Спроектировать собственную систему отопления далеко непросто. Даже если «планируют» ее монтажники, вам надо быть в курсе многих нюансов. Во-первых, чтобы проконтролировать их работу, во-вторых, чтобы оценить необходимость и целесообразность их предложений. Например, в последние годы усиленно пропагандируется гидрострелка для отопления. Это небольшое дополнение, установка которого выливается в немалую сумму. В некоторых случаях оно очень полезно, в других без него легко можно обойтись.
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.
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.
То есть получается, что вертикально поставленный гидроразделитель, одновременно с основными функциями, отводит воздух и дает возможность удалять шлам.
Назначение и принцип работы
Гидрострелка нужна для разветвленных систем, в которых установлено несколько насосов. Она обеспечивает требуемый расход теплоносителя для всех насосов, независимо от их производительности. То есть, другими словами, служит для гидравлической развязки насосов системы отопления. Потому еще называют это устройство — гидравлический разделитель или гидроразделитель.
Гидрострелку ставят в том случае, если в системе предусмотрено несколько насосов: один на контуре котла, остальные на контурах отопления (радиаторах, водяном теплом полу, бойлере косвенного нагрева). Для корректной работы их производительность подбирается так, чтобы котловой насос мог перекачивать немного больше теплоносителя (на 10-20%), чем требуется для остальной системы.
Зачем нужна гидрострелка для отопления? Давайте рассмотрим на примере. В системе отопления с несколькими насосами они зачастую имеют разную производительность. Часто получается так, что один насос в разы более мощный. Ставить все насосы приходится рядом — в коллекторном узле, где они гидравлически связаны. Когда мощный насос включается на полную мощность, все остальные контура остаются без теплоносителя. Такое случается сплошь и рядом. Чтобы избежать подобных ситуаций и ставят в системе отопления гидрострелку. Второй путь — разнести насосы на большое расстояние.
Режимы работы
Теоретически, возможны три режима работы системы отопления с гидрострелкой. Они отображены на рисунке ниже. Первый — когда насос котла прокачивает ровно столько же теплоносителя, сколько требует вся система отопления. Это идеальная ситуация, в реальной жизни встречающаяся очень редко. Объясним почему. Современное отопление подстраивает работу по температуре теплоносителя или по температуре в помещении. Представим, что все идеально рассчитали, подкрутили вентили и после настройки достигнуто равенство. Но через некоторое время параметры работы котла или одного из контуров отопления изменятся. Оборудование подстроится под ситуацию, а равенство производительности будет нарушено. Так что этот режим может просуществовать считанные минуты (или даже еще меньше).
Второй режим работы гидрострелки — когда расход отопительных контуров больше мощности котлового насоса (средний рисунок). Эта ситуация опасна для системы и допускать ее нельзя. Она возможна, если насосы подобраны неправильно. Вернее, насос котла имеет слишком малую производительность. В этом случае для обеспечения требуемого расхода, в контуры вместе с нагретым теплоносителем от котла будет подаваться теплоноситель из обратки. То есть, на выходе котла, например, 80°C, в контура после подмеса холодной воды идет, например, 65°C (реальная температура зависит от дефицита расхода). Пройдя по отопительным приборам, температура теплоносителя опускается на 20-25°С. То есть, температура теплоносителя, подаваемого в котел, будет в лучшем случае 45°C. Если сравнить с выходной — 80°C, то дельта температур слишком велика для обычного котла (не конденсационного). Такой режим работы не является нормальным и котел быстро выйдет из строя.
Третий режим работы — когда насос котла подает больше нагретого теплоносителя, чем требуют отопительные контура (правый рисунок). В этом случае часть нагретого теплоносителя возвращается обратно в котел. В результате температура поступающего теплоносителя поднимается, работает он в щадящем режиме. Это и есть нормальный режим работы системы отопления с гидрострелкой.
Когда гидрострелка нужна
Гидрострелка для отопления нужна на 100%, если в системе будет стоять несколько котлов, работающих в каскаде. Причем работать они должны одновременно (во всяком случае, большую часть времени). Вот тут, для корректной работы гидроразделитель — лучший выход.
Еще гидрострелка для отопления может быть полезна для котлов с чугунным теплообменником. В емкости гидроразделителя постоянно происходит смешивание теплой и холодной воды. Это уменьшает дельту температур на выходе и входе котла. Для чугунного теплообменника — это благо. Но с той же задачей справится байпас с трехходовым регулируемым клапаном и обойдется он значительно дешевле. Так что даже для чугунных котлов, стоящих в небольших системах отопления, с примерно одинаковым расходом вполне можно обойтись без подключения гидрострелки.
Когда можно поставить
Если в системе отопления есть только один насос — на котле, гидрострелка не нужна совсем. Можно обойтись и если устанавливаются один-два насоса на контуры. Такую систему можно будет сбалансировать при помощи регулировочных кранов. Когда установка гидрострелки оправдана? Когда в наличии такие условия:
- Контуров три и больше, все очень разной мощности (разный объем контура, требуется разная температура). В таком случае, даже при идеально точном подборе насосов и расчете параметров, есть возможность нестабильной работы системы. Например, часто встречается ситуация, когда при включении насоса теплых полов, радиаторы стынут. Вот в этом случае нужна гидроразвязка насосов и потому ставится гидравлическая стрелка.
- Кроме радиаторов имеется водяной теплый пол, отапливающий значительные площади. Да, его подключать можно через коллектор и смесительный узел, но он может заставлять работать котловой насос в экстремальном режиме. Если у вас часто горят насосы на отоплении, скорее всего, нужна установка гидрострелки.
- В системе среднего или большого объема (с двумя и более насосами) собираетесь установить автоматическую регулирующую аппаратуру — по температуре теплоносителя или по температуре воздуха. При этом не хотите/не можете регулировать систему вручную (кранами).
В первом случае гидроразвязка, скорее всего, нужна, во втором, стоит думать об ее установке. Почему только думать? Потому что это немалые расходы. И дело не только в стоимости гидрострелки. Она стоит около 300$. Придется ставить еще дополнительное оборудование. Как минимум нужны коллекторы на входе и выходе, насосы на каждый контур (при небольшой системе без гидрострелки без них можно обойтись), а также блок управления скоростью насосов, так как через котел они уже управляться не смогут. В сумме с платой за монтаж оборудования этот «довесок» выливается примерно в две тысячи долларов. Действительно немало.
Зачем тогда ставят это оборудование? Потому что с гидрострелкой отопление работает стабильнее, не требует постоянной подстройки потока теплоносителя в контурах. Если вы спросите владельцев коттеджей, у которых отопление сделано без гидроразделителя, вам скажут, что часто приходится перенастраивать систему — крутить вентиля, регулируя потоки теплоносителя в контурах. Это характерно, если используются различные элементы отопления. Например, на первом этаже теплый пол, радиаторы на двух этажах, отапливаемые подсобные помещения, в которых надо поддерживать минимальную температуру (гараж, например). Если у вас предполагается примерно такая же система, а перспектива «подстройки» вас не устраивает, можно ставить гидрострелку для отопления. При ее наличии в каждый контур идет столько теплоносителя, сколько он требует в данный момент и никоим образом не зависит от параметров эксплуатации, работающих рядом насосов других контуров.
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.
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.
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 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).
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.
Купить или сделать своими руками?
Как говорили, готовая гидрострелка для отопления стоит немало — 200-300$ в зависимости от производителя. Чтобы снизить затраты, возникает закономерное желание сделать ее самостоятельно. Если варить умеете, никаких проблем — купили материалы и сделали. Но при этом надо учесть следующие моменты:
- Резьба на сгонах должна быть хорошо прорезанной и симметричной.
- Стенки отводов одинаковой толщины.
Вроде, очевидные вещи. Но вы удивитесь, как сложно найти четыре нормальных сгона с нормально сделанной резьбой. Далее, все сварные швы должны быть качественными — система будет работать под давлением. Сгоны приварены строго перпендикулярно к поверхности, на нужном расстоянии. В общем, не такая простая это задача.
Если сами пользоваться сварочным аппаратом не умеете, придется искать исполнителя. Найти его совсем непросто: либо дорого просят за услуги, либо качество работы, мягко говоря, «не очень». В общем, многие решают купить гидрострелку, несмотря на немалую стоимость. Тем более, в последнее время, отечественные производители делают не хуже, но намного дешевле.
В этой статье рассмотрим принцип действия гидравлического разделителя (часто его называют гидрострелка) и причины, по которым необходимо применять гидравлический разделитель.
Качественные гидрострелки для котельной производят, например Север и Meibes, причем у Север выпускает большой ассортимент коллекторов с гидрострелкой, коллекторов без гидрострелки и всех этих изделий из нержавеющей стали.
Если в котельной установлены два котла или система отопления разделена на несколько отопительных контуров, установка гидрострелки облегчает согласование котлового и отопительного контуров.
Так же гидрострелка создает благоприятный режим работы для котла, снижает вероятность разрушения чугунного теплообменника котла из-за температурных напряжений.
Котловой контур содержит котел (или несколько котлов) и насос (или соответственно несколько насосов).
В отопительный контур входит насос и радиаторы отопления.
Существуют еще контур бойлера, теплых полов, вентиляции, бассейна, в данной статье все эти контуры будем относить к группе отопительных контуров.
Рассмотрим схему котельной с одним котлом и несколькими отопительными контурами:
Насос KH1 создают определенный проток теплоносителя в котловом контуре, так же насосы в отопительных контурах создают определенный проток.
В идеале суммарный проток котлового контура должен быть равен суммарному протоку в отопительных контурах.
На практике это невозможно, так как проток теплоносителя в отопительных контурах постоянно меняется:
в прямом (без трехходового смесителя) отопительном контуре с радиаторами проток меняется из-за работы термоголовок;
в смесительном (с трехходовым вентилем) отопительном контуре проток меняется в зависимости от работы трехходового вентиля (смесителя);
в контуре бойлера насос периодически включается и выключается, что создает небольшие гидравлические удары.
Таким образом уравновесить протоки в котловом контуре и отопительных контурах невозможно, это приводит к следующим последствиям:
Некоторые насосы могут не обеспечить необходимый проток (производительность). Особенно слабые насосы, которым приходится "напрягаться" для преодоления влияния насосов большей мощности.
Насосы могут выйти из строя (разная производительность в котловом и отопительных контурах может заставить насосы работать в неоптимальном или нештатном режиме).
Котельная и система отопления работают не в оптимальных запроектированных режимах.
Использование устройств регулирования расхода в зональных системах приводит к разбалансированию.
Радиаторы могут греться даже при неработающих насосах (из-за паразитных течений, создаваемых другими работающими насосами.
Сложная задача по подбору насосов.
Появление тепловых ударов и разрушением из-за этого секций чугунного котла (при большом перепаде температур между подачей и обраткой).
Избежать указанных проблем помогает гидравлический разделитель (гидравлическая стрелка, гидрострелка).
Схема котельной с гидрострелкой будет выглядеть следующим образом:
Это простое устройство позволяет решить массу проблем, перечисленных ранее.
Гидравлическое сопротивление котлового контура уменьшается почти до нуля, это обеспечивает:
- оптимальные условия для работы и максимальную долговечность насоса,
- идеальные условия работы для котла: достаточный проток теплоносителя, минимальная разница температур между подачей и обраткой котла, в следствии этого теплообменник котла прогревается максимально однородно и разница температур в разных точках минимальна и, следовательно минимальны температурные напряжения.
- облегченный запуск котла по короткому контуру. Котел нагревается достаточно быстро. Если нет гидрострелки, то в котел поступает холодный теплоноситель из системы отопления, разница температур на подаче и обратке большая, Чугунный теплообменник может лопнуть.
При использовании гидрострелки, насосы не влияют друг на друга, Отопительные контуры легко регулировать.
Даже если остановятся все насосы в отопительных контурах, проток через котел не уменьшится и не позволить перегреться теплообменнику (в случае остановки протока через котел, чугунный теплообменник быстро перегревается, автоматика котла не успевает выключить горелку, это приводит как минимум к отложению накипи в теплообменнике и как максимум к разрушению теплообменника).
В зависимость от соотношения протока в контуре котла и отопительных контурах, гидравлический разделитель (гидрострелка) может работать в трех режимах:
Проток в контуре котла равен протоку в контурах отопления.
При этом теплоноситель подачи котла полностью попадает в подачу отопительных контуров, то же самое с обраткой.
Температура в подаче котла равна температуре в подаче отопительных контуров, температура в обратке так же одинакова.
Такой режим работы возможен в случае когда котельная работает в расчетном режиме, и производительность насосов правильно подобрана.
Проток отопительных контуров больше протока котлового контура.
При этом теплоноситель из обратки отопительного контуров частично попадает в подачу отопительного контура.
Температура в подаче отопительного контура меньше температуры котлового контура.
Такая ситуация возможна, если:
- в котловом контуре работает меньше насосов, чем в расчетном режиме, например работает один котел из двух,
- проток в отопительном контуре больше расчетного,
- насосы подобраны не совсем точно.
Проток контура котла больше протока контура отопления.
При этом теплоноситель из подачи котла частично попадает в обратку котла.
Температура в обратке котла меньше температуры в обратке контура отопления.
Такая ситуация возможна, когда работают не все отопительные контуры или работают не с максимальным протоком (например частично закрылись термоголовки).
Такая ситуация желательна при запуске котла и системы отопления и в случае большого перепада температуры между подачей и обраткой отопительного контура.
При отсутствии точных расчетных данных желательно предусмотреть запас мощности насосов в котловом контуре.
На практике гидравлические параметры системы отопления никогда не соответствуют расчетным данным, а часто не рассчитываются вообще, а выбираются исходя из опыта, поэтому применение гидравлического разделителя позволяет упростить проектирование котельной и подбор оборудования.
Пример гидравлического разделителя: гидрострелка для котельной до 50 кВт, существуют гидравлические разделители до 1000 кВт, например гидрострелка Север 220 (360 кВт).
Под заказ можно изготовить гидрострелку любой мощности.
В настоящее время часто используется устройство, которое совмещает в себе функции гидрострелки и коллектора — гидроколлектор.
Гидроколлектор упрощает монтаж оборудования, уменьшает стоимость узла, экономит место в котельной.
Гидроколлекторы могут быть разных разновидностей, принцип действия похож, отличаются удобством монтажа и расположения насосных групп отопительных контуров.
Ниже представлены некоторые варианты коллекторов с гидрострелкой:
Горизонтальный коллектор с гидрострелкой на 5 контуров — Гидроколлектор модульного типа «Север-М5», отопительные контуры подключаются сверху, снизу и один сбоку.
Горизонтальный коллектор с гидрострелкой в более компактном исполнении Север -Т4
Вертикальный коллектор с гидрострелкой на 5 контуров — Гидроколлектор модульного типа «Север-V5», все отопительные контуры подключаются сбоку.
У всех гидроколлекторов подача чередуется с обраткой, т.е. удобно подключать насосные группы.
Выбор гидрострелки для отопления
Для обеспечения балансировки и надежной защиты отопительной системы используются гидроразделители. Этот элемент также известен, как гидравлическая стрелка или бутылочка.
Оборудование представлено в виде трубы с треугольным или прямоугольным сечением и 4 патрубками. Основное предназначение гидравлического разделителя заключается в разделении отопительной системы на 2 контура: котла и потребителя.
Элемент может монтироваться как вертикальной, так и горизонтально (в зависимости от типа системы отопления). Предпочтение отдается вертикальному положению, что дает возможность установки воздухоотводчика и крана (для выведения ненужных компонентов).
Функционирование гидрострелки возможно лишь в комплексе с такими элементами, как основной коллектор, насосная группа, обвязка и контролер управления.
Предназначение и принцип работы
Установка гидравлического разделителя осуществляется в нескольких случаях. Например:
1. При наличии в доме мощной отопительной системы с наличием большого количества радиаторов отопления.
2. В случае использования нескольких типов отопительных контуров: теплый пол, радиаторы, бойлер и пр.
3. При наличии в системе нескольких отопительных котлов, завязанных в одно кольцо.
Монтаж гидравлического разделителя дает возможность получить несколько положительных изменений одновременно. Среди наиболее существенных можно выделить такие:
1. Добиться равномерного нагрева отопительных радиаторов, что обеспечивает оптимальный тепловой режим в помещении.
2. Согласовать равномерное функционирование всех контуров системы отопления.
3. Получить возможность удаления лишнего воздуха и скопившейся грязи, скопившихся в системе.
4. Увеличить срок использования отопительного котла, избежав резких перепадов температур в системе.
5. Появляется возможность регулировки температуры на каждом контуре системы индивидуально.
Установка гидравлического разделителя при монтаже отопительной системы не является обязательным условием. Его использование актуально при наличии мощной системы отопления.
Выбирая гидравлический усилитель рекомендуется учитывать диаметр его патрубков, что оказывает существенное влияние на возможность протока воды. Наиболее оптимальная скорость движения воды в системе считается 0, 2 мсекунду.
Монтаж гидравлического разделителя дает возможность добиться наиболее комфортной температуры в каждом помещении дома.
