе отопления, что предотвращает рециркуляцию.

Обвязка котла с гидрострелкой, для сложных систем отопления, предусматривает необходимость подключения коллекторов.

Движение воды в гидрострелке, происходит принудительным способом. Давление нагнетает установленный циркуляционный насос. В открытой системе отопления, разделитель не будет работать.

В чём плюсы и минусы использования гидроразделителя

Несмотря на встречающееся мнение, гидроразделитель, это неотъемлемое условие для длительной и бесперебойной работы системы отопления с несколькими контурами. Одна из главных особенностей и функций устройства, нивелирование давления между контурами.

Работа гидравлического разделителя в системе с естественной циркуляцией, теоретически возможна, но теряет свой смысл. Основное применение приходится на разводку закрытого типа с принудительным движением теплоносителя.

Преимущества гидрострелки в отопительной системе

Установка гидроразделителя решает несколько проблем системы отопления:

• Нивелирование давления в контурах отопления. В системах с несколькими подающими трубопроводами, тяжело достичь одинаковых параметров скорости циркуляции теплоносителя. Циркуляционные насосы имеют разную производительность и скорость движения. При одновременном включении всех контуров отопления, некоторые из них могут полностью прекратить работать из-за недостаточного давления.После попадания вовнутрь гидравлического разделителя, происходит потеря давления, нивелирование параметров, что приводит к равномерному распределению тепловых потоков. Регулировка гидрострелки осуществляется автоматически, по мере включения и выключения циркуляционного оборудования датчиками.

Снижение разницы температур – гидроразделитель выполняет функцию первичного контура обогрева. По нему циркулирует теплоноситель до тех пор, пока не достигнет необходимой температуры нагрева.

Дополнительные функции – ёмкость выполняет задачи отстойника, фильтра грубой очистки и воздухоотводчика.

Недостатки гидравлической стрелки

1. Первый и самый главный недостаток гидроразделителя в том, что большинство из его функций, выполняют другие узлы, уже установленные в систему. После подключения группы безопасности, задачей стрелки остается только нивелирование давления и температуры на подающем и обратном трубопроводе.

Второй недостаток – увеличение сопротивления при циркуляции теплоносителя, после установки гидравлического разделителя. Последствие монтажа модуля – снижение равномерности прогрева трубопровода, необходимость в постоянном использовании циркуляционного насоса. Без нагнетания давления в системе отопления, котел перестает работать. Соответственно, система обогрева становится энергозависимой и требует подключения источника бесперебойного питания.

Высокая стоимость устройства – самые простые модули, обойдутся, начиная от 11 тыс. руб. Для двухэтажного здания площадью около 200 м², потребуется приобрести стрелку за 60-80 тыс. руб. Гидравлический разделитель для промышленного применения, обойдется уже в 125-250 тыс. руб.

При этом, существующая типичная схема изготовления разделителя показывает, что, в сущности – это простое устройство, не имеющее сложного функционала с минимальным значением в системе отопления. Не удивительно, что достаточно многие отечественные потребители, отказываются от покупки фирменных устройство в пользу изготовления кустарных аналогов.

В пользу покупки гидроразделителя, есть несколько доводов: это требование гарантийного обслуживания некоторых моделей котлов, многоконтурная система отопления сложного типа, не будет работать без разделителя.

Для чего нужна

Чтобы выяснить, для каких целей используется гидрострелка, требуется понять принцип функционирования самой простой системы отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя.

Главными составляющими вышеприведенной схемы являются:

• отопительный котел;
• радиаторы или конвекторы, которые размещаются на одном контуре (количество отопительных приборов может быть разным);
• насос – прибор, с помощью которого носитель тепла циркулирует по магистрали.

Кроме этого, в систему входят и другие элементы, например, расширительный бак, но мы не будем заострять на них внимание, так как они не так важны для объяснения принципа работы гидрострелки. Описанная выше схема подойдет для дачи или небольшого дома, но если строение имеет большую площадь или несколько этажей, то потребуется более сложная отопительная система с применением коллекторной схемы. Описанная выше схема подойдет для дачи или небольшого дома, но если строение имеет большую площадь или несколько этажей, то потребуется более сложная отопительная система с применением коллекторной схемы

Описанная выше схема подойдет для дачи или небольшого дома, но если строение имеет большую площадь или несколько этажей, то потребуется более сложная отопительная система с применением коллекторной схемы.

На схеме видно, что к коллектору подсоединены следующие приборы:

• Контуры с разным количеством радиаторов отопления. Контуров может быть несколько и их протяженность также может отличаться друг от друга (на схеме Р).
• Системы водяных теплых полов, к которым предъявлены другие температурные параметры теплоносителя. Кроме этого, длина теплых полов значительно больше контуров, что повышает уровень гидравлического сопротивления (на схеме СТП).
• Бойлер косвенного нагрева. Задача этого оборудования – обеспечение горячего водоснабжения. К бойлеру тоже предъявляются совершенно другие требования (на схеме Бгвс).

Не нужно быть специалистом, чтобы понять, что со всеми составляющими автономной системы отопления не сможет справиться один насос, даже если он будет достаточной мощности. Стоит учесть, что слишком мощный насос будет создавать повышенное давление, а это пагубно отразится на работе дорогостоящего котла и приведет к сокращению его срока эксплуатации.

Учитывается и тот фактор, что каждый отдельный контур отличается напором и другими техническими характеристиками. Поэтому используя один насос, невозможно добиться скоординированной работы системы.

Для нормальной работы нескольких контуров необходима максимальная точность в настройке насосов, но достичь подобного эффекта невозможно. Это объясняется тем, что такие величины, как напор, производительность и степень нагрева переменные. Существует множество ситуаций, при которых один контур может повлиять на состояние другого. Проявляться они могут по-разному. Например, резко меняться напор или температура теплоносителя, но в любом случае, эффект будет негативным. Такие разлады пагубно отразятся и на работе насоса, и на состоянии котла.

Известно, что за разделение гидравлических систем отвечает коллектор. Но возможно ли, чтобы и контуры котла были автономными? Имеется в виду то, что котел должен подавать определенное количество носителя тепла для каждого контура, а контур, в свою очередь, принимал бы определенное количество жидкости.

Данная задача вполне реальна. Для этого необходимо выделить малый контур котла, что осуществляется при помощи гидравлического распределителя. То есть этот элемент может изменять направление теплоносителя, когда это требуется для корректной работы системы отопления.

Можно ли устанавливать по одному насосу на каждый контур?

Казалось бы, вполне логично оборудовать каждый отопительный контур своим циркуляционным насосом, соответствующим всем необходимым параметрам, чтобы решить проблему. Так ли это? К сожалению, даже в таком случае проблема не решится – она попросту перейдет в другую плоскость! Ведь для стабильного функционирования подобной системы необходим точный расчет каждого насоса, однако даже при этом сложная многоконтурная система не станет равновесной. Каждый насос здесь будет связан со своим контуром, а его характеристики будут меняться (то есть, не будут стабильными). При этом один из контуров может полноценно работать, а второй – выключаться. Из-за циркуляции в одном контуре может образоваться инерционное движение рабочей жидкости в соседнем контуре, где это вообще не требуется (по крайней мере, на данный момент). И таких примеров может быть масса.

Как результат – система теплого пола может недопустимо перегреваться, разные помещения могут отапливаться неравномерно, отдельные контуры могут «запираться». Словом, происходит все, чтобы ваши старания обустроить систему с высокой эффективностью пошли насмарку.

Обратите внимание! Особенно из-за этого страдает насос, установленный рядом с отопительным котлом. А во многих домах используется сразу по нескольку отопительных приборов, управлять которыми крайне сложно, почти невозможно

Из-за всего этого недешевое оборудование попросту выходит из строя.

Есть ли выход? Есть – не только разделить сеть на контуры, но и позаботиться об отдельном контуре для отопительного котла. И поможем с балансировкой гидрострелка для отопления или, как ее еще называют, гидравлический разделитель.