Гидрострелка

 

Проектируя систему отопления своего дома, я рассматривал различные схемы ее компоновки. Мне необходимо было понять обоснованность применения проектировщиком тех или иных приборов. Ведь мне совершенно не хотелось переплачивать за то, в чем нет никакой необходимости. В число таких приборов попала гидрострелка. Вот о том, для чего нужна гидрострелка в системе отопления и нужна ли она там вообще, мы и поговорим в этой статье.

 

Гидрострелка, ее еще называют гидродинамический терморазделитель или гидравлический разделитель, устройство, предназначенное для балансировки и защиты системы отопления путем выравнивания температуры и давления в системе. Гидрострелка представляет собой вертикальную объемную емкость, которая в поперечном сечении может быть в виде круга либо квадрата. С точки зрения гидравлики, гидрострелка округлой формы работает лучше. Тем не менее, гидрострелка квадратной формы используется чаще, так как она лучше вписывается в монтажную схему отопления.

 

Для чего нужен гидравлический разделитель с точки зрения производителей

 

Как я уже говорил, гидравлический разделитель, это второе название гидравлической стрелки. Конструкторы этого прибора закладывают в него достаточно много функций, хотя на практике, в большинстве случаев, они не используются.

 

Гидравлический разделитель предназначен для гидродинамической балансировки системы отопления и служит в качестве дополнительного узла. Он позволяет сберечь теплообменники котлов, в том случае, если они сделанны из чугуна, от возможных тепловых ударов. Тепловой удар может произойти во время первоначального пуска котла, проведения технической проверки либо обслуживающих работ, которые сопровождаются отключением циркуляционных насосов отопления и горячего водоснабжения.

 

Гидравлический разделитель предохранит целостность вашей системы отопления при автоматическом отключении контуров ГВС или теплого пола. Для соблюдения гарантийных обязательств изготовителя котлов, установка гидрострелки, является обязательным условием в том случае, если теплообменник котла изготавливается из чугуна. Так как, при возникновении большой разницы температур между теплоносителем на выходе и входе, возможно разрушение чугуна из-за его природной хрупкости.

 

Гидрострелка необходима для исключения гидродинамического воздействия некоторых контуров отопления на совокупный энергетический баланс всей системы. Она должна выровнять давление при неодинаковых расходах в основном контуре котла и суммарном потреблении вторичными контурами. Также, гидравлический разделитель будет полезным в случае многоконтурной системы отопления, в которую входят радиатор отопления, водонагреватель, горячий настил и т.п. Соблюдая гидродинамические нормы, гидрострелка дает возможность устранить воздействие контуров друг на друга и гарантировать их бесперебойную работу в заданных режимах.

 

В случае правильного расчета размеров и гидромеханических параметров, гидравлический разделитель будет выполнять функцию отстойника и убирать из теплоносителя механические образования, такие как ржавчина, шлам, накипь. Это значительно продлит срок службы всех элементов системы отопления, например, циркуляционных насосов, запорной арматуры, счетчиков и датчиков.

 

Также, гидравлический разделитель работает в системе удаления из теплоносителя воздуха. Это способствует снижению количества окислившихся металлических деталей системы отопления.

 

Гидравлический разделитель способствует увеличению энергоэффективности системы отопления посредством повышения КПД котла, циркуляционных насосов, что должно приводить к снижению затрат на топливо.

 

С чем не согласны инженеры

 

Как видно из перечисленных свойств гидрострелки, дикларируемых производителями, это очень нужное устройство в системе отопления дома. Однако мнения инженеров-теплотехников по поводу необходимости установки гидрострелки в системы отопления не всегда совпадают с производителями. Давайте посмотрим, с чем инженеры не согласны с производителями.

 

Самым важным показателем работы любой системы является ее КПД. Однако КПД котельной установки никак не зависит от устройств, установленных после присоединительных патрубков котла. КПД любого котла полностью заключено в его преобразовательную способность, то есть в процентном отношении тепла, выделенного генератором, к теплу, поглощенному теплоносителем. Никакие специальные методы обвязки не могут повысить КПД котла, так как он зависит от площади поверхности и материала теплообменника, а также выбора оптимальной скорости циркуляции теплоносителя.

 

Производители гидрострелки говорят о многорежимности, которую обеспечивает установка гидрострелки. Суть многорежимности сводится к тому, что в случае установки в систему отопления гидрострелки, можно реализовать два варианта соотношений расхода в генераторной и потребительской части.

 

К первому варианту относится абсолютное выравнивание расхода. Однако на практике абсолютное выравнивание расхода возможно только при отсутствии шунтирования и наличии в системе только одного контура.

 

В случае второго варианта, когда в контурах системы отопления расход теплоносителя больше, чем через котел. Производители говорят, что гидрострелка будет обеспечивать большую экономию. Однако на практике, в таком режиме по обратке в теплообменник неизбежно будет поступать переохлажденный теплоноситель, что порождает ряд негативных эффектов, таких как запотевание внутренних поверхностей камеры сгорания либо температурный шок.

 

Также являются сомнительными некоторые доводы производителей, каждый из которых представляет набор терминов, но по сути своей не отражающий ничего конкретного. К ним, например, относятся повышение гидродинамической стабильности, увеличение срока службы оборудования, контроль за распределением температуры и тому подобное.

 

Что касается стабилизации балансировки гидравлической системы, то на практике все происходит наоборот. Если при отсутствии гидрострелки реакция системы на изменение протока в любой ее части неизбежна, то при наличии разделителя она становится непредсказуемой.

 

Что действительно дает гидрострелка

 

Не смотря на все вышесказанное, гидрострелка далеко не бесполезное устройство. Как показывает практика, гидрострелка имеет вполне определенную, хотя и достаточно узкую область применения.

 

Одним и самых важных случаев использования гидрострелки, это появляющаяся возможность согласовать работу нескольких циркуляционных насосов в генераторной и потребительской части системы отопления. Прежде всего это относится к тем случаям, когда к общему коллекторному узлу подключены контуры, снабженные циркуляционными насосами, производительность которых отличается в два и более раз. Здесь проблема состоит в том, что наиболее мощный насос создает разницу давлений настолько большую, что забор теплоносителя остальными насосами оказывается невозможным. Еще недавно эта проблема решалась так называемым шайбованием, искусственным занижением протока в потребительских контурах путем вваривания в трубу металлических пластин с различным диаметром отверстий. Применение гидрострелки позволило шунтировать подающую и обратную магистрали, за счет чего разрежение и избыточное давление в них уравнивается.

 

Еще один случай, когда гидрострелка просто незаменима, это когда существует избыточная производительность котла по отношению к потреблению контуров распределения. Этот случай характерен для систем, в которых ряд потребителей работает не на постоянной основе. Так, например, к общей системе могут быть присоединены: бойлер косвенного нагрева, теплообменник бассейна или отопительные контуры дома, которые включаются изредка. Использование гидрострелки в этом случае позволяет все время поддерживать номинальными мощность котла и скорость циркуляции, при этом излишек нагретого теплоносителя поступает обратно в котел. Когда подключается дополнительный потребитель разница расходов снижается, а излишек направляется не в теплообменник котла, а в открытый контур.

 

Также гидрострелка может работать коллектором генераторной части при необходимости согласования работы двух котлов, особенно если их мощность значительно отличается.

 

Еще одним плюсом применения гидрострелки можно назвать защиту котла от температурного шока. Как я писал выше, он бывает у котлов с чугунным теплообменником. Однако для этого расход в генераторной части должен превышать расход в сети потребителей не менее чем на 20%. Такая разница достигается путем установки циркуляционных насосов соответствующей производительности.

 

Подключение и монтаж гидравлической стрелки

 

Если применение гидравлической стрелки в вашей системе отопления оправдано, давайте рассмотрим схему ее подключения и правила монтажа.

 

Гидравлическая стрелка имеет такую же простую схему подключения, как и собственное устройство. Основная часть правил подключения относится не столько к подключению самой гидрострелки, сколько к расчету ее пропускной способности и расположению выводов. Тем не менее, зная эти правила, вы сможете корректно провести монтаж, а также убедиться в пригодности выбранной гидрострелки для ее использования именно в вашей системе отопления.

 

Первое, что вы должны понять — гидравлическая стрелка будет работать только в системах отопления с принудительной циркуляцией. При этом циркуляционных насосов в системе отопления должно быть, как минимум два. Один насос устанавливается в контуре генерационной части системы отопления, и хотя бы один в потребительской. При работе в других условиях гидравлический разделитель будет выполнять роль шунта с нулевым сопротивлением, и, соответственно, закоротит собой всю систему.

 

Следующими по важности идут размеры гидрострелки, в частности ее диаметр и расположение выводов. В общем случае диаметр колбы гидрострелки определяется исходя из наибольшего расчетного протока в магистрали. При этом за максимум может быть принят расход теплоносителя либо в генерационной, либо в потребительской части системы отопления исходя из данных гидравлического расчета. Зависимость диаметра колбы гидравлического разделителя от потока описывается соотношением расхода к скорости потока теплоносителя через его колбу. Этот параметр фиксированный и, в зависимости от мощности котла, может варьироваться от 0,1 до 0,25 м/с. Значение, полученное при вычислении указанного соотношения, необходимо умножить на поправочный коэффициент 18,8.

 

Диаметр патрубков подключения гидрострелки должен составлять 1/3 от диаметра ее колбы. При этом вводные патрубки необходимо расположить от верха и низа колбы, а также друг от друга на расстоянии, равном диаметру колбы. Стоит отметить, что выходные патрубки располагаются так, чтобы их оси были смещены относительно осей вводов на два собственных диаметра. Исходя из этих закономерностей и определяется общая высота корпуса гидрострелки.

 

Гидравлический разделитель необходимо подключить к прямому и возвратному магистральному трубопроводам котла или нескольких котлов. Основным требованием здесь является то, что при подключении гидравлического разделителя не должно быть сужения условного прохода. Это требование вынуждает использовать в обвязке котла и при подключении коллектора трубы с очень большим условным проходом, что осложняет оптимизацию компоновки оборудования котельной и повышает материалоемкость обвязки.

 

Итог

 

Как вы уже, наверное, поняли, что для большинства систем отопления частных домов мощностью до 100 кВт, установка гидравлического разделителя не требуется. Наиболее правильным решением будет подбор производительности циркуляционных насосов и согласование их работы.  Для того, чтобы котел не испытывал температурный шок, необходимо связать магистрали трубкой-байпасом.

 

В том случае, если проектная либо монтажная организации настаивают на установке гидрострелки, обязательно потребуйте у них технологическое обоснование такого решения. В следующей статье я расскажу о группе безопасности отопления.

 

РЕКОМЕНДУЮ ЕЩЁ ПОЧИТАТЬ: