Хидравлична стрелка за отопление: предназначение + схема на монтаж + изчисляване на параметри

Отоплителните системи в съвременния им вид – това са сложни съоръжения, оборудвани с различно оборудване. Тяхната ефективна работа се съпровожда от оптимално балансиране на всички елементи, които влизат в състава им. Хидрострелката за отопление е предназначена да осигурява баланса. Струва си да разберете нейния принцип на действие, съгласни ли сте?

Ние ще ви разкажем за това как работи хидравличният разделител, какви предимства притежава отоплителният кръг, оборудван с него. В представената от нас статия са описани правилата за инсталиране и свързване. Дадени са полезни препоръки за експлоатация.

Разделяне на хидравличните потоци

Хидрострелката за отопление по-често се нарича хидравличен разделител. Оттук става ясно, че тази система е предназначена за внедряване в отоплителни схеми.

В отоплението се предполага използването на няколко кръга, например като:

• линии с групи радиатори;
• система за топъл под;
• горещо водоснабдяване чрез бойлер.

При липса на хидрострелка за такава отоплителна система ще трябва или да се направи внимателно изчислен проект за всеки кръг, или да се оборудва всеки кръг с индивидуална циркулационна помпа.

Но дори и в тези случаи няма пълна увереност в постигането на оптимален баланс.

Приблизително такава може да се разглежда класическата конструкция на хидравличните разделители, направени на базата на кръгли или правоъгълни тръби. Просто, но ефективно решение, което коренно променя състоянието на отоплителната система с участието на котела.

Междувременно задачата се решава просто. Необходимо е само да се приложи хидравличен разделител в схемата – хидрострелка. По този начин всички кръгове, влизащи в системата, ще бъдат оптимално разделени без риск от хидравлични загуби във всеки от тях.

Хидрострелка – наименование «обичайно». На правилното название съответства определението – «хидравличен разделител». От конструктивна гледна точка устройството изглежда като парче обикновена куха тръба (кръгло, правоъгълно сечение).

И двата крайни среза на тръбата са заглушени с метални капаци, а от различните страни на корпуса има входни/изходни патрубки (по чифт от всяка страна).

Естествен вид на изделията – хидравлични стрелки, изработени от тръба с правоъгълно и кръгло сечение. И двата варианта показват висока ефективност. Въпреки това, хидрострелките на база кръгли тръби все пак се считат за по-предпочитан вариант.

Традиционно завършването на монтажните работи по устройството на отоплителната система е началото на следващия процес – тестване. Създадената водопроводна конструкция се пълни с вода (T = 5 – 15°C), след което се стартира отоплителният котел.

Докато топлоносителят не се нагрее до необходимата температура (зададена от програмата на котела), водният поток се „върти“ от циркулационната помпа на първичния контур. Циркулационните помпи на второстепенните контури не са свързани. Топлоносителят се насочва през хидрострелката от горещата страна към студената (Q1 > Q2).

При условие, че топлоносителят достигне зададената температура, се активират второстепенните контури на отоплителната система. Потоците на топлоносителя на основния и второстепенните контури се изравняват. Хидрострелката при такива условия функционира само като филтър и отводител на въздух (Q1 = Q2).

Функционална схема на действието на класическа хидравлична стрелка за три различни режима на работа на котела. Схемата нагледно посочва разпределението на топлинните потоци за всеки отделно взет режим на работа на котелното оборудване.

Ако някоя част (например, контур на топъл под) на отоплителната система достигне зададената точка на затопляне, отбирането на топлоносител от второстепенния контур временно се прекратява. Циркулационната помпа се изключва от автоматиката, а водният поток се насочва през хидрострелката от студената страна към горещата (Q1 < Q2).

Изчислителни параметри на хидрострелката

Основният опорен параметър за изчисление е скоростта на топлоносителя в участъка на вертикално движение вътре в хидрострелката. Обикновено препоръчителната стойност е не повече от 0,1 м/сек, при което и да е от двете условия (Q1 = Q2 или Q1 < Q2).

Малката величина на скоростта се дължи на напълно разумни заключения. При такава скорост намиращите се в състава на водния поток отпадъци (шлам, пясък, варовик и т.н.) успяват да се утаят на дъното на тръбата на хидрострелката. Освен това, благодарение на ниската скорост, успява да се формира необходимият температурен напор.

Два конструктивни вида хидрострелки, за които обикновено се извършват изчисления: 1 – по три диаметъра; 2 – по редуване на патрубките. Независимо от приемането на една или друга методика, базовите параметри на изчисленията винаги са типични – дебит на топлоносителя по контурите и параметър на скоростта.

Малката скорост на предаване на топлоносителя способства за по-добро отделяне на въздуха от водата за последващо отвеждане през въздухоотводителя на хидравличната система за разделяне. Като цяло, стандартният параметър е избран с оглед на всички значими фактори.

За изчисления често се използва така наречената методика на трите диаметъра и редуващите се тръбопроводи. Тук крайният изчислителен параметър е стойността на диаметъра на разделителя.

Изхождайки от получената стойност, се изчисляват всички останали необходими стойности. Въпреки това, за да се разбере размерът на диаметъра на хидроразделителя, са необходими данни:

• по разхода на първия контур (Q1);
• по разхода на второстепенния контур (Q2);
• скорост на вертикалния поток на водата по хидрострелката (V).

По същество тези данни за изчислението винаги са налице.

Например, разходът на първия контур е 50 л/мин. (от техническата характеристика на помпа 1). Разходът на втория контур е равен на 100 л/мин. (от техническата характеристика на помпа 2). Стойността на диаметъра на хидрострелката се изчислява по формулата:

Формула за изчисление на диаметъра на тръбата на хидрострелката в зависимост от параметрите на разхода на топлоносителя (разход по характеристики на помпата) и скоростта на вертикалния поток

където: Q – разликата в разходите на Q1 и Q2; V – скоростта на вертикалния поток вътре в стрелката (0,1 м/сек.), π – постоянна величина 3,14.

Междувременно диаметърът на хидравличния разделител (условен) може да се избира, като се използва таблица на примерните стандартни величини.

Параметърът на височината за устройството за разделяне на топлинните потоци не е критичен. Всъщност височината на тръбата може да се вземе произволна, но с отчитане на нивата на подаване на входящите/изходящите тръбопроводи.

Схемно решение за изместване на патрубките

Класическият вариант на хидравличния разделител предполага създаване на тръбопроводи, разположени симетрично един спрямо друг. Въпреки това се практикува и схемен вариант с малко по-различна конфигурация, при който тръбопроводите са разположени несиметрично. Какво дава това?

Схема за изработване на хидравличен разделител, при който тръбопроводите на вторичния контур са леко изместени спрямо тръбопроводите на първичния контур. Според изобретателите (и доказано от практиката), този вариант се вижда по-продуктивен за филтрация на частици и отделяне на въздух.

Както показва практическото приложение на несиметричните схеми, в този случай се осъществява по-ефективно отделяне на въздух, а също така се постига по-добра филтрация (утаяване) на суспендираните частици, присъстващи в топлоносителя.

Брой съединения на хидрострелката

Класическата схемотехника определя подаване на четири тръбопровода към конструкцията на хидравличния разделител. Оттук неизбежно възниква въпросът за възможността за увеличаване на броя входове/изходи. По принцип такъв конструктивен подход не се изключва. Въпреки това ефективността на схемата намалява с увеличаване на броя на подводите/отводите.

Нека разгледаме възможен вариант с по-голям брой тръбопроводи за разлика от класиката и направим анализ на работата на хидравличната разделителна система за такива условия на монтаж.

Схема на разделител за многоканално разпределение на топлинни потоци. Този вариант позволява да се обслужват по-обемни системи, но при условие, че броят на патрубките надвиши четири, ефективността на системата като цяло рязко спада.

В този случай топлинният поток Q1 напълно се поглъща от топлинния поток Q2 за състоянието на системата, когато стойността на дебита за тези потоци е фактически равностойна:

Q1=Q2.

В същото състояние на системата топлинният поток Q3 по стойност на температурата приблизително е равен на средните стойности Тср., протичащи по линиите на връщане (Q6, Q7, Q8). В същото време се отбелязва незначителна разлика в температурите на линиите с Q3 и Q4.

Ако топлинният поток Q1 стане равен по топлинна съставка на Q2+Q3, се отбелязва разпределение на температурния напор в следната зависимост:

Т1=Т2, Т4=Т5,

докато

Т3= Т1+Т5/2.

Ако пък топлинният поток Q1 стане равен на сумата от топлината на всички останали потоци Q2, Q3, Q4, в такова състояние се изравняват всичките четири температурни напора (Т1=Т2=Т3=Т4).

Многоканална разделителна система с четири входа/четири изхода, сравнително често прилагана на практика. За обслужване на отоплителни системи на частно домакинство такова решение напълно задоволява по технологични параметри и стабилизиране на работата на котела.

При такова положение на нещата при многоканалните системи (повече от четири) се отбелязват следните фактори, оказващи негативно влияние върху работата на устройството като цяло:

• намалява се естествената конвекция вътре в хидравличния разделител;
• намалява се ефектът на естествено смесване на подаване с връщане;
• общата ефективност на системата клони към нула.

Оказва се, че отклонението от класическата схема с увеличаване на броя на отвеждащите патрубки практически напълно нивелира работното свойство, с което трябва да притежава хидрострелката.

Хидравличен разделител без филтър

Конструкция на стрелката, където се изключва присъствието на функции на въздухоотделител и филтър-утаител, също донякъде се отклонява от приетия стандарт. Междувременно на такава конструкция могат да се получат два потока с различни скорости на движение (динамично независими контури).

Нестандартно конструктивно решение за изработване на хидрострелка. Различава се от класиката по това, че тук няма функции на филтриране и извеждане на въздух. Освен това разпределението на топлинните потоци има схема на перпендикулярен транспорт, с което се постига развързване по скорост.

Например, има топлинен поток на контура на котела и топлинен поток на контура на отоплителните уреди (радиатори). При нестандартната конструкция, където посоката на потоците е перпендикулярна, скоростта на потока на второстепенния контур с нагревателните уреди значително нараства.

По контура на котела, напротив, движението е забавено. Но това е чисто теоретичен поглед. На практика е необходимо да се изпитва в конкретни условия.

За какво е полезна хидрострелката?

Необходимостта от прилагане на класическата конструкция на хидравличния разделител е очевидна. Освен това, в системите с котли внедряването на този елемент става задължително действие.

Установката на хидрострелка в системата, обслужвана от котела, осигурява стабилност на потоците (разход на топлоносител). В резултат на това напълно се елиминира рискът от възникване на хидроудари и скокове на температурата.

Примери за хидрострелки в класическо просто изпълнение на основата на пластмасови тръбопроводи. Сега такива конструкции могат да се срещнат дори по-често от металните. Ефективността на действие е почти същата като при металните, но фактът на икономия при устройството и внедряването в системата

За всяка обикновена водна отоплителна система, направена без хидравличен разделител, изключването на част от линиите неизбежно се съпровожда от рязко повишаване на температурата на контура на котела поради малкия разход. В същото време е налице връщане на силно охладен обратен поток.

Появява се риск от образуване на хидроудари. Такива явления водят до бързо излизане на котела от строя и значително съкращават срока на експлоатация на оборудването.

За битови системи в повечето случаи удачно подхождат пластмасовите конструкции. Този вариант на приложение изглежда по-икономичен за инсталиране.

Освен това използването на фитинги прави възможно извършването на монтаж на система от полимерни тръби и свързване на пластмасови хидрострелки без заваряване. От гледна точка на обслужването подобни решения също се приветстват, тъй като хидравличният разделител, монтиран на фитинги, лесно може да се свали във всеки момент.

Изводи и полезно видео по темата

Видео за практическото приложение: кога възниква необходимост от инсталиране на хидрострелка и кога тя не е необходима.

Значимостта на хидрострелката в разпределението на топлинните потоци трудно може да се надцени. Това е наистина необходимо оборудване, което трябва да се инсталира на всяка система за индивидуално отопление и ГВС.

Основното е правилно да се изчисли, проектира и изработи устройството – хидравличният разделител. Именно точният разчет позволява да се постигне максимална отдача от устройството.

Моля, пишете коментари в блока по-долу, публикувайте снимки по темата на статията, задавайте въпроси. Разкажете за това, как сте оборудвали отоплителната система с хидрострелка. Опишете как се е променила работата на мрежата след нейното инсталиране, какви плюсове е придобила системата след включването на това устройство в схемата.