Гидрострелка. Принцип работы, назначение и расчеты.

Гидравлическая стрелка (Гидроразделитель, Гидрострелка для отопления) — необходима для осуществления гидродинамической балансировки в системе отопления. Она имеет довольно высокое значение в системе отопления дома. Гидрострелка для отопления защищает от возможного теплового удара чугунные теплообменники котлов.

Производители отопительных приборов рекомендуют обязательное применение гидрострелки для системы отопления с целью сохранения гарантии на котел.

    Важно! Тепловой удар в системе отопления возможен при резком поступлении в теплообменник котла холодного теплоносителя из «обратки». В ряде случаев из-за теплового удара может повредиться теплообменник котла. Тепловой удар может быть вызван первым запуском котла, проведением ремонтных работ системы отопления, с параллельным отключением насосов, при автоматических отключениях дополнительных контуров (теплый пол, бойлера горячей воды).

Чтобы увидеть преимущества гидравлического разделителя нужно рассмотреть разные типовые схемы . Схема без гидравлического разделителя (рисунок 1).

Схема без гидравлического разделителя

Для упрощения на схеме не показаны краны, фильтры, расширительные баки и другие элементы. На данной схеме приведен пример двух совместно работающих котлов. В системе имеются:

  •  нерегулируемая зона отопления без собственного насоса (зона 1);
  •  высокотемпературная зона отопления (зона 2) с собственным насосом, регулируемая при помощи зонального комнатного термостата (КТ2);
  •  низкотемпературная зона (зона 3 - «теплые полы»), регулируемая при помощи датчика температуры воды.
  •  бойлер для горячей воды, присоединенный как одна из зон системы отопления. Температура воды в бойлере регулируется при помощи термостата бойлера путем включения загрузочного насоса бойлера.

 

В традиционных гидравлических схемах, применяемых в отоплении, все контуры соединены с общим коллектором.
В рассматриваемом примере при изменении количества работающих зональных насосов (Н2, Н3, Н4) вторичных контуров будет изменяться перепад давления (?P), создаваемый зональными насосами на коллекторе между подачей и возвратом. Работа каждого насоса в этом случае подвержена существенному влиянию со стороны других насосов системы. И мы сталкиваемся со следующими проблемами:

    Насосы могут не обеспечить необходимую производительность. Это особенно относится к маломощным насосам, которые должны расходовать много энергии для преодоления влияния насосов большей мощности.
    Насосы могут выйти из строя (влияние дополнительных контуров может заставить насосы работать в неоптимальном или нештатном режиме).
    Система отопления работает большую часть времени в условиях, далеких от оптимальных, а не в тех, на которые она была рассчитана при проектировании.
    Использование устройств регулирования расхода в зональных системах приводит к разбалансированию.
    Радиаторы могут нагреваться даже при остановленных насосах (из-за паразитных течений, создаваемых другими работающими насосами.
    Сложности с подбором насосов.
    Появление тепловых ударов и разрушением из-за этого секций чугунного котла (в случае отсутствия дополнительных устройств).

Правильный подбор насосов для такой системы является непростой задачей. В частности, суммарное давление, создаваемое основными насосами котлов (КН1 и КН2) должно превосходить суммарное разряжение дельта P, создаваемое зональными насосами (Н2, Н3, Н4…). Увеличенная скорость воды может увеличить шум в системе. Избежать всех вышеперечисленных проблем и обеспечить устойчивую работу системы поможет применение такого простого элемента, как гидравлический разделитель. Иногда его также называют гидравлической стрелкой, гидрострелкой. И ранее рассмотренная схема превращается в следующую: Схема с гидравлическим разделителем (рисунок 2).

 Схема с гидравлическим разделителем

Работа гидравлической стрелки.

Функцией гидравлического разделителя, как следует из его названия, является отделение первичного (котлового) контура от вторичного (отопительного). При использовании гидрострелки давление ∆P между коллекторами подачи и возврата близко к нулю. Давление ∆P определяется гидравлическим сопротивлением разделителя, которое незначительно. Кроме того, это значение является постоянной величиной, не зависящей от количества одновременно работающих насосов во вторичном контуре.

Практический опыт показывает, что применение гидравлической стрелки настоятельно рекомендуется, если без разделителя перепад давления между коллекторами ∆P > 0,4 метров водяного столба.

Кроме того, одна из важнейших функций гидравлической стрелки - защита чугунного теплообменника котла, от теплового удара. Во время первого включения котла, теплообменник может нагреться до высокой температуры за очень короткий промежуток времени, при этом даже в самой короткой петле отопления теплоноситель еще не успевает нагреться до аналогичной температуры. Поэтому из обратного трубопровода системы отопления (например из обратного коллектора рисунок 1), "холодный" теплоноситель попадает на раскаленный теплообменник, что приводит к его преждевременному разрушению и выходу котла из строя.

Применение гидрострелки, позволяет уменьшить контур отопления котла и обеспечить разницу температур в подающем и обратном трубопроводе не выше 45 oС.

Внутри гидравлического разделителя может происходить перемешивание входящей и обратной воды и он может работать в трех режимах.

Режим работы гидравлической стрелки

В многоконтурных системах отопления, с помощью Гидрострелки производится сбалансирование гидро-динамических параметров. Гидравлический терморазделитель дает возможность со 100% вероятностью исключить взаимное влияние между различными контурами и обеспечивает их стабильную работу на необходимых режимах.

Гидрострелка для отопления (при правильном расчете ее гидравлических параметров) выполняет и дополнительную функцию – производит очистку теплоносителя от всевозможных примесей (например, ржавчина и песок). Также с помощью гидравлического разделителя из теплоносителя удаляется растворенный в нем воздух, что замедляет окисления металлических деталей. Все это значительно увеличивает срок службы отопительного оборудования (запорная арматура, циркуляционный насос, всевозможные датчики, радиаторы, теплообменник).
Как работает гидрострелка для отопления?

На практике, гидравлика схемы никогда не соответствует расчетным параметрам, и применение гидравлического разделителя позволяет устранить многие недочеты.


Основные плюсы применения гидравлических разделителей:

  •   Существенно упрощается подбор насосов.
  •   Улучшается режим работы и долговечность котельного оборудования.
  •   Защита чугунного теплообменника от теплового удара.
  •   Гидравлическая устойчивость системы, отсутствие разбалансировки.
  •   Если типовой настенный двухконтурный котел работает на большую систему отопления, то встроенного насоса может быть недостаточно. Идеальным вариантом является применение гидравлического разделителя и небольших насосов на каждую зону.

    Готовые разделители, имеющиеся в продаже, можно использовать в качестве эффективных удалителей шлама и воздуха из системы.

Почему температура теплоносителя после стрелки (гидравлического разделителя) меньше чем на входе
Это наиболее часто задаваемый вопрос людей, у которых в котельной установлен гидравлический разделитель. Данный режим работы гидрострелки описан на рисунке 4. Основная причина - расход теплоносителя котлового контура меньше расхода контуров отопления. Если перепад температур небольшой, можно не думать об этой проблеме, если перепад больше 10 градусов, то необходимо смотреть, правильно ли выбраны насосы, либо попробовать отрегулировать расходы насосов с помощью переключателей скоростей (самих насосов).