Гидрострелка, когда применяется, как подключается, особенности использования

Гидрострелка, когда применяется, как подключается, особенности использования

Много вопросов возникает по поводу того, нужна ли гидрострелка и какую реальную пользу она принесет. Рассмотрим типичные отопительные системы частных домов, и те случаи, когда значительные деньги на усложнение с гидрострелкой потрачены зря, и с привнесением вреда.

Сложность схемы повышает вероятность поломок и ошибок, затраты на ремонты. Может повлечь неэффективные режимы, недостаток поступления мощности, например, когда котел горячий, а батареи холодные…

Основное правило монтажа отопительной системы для дома – схему по возможности упрощать и удешевлять (а не наоборот – нагромождать и запутывать…). Включение гидростелки добавляет сложностей, значительно повышает цену, дает монтажникам хорошо заработать.

Толстая труба с отводами

Обычно гидрострелка выглядит как толстенький бочонок с множеством отводов для подключения всех главных контуров дома. К подключениям в нижней ее части (располагается вертикально) подключаются обратки, в верхней — подачи, с одной стороны — котлы и нагреватели, с другой — контуры потребителей – полы, радиаторы, ГВС.

Давление внутри гидрострелки практически одинаковое в любой ее точке. Следовательно одинаковое оно и в местах всех подключений. Поэтому любой включившийся/выключившийся насос не окажет существенного влияния на соседний параллельный контур.

Типичная схема без гидрострелки

На схеме к котлу подключены распределительные коллекторы, от которых ответвляются множество контуров со своими насосами.

Мы видим, что при включении любого из этих насосов изменится значительно давление в соседних контурах, (увеличится забор жидкости с подачи котла, понизится давление на подаче и повысится на обратке). Это повлияет на расход жидкости с соседних контурах.

Насос может уменьшить/увеличить количество проходящей жидкости в соседнем контуре, «там, где не просили», — например, при включении «собачья конура», прекратится обогрев «дикая орхидея в оранжерее». Но Бобик в конуре не виноват в гибели цветочка, не он же забыл вставить гидрострелку в сложную схему…

Как работает отопление с гидрострелкой

Теперь рассмотрим, что произойдет, когда все подачи и обратки подключили к куску трубы большого диаметра.

Включение насосов перестало значительно изменять давление в системе. Теперь, в первую очередь, изменится количество жидкости проходящее через гидрострелку, но сама система останется стабильной. Поэтому включение «гараж» не удивит пользователей в районе контура «сауна».

Чаще контура подключают не через коллектор, а непосредственно к подключениям на самой гидрострелке, что удешевляет…

Гидрострелку можно собрать из металла своими руками

Движение жидкости через гидравлический разделитель

Как правило, жидкость движется от подачи на обратку. Это значит, что расход контура котла больше всегда, чем забор жидкости потребителями. Это должно обеспечиваться в системе. Частичная работа котла «сам на себя» допускается и является полезной в плане повышения температуры на обратке.

Движение жидкости от обратки на подачу свидетельствует о ненормальной работе, — аварийный режим. Получается слишком холодная обратка, горячий котел и прохладные потребители. Допускается кратковременно, на время устранения поломок.

Дополнительные функции гидрострелки

Гидрострелка совмещает в себе и функции сепаратора. При изменении скорости движения жидкости, растворенный в ней воздух выделяется, и в виде пузырьков поднимается вверх, образовывая воздушную пробку. Поэтому устройство обычно снабжается автоматическим воздухоотводчиком.

Также и частички шлама оседают внизу, накапливая илистые отложения, поэтому внизу устройства устанавливают кран большого диаметра. Фирменные гидрострелки, для лучшего отделения от теплоносителя всего ненужного снабжаются еще и сепараторными завихрителями, но стоят дорого….

Фирменный гидравлический разделитель с коллекторами на подаче и обратке

Схема первичных и вторичных колец вместо гидрострелки

Специалисты зачастую предпочитают вместо гидрострелки схему первичных и вторичных колец, которая по их мнению несколько проще, дешевле, а работает стабильней.

Котел гоняет теплоноситель по короткому кольцу – от подачи к обратке, к которому парой подключений включены все контуры с насосами, причем расстояния между тройниками подачи и обратки каждого контура не больше 30 см. температура по кольцу подключений понижается, поэтому первые контуры наиболее горячие…. Первым подключается ГВС, последним теплый пол… Схема отлично работает в частных домах.

Можно встретить дешевые изделия из полипропилена

Когда гидрострекла точно не нужна и когда понадобится

Дельцы и «умельцы» пытаются навязать гидрострелку жильцам, установку не нужных насосов, и «нарубить бабла» как на самом оборудовании, так и на его монтаже. Стоимость системы можно увеличить, используя вопрос «как же без гидрострелки», и на 1000 у.е. и на 2000 у.е….

Гидрострелка не поможет системе, если та простая и все ответвления могут работать от насоса котла, или с поятоянно работающим вспомогательным насосом. Можно обойтись без гидравлического разделителя, если присутствуют всего лишь:

  • контур радиаторов,
  • бойлер косвенного нагрева,
  • теплый пол,

работа которых легко согласовывается.

Но, при включении в такую схему еще одного котла со своими насосом (не резервного, а вспомогательного, который постоянно работает), уже нужно будет выравнивать давление. Или при включении еще одного «мерцающего» насоса потребителей, например «оранжерея».

Также понадобится гидрострелка, когда вторичных контуров с насосами много и все они работают в своих режимах.

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.

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).

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).

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 Расчётные параметры гидрострелки

Читайте также  Защитный экран для плиты

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 Схемное решение по сдвигу патрубков

Классический вариант гидравлического разделителя предполагает создание патрубков симметрично расположенных относительно один другого. Однако практикуется также схемный вариант несколько иной конфигурации, где патрубки располагаются несимметрично. Что это даёт?

Как показывает практическое применение несимметричных схем, в этом случае происходит более эффективное отделение воздуха, а также достигается лучшая фильтрация (отстой) взвешенных частиц, присутствующих в теплоносителе.

Схема обвязки с котлом

Чтобы понять, как работает гидрострелка в системе отопления с несколькими контурами, мы предлагаем изучить схему ее обвязки с котлом, представленную ниже:


Теперь оба коллектора связаны между собой перемычкой, уравнивающей давление в подающей и обратной магистрали. Благодаря этому в каждый контур поступит столько теплоносителя, сколько нужно. При этом важно обеспечить такой же расход теплоносителя со стороны теплогенератора, иначе его температура на стороне потребителей может стать недопустимо низкой.


В интернете очень популярна схема гидрострелки (показана выше), изображающая 3 рабочих режима:

  • суммарный расход теплоносителя в контурах потребителей и со стороны котла одинаков;
  • отопительные ветви отбирают большее количество воды, чем ее обращается в котловом контуре;
  • расход в кольце со стороны теплогенератора больше.

В действительности у гидрострелки режим работы один-единственный, он изображен на схеме под номером 3. Добиться идеального режима (№1) невозможно, так как гидравлическое сопротивление ветвей потребителей все время меняется из-за работы термостатов, да и подобрать так точно насосы нереально. По схеме №2 действовать нельзя, потому что тогда большая часть теплоносителя станет обращаться по кругу со стороны потребителей.

Это приведет к понижению температуры в системе отопления, ведь со стороны котла в гидрострелке будет подмешиваться мало горячей воды. Чтобы поднять эту температуру, придется выводить теплогенератор на максимальный режим, что не способствует стабильной работе системы в целом. Остается вариант №3, при котором в коллекторы идет достаточное количество воды требуемой температуры. А уж понизить ее в контурах – задача трехходовых клапанов.

Функция гидрострелки в системе отопления лишь одна – создание зоны с нулевым давлением, откуда смогут отбирать теплоноситель любое число потребителей. Главное, — обеспечить необходимый расход со стороны источника тепла. Для этого реальная производительность котлового насоса должна быть немного больше суммы расходов на всех ветвях потребителей. Подробнее обо всех нюансах рассказано и показано на видео:

Режимы работы

Говоря о гидравлической стрелке нередко проводят аналогию со стрелкой железнодорожной. Их работа, действительно, схожа: оба устройства задают нужное направление движения, в одном случае – транспорта, в другом – теплоносителя. Разница в том, что «переключение» гидрострелки не требует какого-либо внешнего усилия, а происходит само собой, в зависимости от потребления тепла и горячей воды. Ниже рассмотрены режимы работы гидравлического разделителя.

Режим 1. Нагрузка на систему отопления такова, что расход первичного и вторичного совпадают, т.е. нагретый котлом теплоноситель полностью передается потребителям, и его достаточно (G1 = G11 = G2 = G21, Т1 = Т11, T21 = T2). В этом случае гидрострелка «включена» напрямую и работает как два раздельных трубопровода. Схема движения, хромограммы скоростей и давлений теплоносителя в корпусе разделителя показаны для этого режима на рис. 2. Такой режим можно назвать расчетным.

Режим 2. Система отопления нагружена. Суммарный расход потребителей превышает расход в контуре источника тепла (G1 Т11; Т21 = Т2; G1 = G2; G11 = G21). Разность расходов компенсируется подмесом в линию подачи вторичного контура части теплоносителя из его «обратки» (рис. 3). Режим описывают следующие формулы: ΔТ1 = Т1Т2 = Q/c · G 1 , ΔТ2 = Т11Т21 = Q/c · G11, Т2 = Т1 – ΔТ1, Т11 = Т21 + ΔТ2.

Режим 3. Потребление тепла понижено (например, в межсезонье), и расход теплоносителя во вторичном контуре меньше, чем в первичном (G1 > G11, Т1 = Т11, Т21 ˂ T2, G1 = G2, G11 = G21). При этом избыток теплоносителя возвращается к котлу через гидрострелку, не попадая во вторичный контур (рис. 4). Расчетные формулы: ΔТ1 = Т1Т2 = Q/c· G1; ΔТ2 = Т11Т21 = Q/c· G11; Т2 = Т1 – ΔТ1; Т11 = Т1; Т21 = Т11 – ΔТ2. Данный режим является оптимальным при необходимости защиты котла от так называемой низкотемпературной коррозии.

При отсутствии потоков по контурам системы отопления гидравлический разделитель не препятствует естественной (за счет гравитационных сил) циркуляции теплоносителя, что демонстрирует хромограмма, представленная на рис. 5.

Рис. 5. Хромограмма температуры в статическом режиме

Расчет гидрострелки

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

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

Диаметр патрубка гидрострелки для входящего теплоносителя:

  • 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.

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.

Читайте также  Дизайн ванной комнаты пластиковыми панелями

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.

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.

Перетоки внутри гидравлического разделителя.

Гидравлический разделитель главным образом предназначен для согласования и уравновешения расходов теплоносителя в котловом контуре котельной и контуре потребителей тепла, это радиаторные ветки, коллекторы тёплого пола и бойлер.

В идеале эти расходы должны быть равны.
То есть попадающий в стрелку из котлов теплоноситель должен сразу же полностью уходить в контуры радиаторов и тёплых полов. А всё что возвращается от потребителей, должно напрямую возвращаться в котлы.

Но со стороны потребителей обычно работает большее число насосов, чем с котловой стороны и, казалось бы, суммарный расход через контуры радиаторов, тёплого пола, бойлера должен быть больше чем через котловой контур.

Но, во-первых, контуры потребителей обычно длинные, поэтому обладают большим динамическим сопротивлением.
Малый же котловой контур обычно короткий и с большим диаметром трубы, чем в трассах.
Поэтому в штатном режиме расходы примерно равны.

Всё что приходит из котлов, сразу же уходит в отопление, а что вернулось из отопления прямиком уходит в котлы.

Но такая идиллия наблюдается не всегда.

Допустим, один из котлов пришлось остановить для ремонта или профилактики.
Тогда в котловом контуре останется не два, а только один насос.
Поэтому и расход в котловом контуре сразу же уменьшится. А куда же деваться теплоносителю, который возвращается из отопления?

Часть уйдёт к котлу. А вот весь остальной теплоноситель поднимется по стрелке вверх и снова будет втянут в отопительные контуры насосами потребителей.

Вот так стрелка и выполняет свою основную функцию.
Получается, что сохранится штатный расход через работающий котёл и сохранятся штатные расходы в контурах потребителей.
Ни котловой, ни отопительный контур не передавливают друг друга.
Просто часть потока перетекает по стрелке и таким образом расходы уравновешиваются.
При этом на верху гидрострелки даже на ощупь становится заметно, что труба, по которой теплоноситель поступает от котла горячее, сем та, по которой теплоноситель уходит к потребителям. Это как раз эффект вот этого подмеса.

Ориентировочная стоимость

В наши дни практически все производственные гидроразделители оснащены теплоизоляцией, воздухоотводчиком и сепаратором шлама, поэтому их стоимость зависит от страны производителя и наличия дополнительных функций.

Средняя цена устройства с дополнительными элементами производства Германии составляет от 17 000 до 156 500 рублей.

Читайте также  Герметик для окон пвх

За итальянский гидроразделитель придется отдать в среднем от 17 000 до 40 000 рублей.

Отечественный производитель предлагает гидрострелки по цене от 3 200 до 40 000 рублей.