Расчет гидрострелки для отопления

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.

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.


Подключение коллектора

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.

Автоматическая регулировка температуры ТП

Автоматическая регулировка теплого пола может осуществляться термомеханическим или электронным способом с применением электромеханических исполнительных устройств, управляющих работой запорной арматуры.

Термомеханическая система управления

Основывается на работе термостатических клапанов или кранов с термоголовками, реагирующих на изменение температуры теплоносителя. Различные модели подобной запорно-регулирующей арматуры сегодня предлагает множество производителей, например, Oventrop. Однако независимо от названия и типа используемого в них термореактивного вещества (жидкости или газа), это термомеханические саморегулирующиеся механизмы, которые наиболее целесообразно устанавливать для контроля температуры одного, отдельно взятого контура.

Принцип действия термоклапанов прост, что делает их весьма надежными и отказоустойчивыми. Медный, латунный или бронзовый сердечник, установленный в корпусе устройства, разогреваясь проходящим потоком теплоносителя, передает температуру термореактивному наполнителю. В свою очередь, увеличивающийся в объеме термореактивный элемент толкает сердечник, который перемещая клапан, постепенно блокирует циркуляцию нагретой жидкости.

Термостатический клапан для теплого пола, помимо установки на распределительной гребенки, может монтироваться в отдельную сборку типа «унибокс». Подобные сборки включают также автоматические воздухоотводчики, которые совместно с термостатами помещаются в компактные коробки (боксы). Использование «унибокса» позволяет для регулировки температуры в отдельно взятой ветке ТП не привязываться к громоздким коллекторным шкафам, что особенно удобно при небольшом количестве контуров.

Кроме того, термомеханические регуляторы тёплого пола могут иметь выносные воздушные чувствительные элементы. Они позволяют настраивать их на управление потоком теплоносителя не по его температуре, а по температуре воздуха в помещениях. Принцип их действия тот же, только термореактивное вещество гораздо чувствительней. Воздушную термоголовку целесообразно устанавливать для одновременного контроля нескольких контуров в одном помещении, где водяной напольный обогрев является единственным источником отопления.

Электронная система управления

В ее состав входят электронные термометры, контроллер и электроприводы (исполнительные устройства, сервоприводы). Механизмы электроприводов могут крепиться к смесительным головкам обычных регулировочных вентилей (клапанов) или являться частью их конструкции. Изменение интенсивности подачи теплоносителя осуществляется в соответствии с заданными пороговыми значениями. Средой измерения для датчиков температуры автоматического регулятора температуры теплого пола может служить как теплоноситель, так и воздух в помещениях.

Важно! Подобная регулирующая аппаратура является достаточно дорогим удовольствием, но при этом она способна обеспечить оптимальные режимы работы напольного обогрева и максимальную экономию энергоресурсов. Кроме того, электронные регуляторы позволяют программировать ТП с привязкой режимов его работы к различным временным периодам, что гарантирует пользователю максимальный тепловой комфорт

Особенности расчета гидравлического разделителя

Для чего необходим точный расчет гидрострелки для отопительных систем? Дело в том, что благодаря этому будет обеспечен требуемый температурный режим, который, в свою очередь, будет достигаться слаженности функционирования всех элементов – таких, как термоголовка, циркуляционный насос, нагревательный элемент и так далее. Для расчетов должны использоваться специальные формулы, позволяющие определить оптимальные габариты термострелки.

Суть данных расчетов предельно проста: необходимо найти диаметр установки, позволяющий рабочей жидкости в отопительном контуре направляться к массам теплоносителя отопительного прибора. все необходимые сведения для произведения расчетов своими руками приведены ниже.

На этом все. Для более детального ознакомления с вопросом рекомендуем ознакомиться с приведенным ниже видео. Удачи!

Схемы изготовления

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

Схема гидрострелки с основными расчетными размерами

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

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

Расчет сводится в основном к определению диаметра гидрострелки:

где:

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

Также расчет можно выполнить по такой формуле:

где:

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

Также для расчета диаметра гидрострелки есть такая формула:

где:

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

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

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

Схема емкостного разделителя в системе отопления

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

Нужно знать некоторые нюансы при использовании такого типа гидрострелки:

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

Для чего нужна гидрострелка

Если у вас в доме планируется монтаж простой системы отопления закрытого типа, где задействовано не более 2 циркуляционных насосов, то гидравлический разделитель вам точно не понадобится.


Когда контуров и насосов – три, при этом один из них предназначен для работы с бойлером косвенного нагрева, то и здесь можно обойтись без гидрострелки. Задуматься о разделении отопительных контуров надо в ситуации, когда схема выглядит следующим образом:

В представленной схеме гидрострелки нет, но без ее монтажа тут явно не обойтись. Есть 4 контура, в которых действует столько же насосов разной производительности. Самый мощный из них создаст в подающем коллекторе разрежение, а в обратном – повышенное давление. При одновременной работе насосу меньшей производительности просто не хватит сил на преодоление этого разрежения и он не сможет отобрать теплоноситель на свой контур. По итогу ветвь не будет функционировать, поскольку насосы мешают друг другу.


Чтобы устранить перепад давления ΔР, возникающий между коллекторами и дать возможность всем насосам спокойно отбирать нужное количество теплоносителя, в схему включается гидрострелка. Она представляет собой полую трубу расчетного сечения, чьей задачей является создание зоны нулевого давления между теплогенератором и несколькими потребителями. Как действует этот элемент в схеме обвязки котла, описано в следующем разделе.

Гидрострелка для нескольких контуров

Для отопления нескольких контуров существуют разные конструкции гидравлических разделителей.

Схема использования гидрострелки в отопительной системе с несколькими контурами

Как видно из рисунка, в такой конструкции вода поступает из котла к гидрострелке и возвращается в него по двум патрубкам, а отводится в систему – по нескольким. Такая схема подключения позволяет разделить контуры отопления и подавать на каждый контур воду с разным температурным градиентом.

Если сделать устройство по этому принципу, то при его работе будет происходить следующее:

  1. Горячая вода из трубы (Т1) поглотится трубой (Т2), при расходе Q1=Q2.
  2. Если Q1=Q2 вода, попадающая в трубу (Т3) по температуре становится равной температуре труб (Т6), (Т7), (Т8), а разница температур между (Т3) и (Т4) при этом не значительна.
  3. Если Q1=Q2+Q3•0,5, происходит следующее: температура Т1=Т2, Т3=(Т1+Т5)/2, Т4=Т5.
  4. Если Q1=Q2+Q3+Q4, то Т1=Т2=Т3=Т4.

Как видно, такая схема подключения имеет ряд недостатков и не может разделять контура отопления качественно с нужным температурным градиентом.

Для того чтобы правильно распределить температуру по контурам, используют такую схему соединения:

Схема гидрострелки для правильного распределения температуры по контурам

При запитывании по этой схеме необходимо соблюдать некоторые условия для правильной работы устройства:

  1. Трубопровод (Т1) должен располагаться выше трубопровода (Т2).
  2. Труба (Т9) должна находиться строго посередине между трубами (Т3) и (Т4).
  3. Трубопровод (Т10) и (Т5) между собой должны располагаться на расстоянии не менее 20 см.
  4. Труба (Т5) должна располагаться выше труб (Т6), (Т7) и (Т8), для того чтобы вода, поступающая из этих труб, перемешивалась перед подачей в трубу (Т5).
  5. Расстояние между трубами (Т2), (Т3) и (Т4) должно быть по возможности одинаковым.

При такой схеме работы температуру в контурах можно выровнять с помощью балансировочных клапанов на трубопроводах (Т1), (Т9) и (Т10). Это особенно хорошо для бойлера, которому необходимо подать самую высокую температуру теплоносителя для теплого пола с самой низкой температурой.

Вместо балансировочных клапанов, так как они слишком дороги, можно использовать обычные вентили с плавным регулированием.

Можно также подсоединить контура по такой коллекторной схеме:

Коллекторная схема подсоединения гидрострелки

При такой схеме подсоединения температурный напор также регулируется балансировочными клапанами, но не в таких пределах, как по предыдущей схеме. При этом диаметр коллекторов должен быть достаточно большим для равномерного распределения теплоносителя.

Расчет гидрострелки

Расчет гидравлического распределителя выполняют по формуле D для учета максимального режима по заводским параметрам котла:

D = 3*d=1000* √ (4*Q)/(π *3600*ω)=18.8*√G/ ω,мм

Расчет диаметра гидрострелки с учетом проектной тепловой мощности котлоагрегата и разности температур на прямой и обратке:.

D = 3*d=1000* √ (4*P)/(π *C* ∆T*ω)=17.4*√G/(ω* ∆T),мм

Диаметр патрубка гидрострелки для входящего теплоносителя:

d = √ (4*Q)/(π*V), мм

Где:

  • D — Д корпуса распределителя, мм;
  • D — Д входного патрубка, мм;
  • P — проектная теплопроизводительность напольного котла, кВт;
  • G — наибольший расход теплоносителя через распределитель, м3/час;
  • C — теплоемкость воды, Вт/(кг*C);
  • V — скорость воды через КО, м/с;
  • Q — расчетный часовой расход воды в КО, м3/ч.

Что следует знать?

Гидрострелка является дополнительным узлом, которая располагается в вертикальном положении. Она выполняется в виде цилиндра, но может иметь и сечение в виде прямоугольника. В это устройство врезаются патрубки, которые подходят к котлу, а также к теплообменным контурам. В этом приборе осуществляется деление небольшого контура, а также протяженных отопительных контуров. Часто используются традиционные схемы гидравлических разделителей.

Схема устройства

Подобное устройство поддерживает температурный и гидравлический баланс. С его помощью можно добиться небольших потерь давления, а также тепловой энергии и производительности. Конструкция позволяет увеличить КПД отопительной системы и снизить сопротивление в системе.

К важным характеристикам стоит отнести показатели диаметров патрубков и основного устройства. Остальные параметры можно узнать из стандартных схем.

Вмонтированный гидроулавливатель

У программы есть некоторые нюансы:

при расчетах обязательно используется мощность отопительного оборудования

Чтобы определить данный показатель также можно воспользоваться специальной расчетной программой; важной характеристикой является скорость передвижения теплоносителя в направлении вертикали. Чем этот показатель меньше, тем лучше теплоноситель будет избавляться от газов и шлама. Также в этом случае будет происходить более плавное перемешивание охлажденного и горячего потоков

Самый оптимальный вариант 0,1-0,2 м/с. В программе можно подобрать необходимый параметр; особенной характеристикой является режим работы всей конструкции. При этом учитываются температурные уровни в магистрали, проходящей от отопительного прибора. Все показатели вносятся в калькулятор

Также в этом случае будет происходить более плавное перемешивание охлажденного и горячего потоков. Самый оптимальный вариант 0,1-0,2 м/с. В программе можно подобрать необходимый параметр; особенной характеристикой является режим работы всей конструкции. При этом учитываются температурные уровни в магистрали, проходящей от отопительного прибора. Все показатели вносятся в калькулятор.

Специальная формула расчета предусмотрена в применяемом алгоритме проведения расчетов. В итоге будет показан результат, который покажет подходящий диаметр для гидрострелки, а также сечения используемых патрубков. Остальные параметры линейного типа определить еще проще.

Прежде чем приступить к монтажу подобного устройства, стоит изучить все функции гидрострелки.

Статья по теме:

Экономьте время: отборные статьи каждую неделю по почте

Гидрострелка для нескольких контуров

Использование гидрострелки необходимо при наличии нескольких контуров.Это может быть одним из обязательных условий производителя для предоставления гарантийных обязательств на котельную установку и монтажные работы.

В частных домах площадью более 200 кв.м, в которых налажено функционирование нескольких контуров (теплые полы, ванные комнаты, кухня), использование гидравлического разделителя увеличит срок эксплуатации котельного и насосного оборудования. Кроме того, сделает их функционирование более плавным, а значит экономичным.

Гидрострелка для системы из трех контуров

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.

Как устроена гидрострелка

По сути своей гидравлическая стрелка — это шунт, закорачивающий потоки подачи и обратки. Целью работы такого шунта является выравнивание температуры теплоносителя, а также его расхода в генерирующей и распределительной частях гидравлической системы отопления. Для получения реального эффекта от гидросепаратора требуется тщательный расчёт его внутреннего объёма и мест врезки патрубков. Однако большинство представленных на рынке устройств изготавливается серийно без адаптации под конкретную систему отопления.

Часто можно встретить мнение, что в полости колбы обязательно должны присутствовать дополнительные элементы, такие как рассекатели потока или сетки для фильтрации механических примесей или отделения растворённого кислорода. В реальности такие способы модернизации не демонстрируют сколь-нибудь значимой эффективности и даже наоборот: например, при засорении сетки гидрострелка полностью перестаёт работать, а вместе с ней и вся система отопления.

Популярные производители

Компаний, занимающихся производством гидравлических разделителей для отопительных сетей, не так мало, как может показаться на первый взгляд. Однако сегодня мы ознакомимся с продукцией всего двух компаний, GIDRUSS и ООО «Атом», так как они считаются самыми популярными.

Таблица. Характеристики гидравлических разделителей производства GIDRUSS.

Модель, иллюстрация Основные характеристики

1. GR-40-20

— изделие выполнено из конструкционной стали; — рассчитано на одного потребителя;
— минимальная мощность отопительного прибора 1 киловатт;
— максимальная его мощность составляет 40 киловатт.

2. GR-60-25

— изделие выполнено из конструкционной стали; — рассчитано на одного потребителя; — минимальная мощность отопительного прибора 10 киловатт;
— максимальная его мощность составляет 60 киловатт.

3. GR-100-32

— изделие выполнено из конструкционной стали; — рассчитано на одного потребителя;
— минимальная мощность отопительного прибора 41 киловатт;
— максимальная его мощность составляет 100 киловатт.

4. GR-150-40

— изделие выполнено из конструкционной стали; — рассчитано на одного потребителя; — минимальная мощность отопительного прибора 61 киловатт;
— максимальная его мощность составляет 150 киловатт.

5. GR-250-50

— изделие выполнено из конструкционной стали; — рассчитано на одного потребителя;
— минимальная мощность отопительного прибора 101 киловатт;
— максимальная его мощность составляет 250 киловатт.

6. GR-300-65

— изделие выполнено из конструкционной стали; — рассчитано на одного потребителя;
— минимальная мощность отопительного прибора 151 киловатт;
— максимальная его мощность составляет 300 киловатт.

7. GR-400-65

— изделие выполнено из конструкционной стали; — рассчитано на одного потребителя;
— минимальная мощность отопительного прибора 151 киловатт;
— максимальная его мощность составляет 400 киловатт.

8. GR-600-80

— изделие выполнено из конструкционной стали; — рассчитано на одного потребителя;
— минимальная мощность отопительного прибора 251 киловатт;
— максимальная его мощность составляет 600 киловатт.

9. GR-1000-100

— изделие выполнено из конструкционной стали; — рассчитано на одного потребителя;
— минимальная мощность отопительного прибора 401 киловатт;
— максимальная его мощность составляет 1000 киловатт.

10. GR-2000-150

— изделие выполнено из конструкционной стали; — рассчитано на одного потребителя;
— минимальная мощность отопительного прибора 601 киловатт;
— максимальная его мощность составляет 2000 киловатт.

11. GRSS-40-20

— изделие выполнено из нержавеющей стали AISI 304; — рассчитано на одного потребителя;
— минимальная мощность отопительного прибора 1 киловатт;
— максимальная его мощность составляет 40 киловатт.

12. GRSS-60-25

— изделие выполнено из нержавеющей стали AISI 304; — рассчитано на одного потребителя;
— минимальная мощность отопительного прибора 11 киловатт;
— максимальная его мощность составляет 60 киловатт.

13. GRSS-100-32

— изделие выполнено из нержавеющей стали AISI 304; — рассчитано на одного потребителя;
— минимальная мощность отопительного прибора 41 киловатт;
— максимальная его мощность составляет 100 киловатт.

Заметим также, что каждая гидрострелка для отопления из перечисленных выше выполняет еще и функции своего рода отстойника. Рабочая жидкость в данных устройствах очищается от разного рода механических примесей, благодаря чему заметно увеличивается эксплуатационный срок всех подвижных составляющих отопительной системы.

Оцените статью
alpha-house.ru
Добавить комментарий