Назначение приспособления
Целесообразность использования гидроразделителя обоснована в крупных домах, где есть 2 и более отопительных контура.
Описываемая здесь гидрострелка необходима для балансировки уровня давления во всей котельной системе, когда изменяются показатели в главном контуре. Такое устройство без проблем регулирует трехконтурный вариант системы, в которой включены сразу и нагреватель воды, и радиатор отопления, и даже теплой пол.
Когда соблюдаются все правила гидродинамики, обеспечивается стабильная работа в нормальном режиме.
Стоит знать: устанавливается большинство гидрострелок строго в вертикальном положении, чтобы отвод воздуха из системы осуществлялся полностью автоматически.
Также гидроразделитель — это своеобразного рода отстойник, в котором изымаются из теплоносителя различного рода образования, будь то накипь или коррозия. Но происходит это опять же, если соблюдены все гидромеханические нормы.
Стоит отметить, что такая функция гидрострелки, сделанной как из нержавейки, так и из других материалов, увеличивает срок службы многих деталей в отопительной системе. Такое устройство также отводит образующийся в теплоносителе воздух, что снижает в металлических частях окислительный процесс.
Возможно, Вас заинтересует статья о конденсационном газовом котле.
О том, как выбрать газовый котел, Вы можете прочитать в этой статье .
Также Вам может пригодиться статья о том, как сделать котел на отработанном масле своими руками .
В классическом варианте конструкции, которая предусматривает наличие только одного контура, если происходит отключение нескольких веток, то уменьшается расходование тепла в системе. Поэтому температура теплоносителя после прохождения всего пути снижается незначительно. Гидрострелка же позволяет поддерживать стабильный уровень расхода тепла, тем самым обеспечивая стабильную циркуляцию в системе.
6 Изготовление устройства своими руками
Когда человек знает принцип работы и назначение гидрострелки и расчёты на неё, то он вполне может изготовить подобное устройство своими руками, разумеется, если есть опыт в работе с металлами и умение обращаться с нужными инструментами. Для этого нужно предпринять такие шаги:
- 1. Рассчитать значения D и d для проведения замеров.
- 2. Отрезать кусок трубы с толщиной стенки в 3 мм длиной в значении 4·D.
- 3. Обозначить на ней предварительную схему гидравлической стрелки для системы отопления: отметить места для двух отверстий на расстоянии D от начала и конца трубы.
- 4. Просверлить в отмеченных местах небольшие отверстия многоступенчатым сверлом. Расширить разрезы коронкой, чей размер соответствует значению d.
- 5. Подготовить стальные муфты и приварить их к шайбам, после чего хорошо почистить их.
- 6. Приварить получившиеся конструкции к срезам трубки. Это делается в 2 этапа: сначала шайбы немного прихватываются, затем делается основной шов, после чего их снова необходимо зачистить.
- 7. По такой же схеме нужно приварить резьбы к проделанным раньше отверстиям на трубке.
Так получается простейшая гидрострелка. При желании её можно прогрунтовать и покрыть краской. Перед использованием такого самодельного устройства его обязательно нужно протестировать, подключив к насосу с давлением в 7,2 атмосферы и закрыв все резьбы с помощью заглушек.
У некоторых возникает вопрос, зачем покупать гидрострелку, если это настолько элементарная конструкция. На самом деле сделать её не так просто — необходимы навыки сварщика и слесаря, а также некоторые имеющиеся не у каждого инструменты. Кроме того, многие люди просто привыкли доверять такую серьёзную работу, как монтаж системы отопления, профессионалам. Других привлекают дополнительные удобства на магазинных гидроразделителях, такие как кран для слива накипи, термометр, воздухоотделитель и манометр.
Порядок выполнения расчета гидрострелки для отопления и характерные особенности оборудования
В недавнем прошлом отопительная система имела недостатки. Отопление не работало, если плохо отрегулирована одна деталь, но когда ее регулировали, то сбивалась балансировка полностью всей системы.
Сложным заданием было найти насосы для данной системы, а котлы имели тепловые колебания внутри. Но на сегодняшний день с проблемами, которые возникают при подключении котла к отопительной системе, может справиться гидравлическая стрелка для отопления.
Выполняемая функция
Гидравлическая стрелка – неотъемлемый компонент отопительной системы, который представляет собой принудительную циркуляцию и насосы на гребенках всех элементов.
Гидрострелка обеспечивает мягкую работу отопляющего котла – это главная функция этого приспособления.
Благодаря стрелке можно избежать перепадов температуры и давления, также она предотвращает термоклики (холодная вода идет обратным ходом при одновременной подаче горячей), что плохо воздействует на работоспособность котла, исключительно если он чугунный.
Гидрострелку изготавливают из трубы определенного типа (в основном квадратной). Конструкция имеет воздухоотвод.
Система включает в себя контуры, такие как:
- малый (котел, гидрострелка);
- большой (к примеру, тепловой насос).
Принцип работы
Принцип действия гидрострелки. (Для увеличения нажмите) Гидрострелка – это труба квадратного разреза. Во время работы такого приспособления устраняется воздух через отвод для воздуха.
Сам порядок отопления делится на две цепи (которые упоминались выше). Малая – это, котел-гидравлическая стрелка, большая – котел-гидравлическая стрелка-потребитель.
Когда котел предоставляет необходимое количество тепла, то жидкость в стрелке движется из стороны в сторону. Когда баланс нарушается то движение происходит по малой цепи, котел отключается, и жидкость движется пока не понизиться градус, после чего работа продолжается.
Таким образом, гидравлическая стрела балансирует цепи котла и котельной, предоставляет самостоятельную работу элементов отопления.
Статью об изготовлении гидрострелки для отопления своими руками читайте здесь.
Как рассчитать
Гидрострелки отличают по определенным параметрам:
- порядку подачи воды в систему;
- порядку отвода воды;
- местонахождению входящих или же исходящих патрубков;
- по емкости.
Для того, чтобы рассчитать диаметр гидрострелки (или же патрубка, который подводится), нужно знать некоторые значения, указанные ниже. Механизм сопоставляется, учитывая самый большой поток воды, который может прогнаться через систему и самую низкую скорость воды в гидрострелке и патрубках.
И когда собраны все вышеперечисленные данные, переходим к самим вычислениям.
Итак, с помощью калькулятора вычисляем:
насколько зависим диаметр гидравлической стрелки от водотока:
Достоинства
Подобные разграничители – это необходимый и полезный механизм, который имеет много плюсов:
- нет проблемы с нахождением величин насосного устройства;
- нет влияния друг на друга цепей котла и отопления;
- потребитель и генератор тепла имеют нагрузку только от своего потока воды;
- есть дополнительные места подключения (к примеру: расширяющего бака или отводчика воздуха).
Тепловой генератор на гидравлической стрелке создаст комфортную температуру при незначительных затратах на энергоносители. При правильном проектировании такой технологии вы сэкономите на газе около 20% и на электроэнергии до 55 %.
Устройства на гидравлических стрелках сейчас довольно широко используются. Их выбирают по специальным каталогам, при этом определяется ход воды и мощность.
Познавательную статью о гидрострелках марки Север читайте здесь.
Готовые гидрострелки обработаны специальной смесью, которая мешает проявлениям коррозии, уже имеет гидроизоляцию. Так что при возникновении проблем, проще обратиться и приобрести нужную гидрострелку. Это значительно сэкономит деньги и время.
Золотники
Золотники представляют собой валики в виде цилиндров, подвергаемые тщательной обработке. В конкретно определенных местах имеются предусмотренные проточенные гнезда. Они помещаются в подходящие и подготовленные места корпуса. При монтаже золотники проходят через специальные каналы и полости по направлению к осям. В результате золотниковые элементы приоткрывают одни каналы, закрывая другие рабочие отверстия. Такая конструкция способствует изменению направления перетекания жидкости. В движение золотники приводит рычаг, функционирующий в четырех положениях:
- Нейтральная позиция.
- Работа на подъем.
- Свободное плавание.
- Принудительное опускание.
Указанные позиции гидрораспределителя Р-80 обладают определенной фиксацией. Удерживание рычага рукой предусмотрено только при положении «вынужденное опускание». Золотниковые приспособления оснащены системой автоматического возврата в нейтральное положение из фиксированных режимов.
Скорость потока
Предположим, что перед нами поставлена задача расчёта тупиковой водопроводной сети при заданном пиковом расходе через неё. Цель вычислений – определение диаметра, при котором будет обеспечена приемлемая скорость перемещения потока по трубопроводу (согласно СНиПу – 0,7 – 1,5 м/сек).
Для подбора диаметра трубы также необходимы расчеты
Применяем формулы. Размер трубопровода увязывается со скоростью потока воды и её расходом такими формулами:
S – площадь поперечного сечения трубы. Единица измерения – метр квадратный; π – известное иррациональное число; R – радиус внутреннего диаметра трубы.
Единица измерения — те же метры квадратные.
На заметку! Для чугунных и стальных труб радиус обычно приравнивают к половине их условного прохода (ДУ). У большинства пластиковых трубных изделий номинальный наружный диаметр на шаг больше внутреннего диаметра. Например, у полипропиленовой трубы с внутренним сечением 32 миллиметра наружный диаметр равен 40 миллиметров.
Следующая формула выглядит так:
W – расход воды в кубометрах; V – скорость потока воды (м/сек.); S – площадь сечения (метры квадратные).
Пример. Выполним расчет трубопровода системы пожаротушения для одной струи, расход воды в которой равен 3,5 литра в секунду. В системе СИ значение этого показателя будет таким: 3,5 л/сек = 0,0035 м3/сек. Такой расход на одну струю нормируется на тушение пожара внутри складских и производственных зданий объёмом от 200 до 400 кубометров и высотой до 50 метров.
У полимерных труб наружный диаметр может быть на шаг больше внутреннего
Сначала берём вторую формулу и вычисляем минимальную площадь сечения. Если скорость составляет 3 м/сек., этот показатель равен
S=W/V=0,0035/3= 0,0012 м2
Тогда радиус внутреннего сечения трубы будет таким:
Таким образом, внутренний диаметр трубопровода должен быть равен минимум
Dвн. = 2R = 0,038 м =3,8 сантиметров.
Если результат вычислений является промежуточной величиной между стандартными значениями размеров трубных изделий, округление производится в большую сторону. То есть в данном случае подойдёт стандартная стальная труба с ДУ=40 мм.
Как просто узнать диаметр. Для того чтобы выполнить быстрый расчёт, можно использовать ещё одну таблицу, которая непосредственно увязывает расход воды через трубопровод с его условным диаметром. Она представлена ниже.
Таблица 3
Потеря напора
Расчёт потери напора на участке трубопровода известной длины выполняется достаточно просто. Но здесь необходимо использовать изрядное количество переменных. Найти их значения можно в справочниках. А формула выглядит следующим образом:
P – потеря напора в метрах водяного столба. Такая характеристика применима ввиду того, что изменяется давление воды в её потоке; b – гидравлический уклон трубопровода; L – длина трубопровода в метрах; K – специальный коэффициент. Этот параметр зависит от назначения сети.
На потерю напора влияет наличие запорной арматуры и изгибы трубопровода
Данная формула значительно упрощена. На практике падение напора вызывают запорная арматура и изгибы трубопровода. С цифрами, отображающими данное явление в фасонных частях, вы можете ознакомиться, изучив следующую таблицу.
Таблица 4
Некоторые элементы вышеуказанной формулы необходимо прокомментировать. С коэффициентом всё просто. Его значения можно узнать из СНиПа № 2.04.01-85.
Таблица 5
Что же касается понятия «гидравлический уклон», то здесь всё намного сложнее.
Важно! Данная характеристика отображает сопротивление, оказываемое трубой движению воды. Гидравлический уклон – величина производная от следующих параметров:. Гидравлический уклон – величина производная от следующих параметров:
Гидравлический уклон – величина производная от следующих параметров:
- скорость потока. Зависимость прямо пропорциональная, то есть гидравлическое сопротивление тем выше, чем быстрее движется поток;
- диаметр трубы. Здесь зависимость уже обратно пропорциональная: гидравлическое сопротивление возрастает с уменьшением сечения ветки инженерной коммуникации;
- шероховатость стенок. Этот показатель зависит в свою очередь от материала трубы (поверхность ПНД или полипропилена более гладкая, чем у стали). В некоторых случаях немаловажным фактором является возраст труб водопровода. Формирующиеся со временем известковые отложения и ржавчина увеличивают шероховатость поверхности их стенок.
В старых трубах гидравлическое сопротивление возрастает, так как из-за зарастания внутренних стенок труб их просвет сужается
Работа гидрострелки в разных режимах.
Существует три основных режима, в которых работает гидравлический разделитель. В зависимости от включения и выключения потребителей системы отопления изменяется и режим работы гидрострелки или гидрострелки модульного типа (гидрострелка + коллектор). Итак, что происходит после запуска? После запуска системы отопления, пока теплоноситель не набрал необходимую температуру – жидкость циркулирует по малому кругу и весь поток движется вниз по гидрострелке.
После того как температура теплоносителя выйдет на необходимый рабочий режим гидравлического разделителя, во вторичный контур отопления, с равномерным разбором, при уравнении входящих и исходящих потоков, гидрострелка работает как воздухо-отводчик и очищает теплоноситель от грязи.
Заметим, что полного равенства между двумя потоками достичь практически не возможно, отсюда и следует 100 процентная целесообразность установки гидрострелки.
Нагрев помещение автоматика регулирует проток теплоносителя во вторичном контуре, например в случае достижении определенной температуры ГВС, происходит отключение насоса в данном контуре или же, если термоголовки радиаторов уменьшают проток теплоносителя, что в свою очередь увеличивает гидравлические сопротивления в контуре отопления, отслеживание которого осуществляется адаптивным насосом — таким образом, подстраиваясь под это и уменьшая свою производительность, как следствие уменьшается общий поток Q2. В результате разница между двумя потоками (первичным и вторичным) уходит вверх по гидрострелке. Если бы гидрострелка не была установлена, то возникли бы значительные гидравлические перекосы в системе отопления, и как результат выход из строя отопительного оборудования (насос, теплообменник). Что будет, если циркуляционные насосы потребителей останавливаются, тогда первичный контур системы отопления переходит в 3 режим.
На рисунках 3-5 представлены эти режимы:
Рисунок 3:
Суммарный расход насосов котлов равен суммарному расходу насосов системы отопления. Этот режим достигается редко. В этом случае весь теплоноситель, нагреваемый котлом попадает в систему отопления к потребителям.
Рисунок 4:
Суммарный расход насоса котла меньше, суммарного расхода насосов контуров отопления. Этот режим возможен, когда котел не справляется с нагрузкой. В таком случае котел работает в максимальном режиме и постоянно подогревает теплоноситель.
При наличии нескольких котлов суммарный расход насосов котлов меньше, суммарного расхода насосов контуров отопления. В таком режиме один из нескольких котлов и его насос выключается, так как хватает работы одного котла, при этом необходимый теплоноситель насосы контуров отопления через гидрострелку забирают из обратной трубы отопления. Тем самым расход в котловом контуре остается постоянным, соответствующим необходимой величине для работы котла.
Рисунок 5:
Суммарный расход контуров отопления меньше расхода обеспечиваемого насосами котлов. Наиболее часто встречающийся режим, при котором насосы котлов подобраны верно и имеют чуть больший расход, чем требуется системе отопления. В этом режиме обеспечиваются все необходимые условия для работы системы отопления в экономичном режиме котла. Гидрострелка в таком варианте играет защитную роль котлов, так как подмес горячего теплоносителя в гидрострелке, создает минимальный перепад температур в обратной линии котла, а необходимое количество теплоносителя поступает в контура отопления. Этот режим является самым оптимальным, таким образом его принимают при проектировании системы.
Мощность гидрострелки должна быть выше суммарной мощности применяемого котла.
Конструкция гребенок: от простых до сложных
У бюджетной распределительной гребенки с вентилями есть один существенный минус — из-под рукоятки может капать вода. Подтекание происходит по причине износа резиновых уплотнителей
Резьбы на концах нужны для присоединения запорной арматуры и центральной подачи/отвода горячей воды. В целом такая гребенка будет справляться со своей функцией, но срок ее безупречной службы не очень долгий. Если разборка вентилей и замена износившихся уплотнителей не приведут к первоначальной герметичности, придется покупать новый коллектор.
Более сложной по устройству будет гребенка с заглушками на обратном коллекторе (и на прямом тоже). Вместо них в дальнейшем можно установить расходомеры и термоголовки. Прямая и обратная гребенки в таких моделях уже соединены кронштейном для крепления на стене.
Наличие заглушек дает возможность при необходимости усовершенствовать распределительный коллектор отопления. Чтобы с установкой терморегуляторов и других комплектующих в будущем не было проблем, надо обеспечить удобный доступ к гребенке на этапе ее установки
И, наконец, сложная и дорогостоящая, но самая эффективная распределительная гребенка с заводской установкой расходомеров и термоголовок. Расходомеры регулируют равномерную доставку теплоносителя по назначению, а термоголовками можно настраивать температуру для каждого отвода отдельно.
Колпачки расходомеров позволяют визуально отслеживать расход теплоносителя по контурам. Термоголовками производится регулировка поступления количества теплоносителя в каждый из них
Еще в процессе проектирования надо сделать выбор между разными типами гребенок, но в любом случае коллекторная система — более предпочтительный выбор по сравнению с обычной разводкой по таким критериям как удобство эксплуатации, долговечность.
Виды гидроразделителей
Можно выделить конструкции гидрораспределителей, в зависимости от количества патрубков:
- Гидрострелка обеспечивает 2 контура (имеет 4 патрубка);
- Гидрострелка серии KV имеет на одной стороне 2 патрубка, а на противоположной по 8 или 10 выходных отверстий;
- Коллекторная гидрострелка (имеет на обеих сторонах множество патрубков), даёт возможность создать от каждого патрубка отдельную ветку отопления, подключить к каждой ветке свой циркуляционный насос.
Коллектор нержавеющий кольцевой на три контура
Также расположение патрубков относительно друг друга может быть:
- На одной оси.
- Со сдвигом, когда выход находится ниже входа (вид чередующихся патрубков).
Во втором случае, у теплоносителя немного снижается скорость движения, что даёт лучшую очистку от примесей и воздуха. В первом же варианте поток разгоняется сильнее, но частицы могут проскакивать во второй контур.
Различают приборы по мощности и объёму. Подобрать нужный для себя не составит труда, если есть данные о характеристиках котла.
Чаще всего твердотопливные котлы устанавливают вынужденно, если отсутствует газ. Котел на твердом топливе с водяным контуром – наилучший вариант обогрева помещения при отсутствии централизованного отопления.
Как работает термостат для котла отопления и сколько стоит такой прибор, читайте тут.
Если ваш дом отапливается электрозависимыми приборами, нужно предусмотреть нюанс с возможным отключением света. Чтобы в одночасье не лишиться тепла, желательно приобрести бесперебойник для насоса отопления. Здесь https://microklimat.pro/otopitelnoe-oborudovanie/otopitelnye-pribory/besperebojnik-dlya-nasosa-otopleniya.html вы узнаете все об особенностях выбора прибора.
Способы изготовления
Необходимо подготовить оборудование, материал.
Расчет и распределение контуров
Нужно определить количество контуров и отопительных приборов. Чтобы рассчитать материал, нужны примерные размеры.
- Чтобы сделать тело коллектора, потребуется труба от 25 до 38 мм. Диаметр трубы зависит от котла.
- Трубы должны быть равны -12.7 мм.
- Между подачей и обраткой, должно быть расстояние – 25-30 см.
- Между отводками — 10-15 мм.
Из полипропилена
Для изготовления коллектора из пропилена, понадобятся трубы диаметром 32 мм, тройники 32/32/16 мм. С одной стороны устанавливается тройник, к нему припаивается спиротоп, сливной кран. С противоположной стороны, устанавливается вентиль и труба.
Функция подачи или отвода зависит от предназначения прибора.
Сборка из полипропилена
Узел из латунных фитингов
Самостоятельная сборка, в отличие от покупки готового прибора, дешевле. Приступая к монтажу конструкции, подготовьте фитинги, тройники.
Резьбовые соединения обматываются льняной паклей, либо ФУМ-лентой. Собрать правильно с первого раза сложно, занятие требует обязательного тестирования.
Из профильной трубы
Самая сложная сборка — из профильных труб, необходимо применение сварочного аппарата. Коллектор обладает высокой прочностью, может размещать на своей поверхности большое количество разводок. Прибор нуждается в гидрострелке.
Из профтрубы
