эмблемка

современные
инженерные системы
Минск, Минский район


МТС (033) 660-55-50
VEL (029) 113-70-57
УНП 691803803

Наши объекты:

Боровляны частный дом дом в классическом стиле коттедж коттедж частный дом загородный дом просторный дом усадьба Самохваловичи одноэтажный дом двухэтажный дом небольшой дом кирпичный коттедж пригород Минска Каркасный загородный дом на винтовых сваях с мансардой

Перепечатка статей, равно как и их отдельных частей, запрещена. Мы хотим оставить за собой право на эксклюзивное размещение данного материала на нашем сайте home-engineering.net. Здесь мы делимся знаниями и опытом, наработанными нашей командой за годы работы в сфере проектирования и монтажа инженерных систем.


Введение
Что такое гидравлический разделитель, гидравлическая стрелка или анулоид
Принцип работы гидравлической стрелки
Основные функции анулоида
Когда необходим разделитель, а когда без него можно обойтись
Подбор и расчет термогидравлического разделителя
Заключение


Введение наверх


В статье мы рассмотрим назначение и области применения гидравлических стрелок в системах отопления частных домов. Опишем конструкцию, внутреннее устройство и подбор параметров гидравлического разделителя для конкретных систем отопления. Будут даны рекомендации по его изготовлению и варианты альтернативных решений при обвязке котельных. В примерах наших работ можно посмотреть несколько различных вариантов реализованных нами гидравлических разделителей собственного изготовления: Нестандартные гидравлические стрелки (разделители) в системах отопления домов.


Что такое гидравлический разделитель или гидравлическая стрелка наверх


Гидравлический разделитель, термогидравлический разделитель, гидравлический преключатель, анулоид, уравнительный сосуд, коллектор малых перепадов давления или гидравлическая стрелка (англ.: Hydraulic Separator, Low-Loss Header) — прибор, предназначенный для разделения котлового (первичного) и греющего (вторичного) контуров систем отопления. Гидравлическая стрелка обычно применяется в системах отопления средней и большой мощности, состоящих из одного или более источников тепла (например, газовый и твердотопливный, электрический котел, тепловой насос) и/или нескольких греющих контуров (радиаторы, водяные теплые полы, контур бойлера косвенного нагрева, контур нагрева вентиляции, контур теплообменника бассейна и т.п.). Гидравлический разделитель обеспечивает независимость работы вышеперечисленных контуров без необходимости уравновешивания расхода теплоносителя (воды) через них.

гидравлический разделитель

Устройство гидравлической стрелки представляет собой корпус в виде полого стального резервуара из обычной низкоуглеродистой, реже — нержавеющей стали. На корпусе разделителя установлены патрубки. Пара патрубков (впускной/выпускной) на одной стороне служат для подключения котельного контура, другая пара (впускной/выпускной) на другой стороне обслуживают греющий контур. Для удаления воздуха в верхней части резервуара установлен патрубок, служащий для подключения воздухоотводчика. В нижней части резервуара для очищения гидравлической стрелки от собранных за время работы загрязнений (шлама) служит патрубок, к которому подключается спускной кран.


Принцип работы гидравлической стрелки наверх


При применении гидравлической стрелки в отопительных системах происходит разделение котельного и греющего контуров. Во время работы системы отопления возможны три основных ситуации:

режимы работы гидравлической стрелки

Распределение расходов (Q) и температур (T) теплоносителя в гидравлической стрелке при различных режимах ее работы

  1. Состояние, когда количество нагреваемого котлом теплоносителя Q1 соответствует количеству теплоносителя, забираемого системой отопления Q2 (рис. выше, слева). Количество доставляемого тепла при этом равно количеству отбираемого тепла. Температуры подачи и обратки в отопительных контурах равны соответствующим температурам в котловом контуре.
  2. Если потребность в тепле Q2 превышает производимую котлом/котлами Q1, насосы системы отопления вызывают подсасывание обратного потока (рис. выше, в центре). Это приводит к понижению температуры подачи, питающей систему отопления. Для котельной автоматики (по датчику, закрепленному на подаче стрелки) это является сигналом о том, что следует увеличить мощность работающего котла или включить следующий котел.
  3. Когда происходит прикрытие регулирующих клапанов в системе отопления, вызываемое меньшей потребностью в тепле Q2, часть потока протекает вдоль гидравлической стрелки (рис. выше, справа), излишек расхода Q1 возвращается в котловой контур, подавая сигнал котельной автоматике об уменьшении мощности котлов или их выключении.

Ввиду особенностей конструкции гидравлического разделителя, о которых будет рассказано далее, в нем происходит существенной падение скорости движения теплоносителя: до 10 раз. Из-за этого в нем происходит интенсивное выделение пузырьков растворенного в воде воздуха, который скапливается в верхней части разделителя. Также происходит и интенсивное осаждение из объема теплоносителя твердых нерастворимых частиц — шлама, который оседает на дно стрелки.


Основные функции анулоида наверх


Т.о., анулоид (гидравлическая стрелка) в системе отопления необходим для:

  • Разделения и согласования отопительных контуров, поддержания расчетных расходов в первичных (котловых) контурах независимо от расходов во вторичных контурах потребителей.
  • Обеспечения постоянных режимов работы циркуляционных насосов.
  • Облегчения гидравлических расчетов сложных, разветвленных систем отопления.
  • Развоздушивания систем отопления.
  • Шламоулавливания в системах отопления.
  • Возможности компактного и удобного монтажа при использовании модульных элементов, групп быстрого монтажа.

Поясним последние три пункта иллюстрацией:

подключение и устройство гидравлического разделителя

Компактное подключение гидравлического разделителя Meibes к коллекторной балке и группам быстрого монтажа (слева) и внутреннее устройство стрелки, обеспечивающее функции развоздушивания и улавливания шлама (справа).

Благодаря модульности и унификации размеров возможно очень компактное размещение и подключение гидравлической стрелки, коллекторной балки и групп быстрого монтажа заводской готовности в котельной загородного дома (рис. выше, слева) даже при значительной мощности. При этом количество внешних соединений и труб подключения сводится к минимуму, а заводская теплоизоляция на этих элементах позволяет экономить тепло. Единственный минус такого решения — это цена.

Для повышения эффективности отделения воздуха и улавливания твердых частиц из потока теплоносителя некоторые производители значительно усложняют внутреннее устройство термогидравлических разделителей (см. рис. выше справа). Так, внутри появляются различные разделительные перегородки, сепараторы, экраны и магниты, которые для бытовых систем отопления необходимы далеко не всегда.


Когда необходим разделитель, а когда без него можно обойтись наверх


Если у тебя в руках только молоток,
то все вокруг кажется гвоздями.
А. Маслоу

Вот два основных случая, когда применение гидравлической стрелки полностью оправдано:

1. Гидравлический разделитель необходим, когда источников и потребителей тепловой энергии много. Например, большой загородный дом, в котором присутствуют два-три источника тепла (основной котел, резервные источники тепла) и несколько потребителей тепловой энергии: контур(ы) радиаторного отопления, контур(ы) теплых водяных полов, контур бойлера косвенного нагрева, контур теплообменника вентиляции или бассейна, контур отопления отдельно стоящих зданий и т.п.

Пример тепломеханической схемы

Пример тепломеханической схемы системы отопления дома на базе напольных котлов De Dietrich. Контуры потребителей: бойлер для приготовления горячей воды, фанкоил, водяные теплые полы. Термогидравлический разделитель при этом выполняет еще и функцию коллектора.

2. Гидравлическая стрелка широко используется в каскадных котельных. Каскадные котельные — это котельные, в которых совместно работают от 2-х до 8-и и более теплогенераторов (котлов), управляемых специальной каскадной автоматикой. Датчик каскадной автоматики, установленный на термогидравлическом разделителе, позволяет отслеживать соответствие потребности отопительной системы в тепле тепловой производительности котлов и запускать/останавливать дополнительные аппараты. Каскадные котельные достаточно редко используются в частном домостроении. В промышленных системах отопления подключение котлов в каскад достаточно распространено.

Каскадная котельная

Каскадная котельная из трех одинаковых настенных газовых котлов и гидравлический разделитель Thermonа, совмещенный с коллекторной балкой.

Всё следует упрощать до тех пор,
пока это возможно, но не более того.
А.Эйнштейн

Вместе с тем, не следует использовать гидравлические стрелки везде, даже там, где без них можно и обойтись, нужно уметь использовать и другие доступные инженеру решения. Очень часто термогидравлический разделитель может быть исключен из тепломеханической схемы котельной и заменен альтернативой. Это не означает, что его можно просто выбросить, а все трубы соединить вместе. Можно использовать решения на основе первичных/вторичных колец и короткозамкнутых участков. Вариант такого решения можно посмотреть в примерах наших работ:


Пример реализации комбинированной системы отопления.
Система отопления с радиаторами и теплым полом в загородном доме на базе котла Bosch WBN 6000 HR. Пример реализации кольцевой системы отопления.

Радиаторы и тёплый пол.
Комбинированные системы отопления дома. Способы реализации смешанных систем отопления. Типичные ошибки. Предложена простая и надёжная схема системы отопления дома радиаторами и водяными тёплыми полами.


Пример реализации сложной системы отопления на основе первичных/вторичных колец и пояснения к движению теплоносителя в ответвлениях близкорасположенных тройников (вверху справа).

При использовании в системе отопления теплоаккумулятора (буферной емкости), он также может быть полноценной заменой гидравлическому разделителю, правда, при соблюдении некоторых условий при его обвязке.

Теплоаккумулятор как гидравлический разделитель

Пример подключения двух напольных твердотопливных котлов Atmos к системе отопления, состоящей из двух контуров радиаторного отопления и контура бойлера косвенного нагрева через теплоаккумулятор, который в данном случае выполняет также и функцию гидравлического разделителя.

Требуется только правильно подобрать диаметры подводящих труб к и от буферной емкости (выделены жирным на рис. выше) и диаметры присоединительных патрубков.


Подбор и расчет термогидравлического разделителя наверх


Из-за разнообразия конструкций гидравлических стрелок от разных производителей, множества альтернативных названий, их достаточно высокой стоимости и относительно редкого использования в быту, у неискушенного обывателя может сложиться мнение, что требуется некое тайное знание, чтобы правильно выбрать, использовать или, не дай бог, самому сделать данный девайс.

Это, однако, не так. Существуют всего два основных правила, которыми руководствуются как производители, так и инженеры-проектировщики при выборе коллектора малых перепадов давлений:

  1. Скорость движения теплоносителя в подводящих и отводящих патрубках стрелки должна составлять порядка 1 м/с.
  2. Скорость движения теплоносителя в самом гидравлическом разделителе должна составлять порядка 0,1 м/с.

Соблюдение этих условий гарантирует минимальный перепад давления между присоединительными патрубками анулоида, что снижает взаимное влияние отопительных контуров друг на друга. Так же, при таких низких скоростях, оптимально происходит процесс выделения воздушных пузырьков и оседания взвесей из объема теплоносителя.

Вышеперечисленные требования нашли отражение в правиле D-3D: для соответствующей мощности системы отопления и диаметра входных патрубков (труб) D, диаметр гидравлической стрелки и расстояние между парными отводами должно быть близко к значению 3D. Желательно использовать смещение осей входных и выходных патрубков друг относительно друга для исключения затекания теплоносителя по инерции.

Размеры гидравлических стрелок

Конструктивные размеры гидравлических стрелок De Dietrich (слева) и Thermona (справа).

Для подбора гидравлической стрелки и определения внутреннего диаметра её корпуса следует использовать стандартные методики определения скорости движения теплоносителя при известной тепловой мощности и перепаде температур между подачей и обраткой. Или же можно воспользоваться следующей номограммой, где отражается зависимость диаметров входных/выходных патрубков и основного участка гидравлического разделителя от тепловой мощности.

Номограмма диаметра патрубков от мощности

Определение размеров (диаметров) гидравлической стрелки на 60кВт.

Для примера, ниже представлен чертеж гидравлического разделителя производства Thermona, совмещенного с коллектором, для системы отопления мощностью порядка 50кВт при перепаде температур в 15К.

Гидравлический разделитель Thermona

Размеры гидравлического разделителя Thermona на 50 кВт, совмещенного с коллекторной балкой.

В своей практике в области проектирования и монтажа инженерных систем для частных домов мы используем как готовые решения в виде заводских гидравлических стрелок разных производителей (Meibes. Giacomini, Valtec и др.), так и разработанные и изготовленные нами гидравлические разделители под конкретные объекты. Основной материал для их изготовления — низкоуглеродистая сталь. Возможен вариант изготовления анулоида и из нержавеющей стали, что однако оправдано далеко не всегда.


Заключение наверх


Несмотря на то, что гидравлическая стрелка не является универсальным решением для всех задач в области теплотехники и обвязки котлов, её область применения достаточно широка. Готовые гидравлические разделители заводского изготовления позволяют правильно, быстро и компактно решить вопрос построения котельных для загородных домов. А рассчитанные и сделанные на заказ под конкретные условия разделители могут решить эти задачи еще эффективнее. В примерах наших работ можно посмотреть несколько различных вариантов реализованных нами гидравлических разделителей собственного изготовления: Нестандартные гидравлические стрелки (разделители) в системах отопления домов.


Если вам необходимо выполнить работы по расчету и монтажу инженерных систем: отопления, водоснабжения, канализации, электрики, вентиляции и встроенного пылесоса, вы можете обратиться к нам в разделе КОНТАКТЫ. Мы проводим работы по монтажу инженерных систем в Минске и Минском районе.