Адрес: 105678, г. Москва, Шоссе Энтузиастов, д. 55 (Карта проезда)
Время работы: ПН-ПТ: с 9.00 до 18.00, СБ: с 9.00 до 14.00

Гидрострелка для отопления принцип работы: принцип работы, назначение и расчеты

Содержание

принцип работы, назначение и расчеты

Главная » Отопление » Что такое гидрострелка (гидравлический разделитель) в системе отопления

Спроектировать собственную систему отопления далеко непросто. Даже если «планируют» ее монтажники, вам надо быть в курсе многих нюансов. Во-первых, чтобы проконтролировать их работу, во-вторых, чтобы оценить необходимость и целесообразность их предложений. Например, в последние годы усиленно пропагандируется гидрострелка для отопления. Это небольшое дополнение, установка которого выливается в немалую сумму. В некоторых случаях оно очень полезно, в других без него легко можно обойтись. 

Содержание статьи

Что такое гидрострелка и где её устанавливают

Правильное название этого устройства — гидравлическая стрелка или гидроразделитель. Представляет собой кусок круглой или квадратной трубы с приваренными патрубками. Внутри, как правило, ничего нет. В некоторых случаях могут стоять две сетки. Одна (вверху) для лучшего «отхождения» воздушных пузырьков, вторая (внизу) для отсева загрязнений.

Примеры гидрострелок промышленного производства

В системе отопления гидрострелка ставится между котлом и потребителями — отопительными контурами. Располагаться может как горизонтально, так и вертикально. Чаще ставят вертикально. При таком расположении в верхней части ставят автоматический воздухоотводчик, внизу — запорный кран. Через кран периодически сливается некоторая часть воды с накопившейся грязью.

Где в системе отопления ставят гидроразделитель

То есть получается, что вертикально поставленный гидроразделитель, одновременно с основными функциями, отводит воздух и дает возможность удалять шлам.

Назначение и принцип работы

Гидрострелка нужна для разветвленных систем, в которых установлено несколько насосов. Она обеспечивает требуемый расход теплоносителя для всех насосов, независимо от их производительности. То есть, другими словами, служит для гидравлической развязки насосов системы отопления. Потому еще называют это устройство — гидравлический разделитель или гидроразделитель.

Схематическое изображение гидрострелки и ее места в системе отопления

Гидрострелку ставят в том случае, если в системе предусмотрено несколько насосов: один на контуре котла, остальные на контурах отопления (радиаторах, водяном теплом полу, бойлере косвенного нагрева). Для корректной работы их производительность подбирается так, чтобы котловой насос мог перекачивать немного больше теплоносителя (на 10-20%), чем требуется для остальной системы.

Зачем нужна гидрострелка для отопления? Давайте рассмотрим на примере. В системе отопления с несколькими насосами они зачастую имеют разную производительность. Часто получается так, что один насос в разы более мощный. Ставить все насосы приходится рядом — в коллекторном узле, где они гидравлически связаны. Когда мощный насос включается на полную мощность, все остальные контура остаются без теплоносителя. Такое случается сплошь и рядом. Чтобы избежать подобных ситуаций и ставят в системе отопления гидрострелку. Второй путь — разнести насосы на большое расстояние.

Режимы работы

Теоретически, возможны три режима работы системы отопления с гидрострелкой. Они отображены на рисунке ниже. Первый — когда насос котла прокачивает ровно столько же теплоносителя, сколько требует вся система отопления. Это идеальная ситуация, в реальной жизни встречающаяся очень редко. Объясним почему. Современное отопление подстраивает работу по температуре теплоносителя или по температуре в помещении. Представим, что все идеально рассчитали, подкрутили вентили и после настройки достигнуто равенство. Но через некоторое время параметры работы котла или одного из контуров отопления изменятся. Оборудование подстроится под ситуацию, а равенство производительности будет нарушено. Так что этот режим может просуществовать считанные минуты (или даже еще меньше).

Возможные режимы работы системы отопления с гидроразделителем

Второй режим работы гидрострелки — когда расход отопительных контуров больше мощности котлового насоса (средний рисунок). Эта ситуация опасна для системы и допускать ее нельзя. Она возможна, если насосы подобраны неправильно. Вернее, насос котла имеет слишком малую производительность. В этом случае для обеспечения требуемого расхода, в контуры вместе с нагретым теплоносителем от котла будет подаваться теплоноситель из обратки. То есть, на выходе котла, например, 80°C, в контура после подмеса холодной воды идет, например, 65°C (реальная температура зависит от дефицита расхода). Пройдя по отопительным приборам, температура теплоносителя опускается на 20-25°С. То есть, температура теплоносителя, подаваемого в котел, будет в лучшем случае 45°C. Если сравнить с выходной — 80°C, то дельта температур слишком велика для обычного котла (не конденсационного). Такой режим работы не является нормальным и котел быстро выйдет из строя.

Третий режим работы — когда насос котла подает больше нагретого теплоносителя, чем требуют отопительные контура (правый рисунок). В этом случае часть нагретого теплоносителя возвращается обратно в котел. В результате температура поступающего теплоносителя поднимается, работает он в щадящем режиме. Это и есть нормальный режим работы системы отопления с гидрострелкой.

Когда гидрострелка нужна

Гидрострелка для отопления нужна на 100%, если в системе будет стоять несколько котлов, работающих в каскаде. Причем работать они должны одновременно (во всяком случае, большую часть времени). Вот тут, для корректной работы гидроразделитель — лучший выход.

При наличии двух одновременно работающих котлов (в каскаде) гидрострелка — лучший вариант

Еще гидрострелка для отопления может быть полезна для котлов с чугунным теплообменником. В емкости гидроразделителя постоянно происходит смешивание теплой и холодной воды. Это уменьшает дельту температур на выходе и входе котла. Для чугунного теплообменника — это благо. Но с той же задачей справится байпас с трехходовым регулируемым клапаном и обойдется он значительно дешевле. Так что даже для чугунных котлов, стоящих в небольших системах отопления, с примерно одинаковым расходом вполне можно обойтись без подключения гидрострелки.

Когда можно поставить

Если в системе отопления есть только один насос — на котле, гидрострелка не нужна совсем. Можно обойтись и если устанавливаются один-два насоса на контуры. Такую систему можно будет сбалансировать при помощи регулировочных кранов. Когда установка гидрострелки оправдана? Когда в наличии такие условия:

  • Контуров три и больше, все очень разной мощности (разный объем контура, требуется разная температура). В таком случае, даже при идеально точном подборе насосов и расчете параметров, есть возможность нестабильной работы системы. Например, часто встречается ситуация, когда при включении насоса теплых полов, радиаторы стынут. Вот в этом случае нужна гидроразвязка насосов и потому ставится гидравлическая стрелка.
  • Кроме радиаторов имеется водяной теплый пол, отапливающий значительные площади. Да, его подключать можно через коллектор и смесительный узел, но он может заставлять работать котловой насос в экстремальном режиме. Если у вас часто горят насосы на отоплении, скорее всего, нужна установка гидрострелки.
  • В системе среднего или большого объема (с двумя и более насосами) собираетесь установить автоматическую регулирующую аппаратуру — по температуре теплоносителя или по температуре воздуха. При этом не хотите/не можете регулировать систему вручную (кранами).

Пример системы отопления с гидрострелкой

В первом случае гидроразвязка, скорее всего, нужна, во втором, стоит думать об ее установке. Почему только думать? Потому что это немалые расходы. И дело не только в стоимости гидрострелки. Она стоит около 300$. Придется ставить еще дополнительное оборудование. Как минимум нужны коллекторы на входе и выходе, насосы на каждый контур (при небольшой системе без гидрострелки без них можно обойтись), а также блок управления скоростью насосов, так как через котел они уже управляться не смогут. В сумме с платой за монтаж оборудования этот «довесок» выливается примерно в две тысячи долларов. Действительно немало.

Зачем тогда ставят это оборудование? Потому что с гидрострелкой отопление работает стабильнее, не требует постоянной подстройки потока теплоносителя в контурах. Если вы спросите владельцев коттеджей, у которых отопление сделано без гидроразделителя, вам скажут, что часто приходится перенастраивать систему — крутить вентиля, регулируя потоки теплоносителя в контурах. Это характерно, если используются различные элементы отопления. Например, на первом этаже теплый пол, радиаторы на двух этажах, отапливаемые подсобные помещения, в которых надо поддерживать минимальную температуру (гараж, например). Если у вас предполагается примерно такая же система, а перспектива «подстройки» вас не устраивает, можно ставить гидрострелку для отопления. При ее наличии в каждый контур идет столько теплоносителя, сколько он требует в данный момент и никоим образом не зависит от параметров эксплуатации, работающих рядом насосов других контуров.

Как подобрать параметры

Подбирается гидравлический разделитель с учетом максимально возможной скорости потока теплоносителя. Дело в том, что при высокой скорости движения жидкости по трубам она начинает шуметь. Чтобы не было этого эффекта, максимальная скорость принимается равной 0,2 м/с.

Параметры, нужные для гидроразделителя

По максимальному потоку теплоносителя

Чтобы рассчитать диаметр гидрострелки по этому методу, единственное, что нужно знать — это максимальный поток теплоносителя, который возможен в системе и диаметр патрубков. С патрубками все просто — вы же знаете, какой трубой будете делать разводку. Максимальный поток, который может обеспечить котел, мы знаем (есть в технических характеристиках), а расход по контурам зависит от их размера/объема и определяется при подборе контурных насосов. Расход на все контуры складывается, сравнивается с мощностью котлового насоса. Большая величина подставляется в формулу для расчета объема гидрострелки.

Формула расчета диаметра гидравлического разделителя для системы отопления в зависимости от максимального потока теплоносителя

Приведем пример. Пусть максимальный расход в системе 7,6 куб/час. Допустимая максимальная скорость берется стандартная — 0,2 м/с, диаметр патрубков 6,3 см (трубы на 2,5 дюйма). В этом случае получаем: 18,9 * √ 7,6/0,2 = 18,9 * √38 = 18,9 * 6,16 = 116,424 мм. Если округлить, получаем, что диаметр гидрострелки должен быть 116 мм.

По максимальной мощности котла

Второй способ — подбор гидравлической стрелки по мощности котла. Оценка будет приблизительной, но ей можно доверять. Нужна будет мощность котла и разница температур теплоносителя в подающем и обратном трубопроводе.

Расчет гидрострелки по мощности котла

Расчет также несложный. Пусть максимальная мощность котла — 50 кВт, дельта температур — 10°C, диаметры патрубков такие же — 6,3 см. Подставив цифры, получаем — 18,9 * √ 50 / 0,2 * 10 = 18,9 * √ 25 = 18,9* 5 = 94,5 мм. Округлив, получаем диаметр гидрострелки 95 мм.

Как найти длину гидрострелки

С диаметром гидроразделителя для отопления определились, но надо знать еще и длину. Ее подбирают в зависимости от диаметра подключаемых патрубков. Есть два вида гидрострелок для отопления — с отводами, расположенными один напротив другого и с чередующимися патрубками (располагаются со сдвигом один относительно другого).

Определяем длину гидрострелки из круглой трубы

Рассчитать длину в этом случае легко — в первом случае это 12d, во втором — 13d. Для средних систем можно и диаметр подобрать в зависимости от патрубков — 3*d. Как видите, ничего сложного. Рассчитать можно самостоятельно.

Купить или сделать своими руками?

Как говорили, готовая гидрострелка для отопления стоит немало — 200-300$ в зависимости от производителя. Чтобы снизить затраты, возникает закономерное желание сделать ее самостоятельно. Если варить умеете, никаких проблем — купили материалы и сделали. Но при этом надо учесть следующие моменты:

  • Резьба на сгонах должна быть хорошо прорезанной и симметричной.
  • Стенки отводов одинаковой толщины.

Качество самодельного изделия может быть «не очень»

Вроде, очевидные вещи. Но вы удивитесь, как сложно найти четыре нормальных сгона с нормально сделанной резьбой. Далее, все сварные швы должны быть качественными — система будет работать под давлением. Сгоны приварены строго перпендикулярно к поверхности, на нужном расстоянии. В общем, не такая простая это задача.

Если сами пользоваться сварочным аппаратом не умеете, придется искать исполнителя. Найти его совсем непросто: либо дорого просят за услуги, либо качество работы, мягко говоря, «не очень». В общем, многие решают купить гидрострелку, несмотря на немалую стоимость. Тем более, в последнее время, отечественные производители делают не хуже, но намного дешевле.

принцип работы, назначение и расчеты

ПОДЕЛИТЕСЬ
В СОЦСЕТЯХ

Что такое гидрострелка в системе отопления? Гидравлический и температурный буфер, который обеспечивает процессы корреляции температур подачи/обратки и упорядоченный максимальный проток теплоносителя, называют гидрострелкой. Статья на тему: «Гидрострелка: принцип работы, назначение и расчеты» раскрывает сущность гидравлического разделения контуров отопления.

Гидрострелка необходима для осуществления гидродинамической балансировки в системе отопления

Зачем нужна гидрострелка в системе отопления?

Объяснить, для чего нужна гидрострелка для отопления, очень просто. Процессы разбалансировки теплоснабжения знакомы владельцам частных домов. Современный котел имеет меньший по объему контур, чем циркуляционный расход потребителя. Работа гидрострелки отопления позволяет отделить гидравлический контур теплогенератора от вторичной цепи, повысить надежность и качество системы.

Ответом на вопрос: «Для чего нужна гидрострелка в системе отопления?», служит список достоинств отопления с гидравлическим терморазделителем:

  • разделитель — обязательное условие производителя оборудования для гарантии технического обслуживания на котел мощностью 50 кВт и более, или теплогенератора с чугунным теплообменником;
  • узел обеспечивает максимальный проток с ламинарным течением теплоносителя, поддерживает гидравлический и температурный баланс системы отопления;
  • параллельное подключение гидрострелки отопления и контура потребителей создает минимальные потери давления, производительности и тепловой энергии;
  • коленное расположение патрубков подачи-обратки обеспечивает температурный градиент вторичных контуров;

Схема движения теплоносителя в коллекторе с гидрострелкой

  • оптимальный подбор и расчет гидрострелки для отопления защищает котел от разницы температур подачи-обратки, предохраняет оборудование от теплового удара, выравнивает циркуляционный объем водяных потоков в первичном и второстепенном контуре;
  • узел повышает КПД котла, позволяет вторичную циркуляцию части теплоносителя в котловом контуре, экономит электроэнергию и топливо;
  • подмес сохраняет постоянный объем котловой воды;
  • при экстренной необходимости разделитель компенсирует дефицит расхода во второстепенном контуре;
  • полый разделитель снижает влияние насосов, обладающих различной мощностью квт, на вторичные контуры и котел;
  • дополнительные функции гидроразделителя — уменьшает гидравлическое сопротивление, формирует условия для сепарации растворенных газов и шлама.

В многоконтурных системах отопления использование гидрострелки обязательно для сбалансированной работы

Принцип работы гидрострелки отопления позволяет стабилизировать гидродинамические процессы в системе. Своевременное удаление механических примесей из теплоносителя продлит срок службы насосов, вентилей, счетчиков, датчиков, отопительных приборов. Разделяя потоки (контур теплогенератора и независимый контур потребителя), гидрострелка обеспечивает максимальное использование теплоты сгорания топлива.

Устройство гидрострелки отопления

Гидроразделитель — вертикальный полый сосуд из труб большого диаметра (квадратного профиля) с эллиптическими заглушками по торцам. Размеры разделителя обусловлены мощностью (кВт) котла, зависят от количества и объема контуров.

Тяжелый металлический корпус устанавливают на опорные стойки, чтобы не создавать линейное напряжение на трубопровод. Компактные устройства крепят к стене, располагают на кронштейнах.

Гидрострелка из нержавеющей стали

Патрубок гидрострелки и отопительный трубопровод соединяют с помощью фланцев или резьбы.

Автоматический клапан воздухоотводчика располагают в верхней точке корпуса. Осадок удаляют через вентиль или специальный клапан, который врезан снизу.

Материал для изготовления гидрострелки — низкоуглеродистая или нержавеющая сталь, медь, полипропилен. Корпус обрабатывают антикоррозийным составом, покрывают теплоизоляцией.

Важно! Модели из полимера применяют в системе, которую отапливает котел мощностью от 13 до 35 кВт. Гидравлические разделители из полипропилена не используют для теплогенераторов, которые работают на твердом топливе. Изготовление гидрострелки своими руками из пропилена требует опыта и навыков работы с профессиональным слесарным и ручным электроинструментом.

Гидравлическая стрелка «Meibes»

Дополнительные функции гидрострелок

Усовершенствованные модели совмещают функции разделителя, регулятора температуры и сепаратора. Клапан-терморегулятор обеспечивает температурный градиент вторичных контуров. Выделение растворенного кислорода из теплоносителя снижает риск эрозии внутренних поверхностей оборудования. Удаление из потока взвешенных частиц продлевает срок службы рабочего колеса и подшипников циркуляционных насосов.

На фото изображена модель гидрострелки для отопления в разрезе:

Устройство гидрострелки — вид в разрезе

Горизонтальные перфорированные перегородки разделяют внутренний объем пополам. Потоки подачи-обратки соприкасаются в зоне «нулевой точки» и скользят в разные стороны, не создавая дополнительное сопротивление.

Сверху, в высокотемпературной зоне, расположены пористые вертикальные пластины деаэрации. Сборник шлама и магнитный уловитель (магниевый анод) расположены в нижней части корпуса.

Конструктивные опции гидрострелки: манометр, датчик температуры, клапан терморегулятор и линия для запитки системы при запуске. Сложному оборудованию необходима наладка, регулярные осмотры и техническое обслуживание.

Принцип работы коллектора с гидрострелкой на 3 контура отопления

Принцип работы гидрострелки в системе отопления частного дома

Поток теплоносителя проходит разделитель со скоростью 0,1-0,2 м/с. Котловой насос разгоняет горячую воду до 0,7-0,9 м/с. Рекомендованный скоростной режим дает представление о том, для чего нужна гидрострелка для отопления.

Изменение объема и направления движения гасит скорость водяных потоков при минимальной потере тепловой энергии в системе. Ламинарное движение потока приводит к тому, что гидравлическое сопротивление внутри корпуса практически отсутствует. Буферная зона разделяет котел и цепь потребителя. Насос каждого из отопительных контуров работает автономно, не нарушая гидравлический баланс.

Принцип работы гидрострелки в схеме отопления с 4-х ходовым смесителем

Схемы гидрострелки для отопления (режим работы):

  • Нейтральный режим работы гидроразделителя, при котором напор, расход, температура и тепловая энергия подачи — обратки соответствуют расчетным параметрам системы. Насосное оборудование обладает достаточной суммарной мощностью. Ламинарное движение потока в гидрострелке обеспечивает процессы деаэрации и осаждения взвешенных частиц.

Нейтральный режим работы гидроразделителя

  • Схема отражает принцип работы гидрострелки отопления, при котором котел не обладает достаточной мощностью, чтобы обеспечить расход во второстепенном контуре. Дефицит расхода приводит к подмесу холодного теплоносителя. Разница температур подачи/обратки приводит к срабатыванию термодатчиков. Автоматика выведет теплогенератор на максимальный режим горения, однако потребитель не получает достаточного количества теплоты. Система отопления разбалансирована, возникает угроза теплового удара.

Если котел не обладает достаточной мощностью, чтобы обеспечить расход во второстепенном контуре, возникает угроза теплового удара

  • Объемный поток первичного контура больше, чем расход теплоносителя зависимой цепи. Вариант, при котором котел функционирует в оптимальном режиме. При розжиге агрегата или параллельном отключении насосов вторичных контуров, теплоноситель циркулирует через гидрострелку по первичному (малому) контуру. Температура обратки, которая поступает в котел, выравнивается подмесом из подачи. Достаточный объем теплоносителя поступает потребителю.

Объемный поток первичного контура больше, чем расход теплоносителя зависимой цепи — котел функционирует в оптимальном режиме

Обязательное условие: производительность, которой обладает циркуляционный насос первичного (котлового) контура на 10% больше, чем суммарный максимальный напор насосов во второстепенном контуре.

Методы расчета гидрострелки в системе отопления частного дома

Как рассчитать гидрострелку системы отопления частного дома самостоятельно? Можно вычислить необходимые размеры по формулам или подобрать диаметр по правилу «3D».

  • Формула определяет диаметр (D) по максимальной пропускной способности гидравлического разделителя (расчеты по паспортным данным на котел):

  • Формула определяет диаметр гидрострелки по мощности теплогенератора. ΔT разница температур подачи/обратки — 10°C:

  • Диаметр патрубка, входящего в гидрострелку или распределительный коллектор:

Обозначение Расшифровка символа Единица измерения
D Диаметр корпуса гидрострелки мм
d Диаметр патрубка мм
P Максимальная мощность, которой обладает котел (паспортные данные котла) кВт
G Максимальный проток (пропускная способность, расход) через гидроразделитель за час м3/час
π Постоянное значение (3,14)
ω Максимальная вертикальная скорость теплоносителя через разделитель (0,2) м/сек
ΔT Разница температур подачи — обратки (паспортные данные котла) °C
C Теплоемкость воды (относительная единица) Вт/(кг°C)
V Скорость теплоносителя через вторичные контуры м/с
Q Максимальный расход в контуре потребителя м3

 

Важно! Формулы, по которым производят расчет гидрострелки для отопления, получены эмпирическим путем. Диаметр входного патрубка в гидроразделитель соответствует диаметру выпуска котла.

  • Определение параметров гидрострелки практическим методом:

Ориентировочный размер для небольших разделителей выбирают по диаметру входных (выпускных) патрубков. Расстояние между врезками составляет не менее 10 диаметров штуцера. Высота корпуса значительно превышает диаметр.

Коленчатую схему гидрострелки для отопления используют в подборе установки больших размеров. По «правилу 3d» диаметр корпуса составляет три диаметра патрубка. Расстояние 3d определяет пропорции конструкции.

Определение параметров гидрострелки по «правилу 3d»

  • Распределение врезок по высоте колонны разделителя:

Если в системе не предусмотрен распределительный коллектор, то количество врезок в разделитель увеличивают. Трубопровод, соединяющий первый (котловой) контур с гидрострелкой, распределяют по высоте. Способ позволяет регулировать температурный градиент в динамике. Выполнение условия необходимо для качественного отбора теплоносителя вторичными контурами.

Схема врезки контуров системы отопления в обвязку котла

Совмещение коллектора отопления с гидрострелкой

Небольшие дома обогревает котел, в который встроен насос. Вторичные контуры присоединяют к котлу через гидрострелку. Независимые контуры жилых домов с большой площадью (от 150 м2) подключают через гребенку, гидроразделитель будет громоздким.

Статья по теме:

Распределительный коллектор монтируют после гидрострелки. Устройство состоит из двух независимых частей, которые объединяют перемычки. По количеству вторичных контуров врезают попарно расположенные патрубки.

Распределительная гребенка облегчает эксплуатацию и ремонт оборудования. Запорная и регулирующая арматура системы теплоснабжения дома находится в одном месте. Увеличенный диаметр коллектора обеспечивает равномерный расход между отдельными контурами.

Применение гидрострелки убережет котел от теплового удара

Разделитель и компланарная распределительная гребенка образуют гидравлический модуль. Компактный узел удобен для стесненных условий небольших котельных.

Монтажные выпуски предусмотрены для обвязки звездочкой:

  • низконапорный контур теплых полов подключают снизу;
  • высоконапорный контур радиаторов — сверху;
  • теплообменник — сбоку, на противоположной стороне от гидрострелки.

На рисунке представлена гидрострелка с коллектором. Схема изготовления предусматривает установку балансировочных клапанов между коллекторами подачи/обратки:

Схема гидрострелки с коллектором

Регулирующая арматура обеспечивает максимальный проток и напор на дальних от гидрострелки контурах. Балансировка снижает процессы неправильного дросселирование потока, позволяет добиться расчетной подачи теплоносителя.

Важно! Автономная система отопления относится к системам, работающим с высокой температурой среды под давлением (гидрострелка отопления частного дома в том числе).

Сделать гидрострелку отопления своими руками может специалист, обладающий достаточным запасом знаний в теплотехнике, опытом и навыками работы (электрогазосварка, слесарное дело, работа с ручным электроинструментом). Многочисленные интернет-сайты предлагают пошаговые инструкции по изготовлению гидрострелки для отопления, видео ролики также смогут помочь в этом процессе.

Размеры коллектора отопления с гидрострелкой

Теоретические знания помогут составить схемы и чертежи гидрострелки отопления, сделать индивидуальный заказ оборудования в специализированной организации, проконтролировать работу подрядчика. Доверять изготовление ответственных узлов системы отопления непрофессионалам опасно для жизни и здоровья. Следует помнить о том, что испорченное по вине владельца оборудование гарантийному ремонту и возврату не подлежит.

ОЦЕНИТЕ
МАТЕРИАЛ Загрузка... ПОДЕЛИТЕСЬ
В СОЦСЕТЯХ

СМОТРИТЕ ТАКЖЕ

REMOO В ВАШЕЙ ПОЧТЕ

принцип работы, назначение и расчеты

Что такое гидрострелка в системе отопления? Гидравлический и температурный буфер, который обеспечивает процессы корреляции температур подачи/обратки и упорядоченный максимальный проток теплоносителя, называют гидрострелкой. Статья на тему: «Гидрострелка: принцип работы, назначение и расчеты» раскрывает сущность гидравлического разделения контуров отопления.

Гидрострелка необходима для осуществления гидродинамической балансировки в системе отопления

Зачем нужна гидрострелка в системе отопления?

Объяснить, для чего нужна гидрострелка для отопления, очень просто. Процессы разбалансировки теплоснабжения знакомы владельцам частных домов. Современный котел имеет меньший по объему контур, чем циркуляционный расход потребителя. Работа гидрострелки отопления позволяет отделить гидравлический контур теплогенератора от вторичной цепи, повысить надежность и качество системы.

Ответом на вопрос: «Для чего нужна гидрострелка в системе отопления?», служит список достоинств отопления с гидравлическим терморазделителем:

  • разделитель — обязательное условие производителя оборудования для гарантии технического обслуживания на котел мощностью 50 кВт и более, или теплогенератора с чугунным теплообменником;
  • узел обеспечивает максимальный проток с ламинарным течением теплоносителя, поддерживает гидравлический и температурный баланс системы отопления;
  • параллельное подключение гидрострелки отопления и контура потребителей создает минимальные потери давления, производительности и тепловой энергии;
  • коленное расположение патрубков подачи-обратки обеспечивает температурный градиент вторичных контуров;

Схема движения теплоносителя в коллекторе с гидрострелкой

  • оптимальный подбор и расчет гидрострелки для отопления защищает котел от разницы температур подачи-обратки, предохраняет оборудование от теплового удара, выравнивает циркуляционный объем водяных потоков в первичном и второстепенном контуре;
  • узел повышает КПД котла, позволяет вторичную циркуляцию части теплоносителя в котловом контуре, экономит электроэнергию и топливо;
  • подмес сохраняет постоянный объем котловой воды;
  • при экстренной необходимости разделитель компенсирует дефицит расхода во второстепенном контуре;
  • полый разделитель снижает влияние насосов, обладающих различной мощностью квт, на вторичные контуры и котел;
  • дополнительные функции гидроразделителя — уменьшает гидравлическое сопротивление, формирует условия для сепарации растворенных газов и шлама.

В многоконтурных системах отопления использование гидрострелки обязательно для сбалансированной работы

Принцип работы гидрострелки отопления позволяет стабилизировать гидродинамические процессы в системе. Своевременное удаление механических примесей из теплоносителя продлит срок службы насосов, вентилей, счетчиков, датчиков, отопительных приборов. Разделяя потоки (контур теплогенератора и независимый контур потребителя), гидрострелка обеспечивает максимальное использование теплоты сгорания топлива.

Устройство гидрострелки отопления

Гидроразделитель — вертикальный полый сосуд из труб большого диаметра (квадратного профиля) с эллиптическими заглушками по торцам. Размеры разделителя обусловлены мощностью (кВт) котла, зависят от количества и объема контуров.

Тяжелый металлический корпус устанавливают на опорные стойки, чтобы не создавать линейное напряжение на трубопровод. Компактные устройства крепят к стене, располагают на кронштейнах.

Гидрострелка из нержавеющей стали

Патрубок гидрострелки и отопительный трубопровод соединяют с помощью фланцев или резьбы.

Автоматический клапан воздухоотводчика располагают в верхней точке корпуса. Осадок удаляют через вентиль или специальный клапан, который врезан снизу.

Материал для изготовления гидрострелки — низкоуглеродистая или нержавеющая сталь, медь, полипропилен. Корпус обрабатывают антикоррозийным составом, покрывают теплоизоляцией.

Гидравлическая стрелка «Meibes»

Дополнительные функции гидрострелок

Усовершенствованные модели совмещают функции разделителя, регулятора температуры и сепаратора. Клапан-терморегулятор обеспечивает температурный градиент вторичных контуров. Выделение растворенного кислорода из теплоносителя снижает риск эрозии внутренних поверхностей оборудования. Удаление из потока взвешенных частиц продлевает срок службы рабочего колеса и подшипников циркуляционных насосов.

На фото изображена модель гидрострелки для отопления в разрезе:

Устройство гидрострелки — вид в разрезе

Горизонтальные перфорированные перегородки разделяют внутренний объем пополам. Потоки подачи-обратки соприкасаются в зоне «нулевой точки» и скользят в разные стороны, не создавая дополнительное сопротивление.

Сверху, в высокотемпературной зоне, расположены пористые вертикальные пластины деаэрации. Сборник шлама и магнитный уловитель (магниевый анод) расположены в нижней части корпуса.

Конструктивные опции гидрострелки: манометр, датчик температуры, клапан терморегулятор и линия для запитки системы при запуске. Сложному оборудованию необходима наладка, регулярные осмотры и техническое обслуживание.

Принцип работы коллектора с гидрострелкой на 3 контура отопления

Принцип работы гидрострелки в системе отопления частного дома

Поток теплоносителя проходит разделитель со скоростью 0,1-0,2 м/с. Котловой насос разгоняет горячую воду до 0,7-0,9 м/с. Рекомендованный скоростной режим дает представление о том, для чего нужна гидрострелка для отопления.

Изменение объема и направления движения гасит скорость водяных потоков при минимальной потере тепловой энергии в системе. Ламинарное движение потока приводит к тому, что гидравлическое сопротивление внутри корпуса практически отсутствует. Буферная зона разделяет котел и цепь потребителя. Насос каждого из отопительных контуров работает автономно, не нарушая гидравлический баланс.

Принцип работы гидрострелки в схеме отопления с 4-х ходовым смесителем

Схемы гидрострелки для отопления (режим работы):

  • Нейтральный режим работы гидроразделителя, при котором напор, расход, температура и тепловая энергия подачи — обратки соответствуют расчетным параметрам системы. Насосное оборудование обладает достаточной суммарной мощностью. Ламинарное движение потока в гидрострелке обеспечивает процессы деаэрации и осаждения взвешенных частиц.

Нейтральный режим работы гидроразделителя

  • Схема отражает принцип работы гидрострелки отопления, при котором котел не обладает достаточной мощностью, чтобы обеспечить расход во второстепенном контуре. Дефицит расхода приводит к подмесу холодного теплоносителя. Разница температур подачи/обратки приводит к срабатыванию термодатчиков. Автоматика выведет теплогенератор на максимальный режим горения, однако потребитель не получает достаточного количества теплоты. Система отопления разбалансирована, возникает угроза теплового удара.

Если котел не обладает достаточной мощностью, чтобы обеспечить расход во второстепенном контуре, возникает угроза теплового удара

  • Объемный поток первичного контура больше, чем расход теплоносителя зависимой цепи. Вариант, при котором котел функционирует в оптимальном режиме. При розжиге агрегата или параллельном отключении насосов вторичных контуров, теплоноситель циркулирует через гидрострелку по первичному (малому) контуру. Температура обратки, которая поступает в котел, выравнивается подмесом из подачи. Достаточный объем теплоносителя поступает потребителю.

Объемный поток первичного контура больше, чем расход теплоносителя зависимой цепи — котел функционирует в оптимальном режиме

Обязательное условие: производительность, которой обладает циркуляционный насос первичного (котлового) контура на 10% больше, чем суммарный максимальный напор насосов во второстепенном контуре.

Методы расчета гидрострелки в системе отопления частного дома

Как рассчитать гидрострелку системы отопления частного дома самостоятельно? Можно вычислить необходимые размеры по формулам или подобрать диаметр по правилу «3D».

  • Формула определяет диаметр (D) по максимальной пропускной способности гидравлического разделителя (расчеты по паспортным данным на котел):
  • Формула определяет диаметр гидрострелки по мощности теплогенератора. ?T разница температур подачи/обратки — 10°C:
  • Диаметр патрубка, входящего в гидрострелку или распределительный коллектор:
Обозначение Расшифровка символа Единица измерения
D Диаметр корпуса гидрострелки мм
d Диаметр патрубка мм
P Максимальная мощность, которой обладает котел (паспортные данные котла) кВт
G Максимальный проток (пропускная способность, расход) через гидроразделитель за час м3/час
? Постоянное значение (3,14)
? Максимальная вертикальная скорость теплоносителя через разделитель (0,2) м/сек
?T Разница температур подачи — обратки (паспортные данные котла) °C
C Теплоемкость воды (относительная единица) Вт/(кг°C)
V Скорость теплоносителя через вторичные контуры м/с
Q Максимальный расход в контуре потребителя м3/ч

 

  • Определение параметров гидрострелки практическим методом:

Ориентировочный размер для небольших разделителей выбирают по диаметру входных (выпускных) патрубков. Расстояние между врезками составляет не менее 10 диаметров штуцера. Высота корпуса значительно превышает диаметр.

Коленчатую схему гидрострелки для отопления используют в подборе установки больших размеров. По «правилу 3d» диаметр корпуса составляет три диаметра патрубка. Расстояние 3d определяет пропорции конструкции.

Определение параметров гидрострелки по «правилу 3d»

  • Распределение врезок по высоте колонны разделителя:

Если в системе не предусмотрен распределительный коллектор, то количество врезок в разделитель увеличивают. Трубопровод, соединяющий первый (котловой) контур с гидрострелкой, распределяют по высоте. Способ позволяет регулировать температурный градиент в динамике. Выполнение условия необходимо для качественного отбора теплоносителя вторичными контурами.

Схема врезки контуров системы отопления в обвязку котла

Совмещение коллектора отопления с гидрострелкой

Небольшие дома обогревает котел, в который встроен насос. Вторичные контуры присоединяют к котлу через гидрострелку. Независимые контуры жилых домов с большой площадью (от 150 м2) подключают через гребенку, гидроразделитель будет громоздким.

Распределительный коллектор монтируют после гидрострелки. Устройство состоит из двух независимых частей, которые объединяют перемычки. По количеству вторичных контуров врезают попарно расположенные патрубки.

Распределительная гребенка облегчает эксплуатацию и ремонт оборудования. Запорная и регулирующая арматура системы теплоснабжения дома находится в одном месте. Увеличенный диаметр коллектора обеспечивает равномерный расход между отдельными контурами.

Применение гидрострелки убережет котел от теплового удара

Разделитель и компланарная распределительная гребенка образуют гидравлический модуль. Компактный узел удобен для стесненных условий небольших котельных.

Монтажные выпуски предусмотрены для обвязки звездочкой:

  • низконапорный контур теплых полов подключают снизу;
  • высоконапорный контур радиаторов — сверху;
  • теплообменник — сбоку, на противоположной стороне от гидрострелки.

На рисунке представлена гидрострелка с коллектором. Схема изготовления предусматривает установку балансировочных клапанов между коллекторами подачи/обратки:

Схема гидрострелки с коллектором

Регулирующая арматура обеспечивает максимальный проток и напор на дальних от гидрострелки контурах. Балансировка снижает процессы неправильного дросселирование потока, позволяет добиться расчетной подачи теплоносителя.

Сделать гидрострелку отопления своими руками может специалист, обладающий достаточным запасом знаний в теплотехнике, опытом и навыками работы (электрогазосварка, слесарное дело, работа с ручным электроинструментом). Многочисленные интернет-сайты предлагают пошаговые инструкции по изготовлению гидрострелки для отопления, видео ролики также смогут помочь в этом процессе.

Размеры коллектора отопления с гидрострелкой

Теоретические знания помогут составить схемы и чертежи гидрострелки отопления, сделать индивидуальный заказ оборудования в специализированной организации, проконтролировать работу подрядчика. Доверять изготовление ответственных узлов системы отопления непрофессионалам опасно для жизни и здоровья. Следует помнить о том, что испорченное по вине владельца оборудование гарантийному ремонту и возврату не подлежит.

принцип работы, назначение и расчеты

Нередко в обеспечении частных домов участвует не один, а два или даже три контура, требующие разных температур. Каким образом в таком случае обеспечить равномерное распределение тепла по всем жилым площадям? Удачным решением здесь может стать установка гидравлического разделителя, который так же называют гидрострелкой. Устройство такого приспособления не сложно. Что такое гидрострелка, принцип работы, назначение и расчеты необходимых диаметров корпуса и патрубков – с этими вопросами мы и попробуем сегодня разобраться.

Простейшая гидрострелка на один контур выглядит такА это уже гидравлический разделитель с коллектором

Читайте в статье:

Что такое гидравлический разделитель: общее понятие

Давайте попробуем понять, что такое гидрострелка в системе отопления. По сути, это небольшая вытянутая емкость цилиндрического, реже прямоугольного или квадратного сечения, расположенная вертикально. По граням ее расположены патрубки на определенном расстоянии друг от друга. Такое устройство можно приобрести в магазинах, но при наличии некоторых навыков его вполне можно сделать своими руками. Многие владельцы частных домов жалуются, что контуры отопления неравномерно распределяют температуру. На вопрос о разделителе они задают встречный: «Гидравлическая стрелка? Что это такое?». Чтобы не возникало подобных вопросов, будем разбираться.

Разделители из пластика заводского производства довольно компактны

Для чего нужна гидрострелка и какие функции в системе отопления она выполняет

Подобное приспособление может выполнять несколько функций – как основную, так и дополнительные. Все зависит от конструкции и варианта изготовления. Попытаемся понять, для чего нужна гидрострелка в системе отопления.

Основная функция гидравлического разделителя

Главной задачей такого устройства является распределение потоков по контурам. При этом гидрострелка вполне способна работать не только с несколькими контурами, но и с каскадом котлов, обеспечивая необходимый и равномерный нагрев радиаторов той или иной комнаты. При правильном расположении патрубков такое устройство может направлять немного подогретый теплоноситель на теплые полы, более горячий на одни помещения и сильно нагретый на третьи. Здесь все зависит от пожеланий домовладельца.

Изделия из нержавеющей стали долговечны и смотрятся эстетичноСтатья по теме:

Какие радиаторы отопления для квартиры лучше выбрать среди всего многообразия, представленного на рынке отопительных систем? Попробуем разобраться с основными критериями выбора обогревательных приборов в данном материале.

Гидроразделитель в системе отопления нужен только при наличии множества радиаторов и нескольких контуров. Если в небольшом доме смонтировано одноконтурное отопление, необходимости в его установке нет.

Дополнительные возможности распределительного устройства

Дополнительными функциями емкостного гидравлического разделителя является удаление из теплоносителя растворенного в нем кислорода, который способствует коррозии деталей системы. Так же в нем отстаиваются тяжелые частицы ржавчины и извести, которые неизбежно будут переноситься теплоносителем.

Некоторые модели, которые можно приобрести в магазинах, оснащаются специальными фильтрами грубой очистки, а также так называемыми деаэраторами.

С таким количеством контуров без гидравлического разделителя не обойтись

Устройство гидрострелки: какие особенности имеет такое оборудование

Устройство гидрострелки довольно просто. Если апеллировать элементарными понятиями, то можно сказать, что это труба (круглого или квадратного сечения) со сферообразными заглушками по обеим сторонам. По ее ребрам расположены патрубки на определенном расстоянии, к которым при помощи фланцев крепятся патрубки подачи и обратки. Располагается гидравлический разделитель между котлом и отопительными приборами.

Принцип работы гидравлического разделителя в системе отопления

Принцип работы гидравлической стрелки построен на изменении не только объема, но и направления движения теплоносителя в системе. За счет разницы температур внутри разделителя остывший теплоноситель находится снизу. Чем выше по цилиндру, тем больше его температура. Если патрубки распределения расположены правильно, то такая система обеспечит нужный нагрев для каждого из отдельно взятых контуров, независимо от их количества и численности насосов и котлов.

Принцип работы гидрострелки с коллектором

Мнение эксперта

Андрей Павленков

Инженер-проектировщик ОВиК (отопление, вентиляция и кондиционирование) ООО "АСП Северо-Запад"

Спросить у специалиста

“Многие производители котлов мощностью выше 50 кВт предоставляют гарантийное обслуживание своих изделий только при наличии в системе отопления гидрострелки. В противном же случае в гарантийном ремонте владельце будет отказано.”

Говоря простыми словами, принцип работы такого устройства заключается в балансировке разницы температур различных контуров и котлов.

Какие конструкции гидрострелок бывают: некоторые примеры подобных устройств

Подобные приспособления могут иметь два типа конструкций:

  • вертикальная – такая гидравлическая стрелка помогает удалить шлам и излишний воздух из теплоносителя;
  • горизонтальная – применяется, когда в системе имеется отдельная система фильтрации и удаление воздуха и различных частиц не требуется.
Вертикальная гидравлическая стрелка на 4 контура

Интересно, что в последнее время стали довольно распространены гидрострелки из полипропилена. При условии, что вся система выполнена из того же материала, это избавляет от необходимости фильтрации теплоносителя. Ведь в пластиковых трубах никак не может образоваться коррозия, что позволяет использовать теплоноситель даже с избытком воздуха – никакого вреда это системе отопления не наносит.

Использование гидрострелки для нескольких контуров

Для того, чтобы подобное устройство можно было использовать для нескольких контуров, его устройство должно быть следующим. С одной стороны цилиндра на определенной высоте находится два патрубка – подача и обратка котла. С другой пары патрубков, по одной на каждый из контуров. При этом следует понимать, что чем выше будет расположена подача контура, тем горячее будут радиаторы отопления на нем. Если смотреть со стороны, все кажется довольно простым. На самом деле так и есть. Единственной сложностью здесь могут стать необходимые расчеты, как высоты расположения отводов, так и их диаметр и размер основного цилиндра емкости.

Судя по размера

Что такое гидрострелка в системе отопления? Принцип работы и назначение

Системы индивидуального водоснабжения нередко работают при нестабильных показателях температуры и давления. Резкие и сильные колебания в итоге могут стать причиной поломок на отдельных контурах и узлах трубопровода. Исключить подобные ситуации помогает гидрострелка. Она не только смягчает работу инженерной сети, но и выполняет дополнительные функции, среди которых фильтрация. Что такое гидрострелка в системе отопления? Это небольшое сантехническое приспособление, которое встраивается в сеть на этапе первичного монтажа или в рамках очередных мероприятий по техническому обслуживанию.

Назначение устройства

Для понимания сущности задач, которые решает гидрострелка (гидравлический разделитель), следует разобраться с нюансами работы независимых отопительных систем. То есть коммуникаций, работающих на собственном источнике нагрева водяного теплоносителя. В домашних системах основу отопительной инфраструктуры могут формировать котлы, бойлеры, водонагреватели и т. д. Итак, зачем нужна гидрострелка в системах отопления такого типа? Необходимость применения стабилизатора температуры и давления возникает из-за неравномерного распределения нагрузки по всем контурам системы. Неравномерность обусловлена сложностью трубопровода, отягощенного и потребляющим оборудованием. Как минимум в любом комплексе водяного отопления содержится запорная арматура, а также простейшие средства контроля и регуляции потоков. К этим устройствам добавляются целевые приборы излучения тепловой энергии – радиаторы, конвекторы, стандартные батареи и т. д. Но и это не все. Для обеспечения циркуляции теплоносителя в сеть вводятся насосные группы и коллекторы. Циркуляционные насосы вкупе с котельным оборудованием в перегруженной инфраструктуре не всегда могут обеспечить равномерную поддержку давления и температуры. Отсюда и возникает потребность в дополнительных регуляторах и стабилизаторах.

Бытует мнение, что гидрострелка требуется лишь для предотвращения тепловой перегрузки в системах, где используются насосы разной мощности. Они работают от одного источника нагрева и ввиду разности характеристик не способны одинаково поддерживать балансы давления. Базовое назначение гидрострелки в системе отопления действительно сводится к выравниванию их работы, но на практике достигаются и другие положительные эффекты. К ним относятся:

  • Очистка контуров.
  • Оптимизация производительности системы.
  • Предотвращение рисков возникновения обратного потока теплоносителя.

Конструкция гидрострелки

Гидравлический разделитель внешне напоминает оптимизированный коллектор с входными и выходными каналами разного диаметра. Его принципиальным отличием можно назвать присутствие развитых средств контроля и замера параметров теплоносителя. Что такое гидрострелка в системе отопления с точки зрения функционального устройства? Это конструкция, включающая следующие узлы:

  • Выпускной шаровой кран.
  • Ручной воздухоотводчик.
  • Заглушка для магнитного датчика-уловителя.
  • Гильза для установки температурного датчика.

В конструкцию также входит съемная изоляция, патрубки для подключения контуров, запорная арматура и в некоторых модификациях небольшой резервуар наподобие гидробака. Функция последнего обычно перекладывается на утолщенную часть трубы разделителя, которая внешне может напоминать сосуд. Что касается материалов изготовления, то для корпуса гидрострелки обычно используют нержавеющие сплавы металла. Применяются и полипропиленовые устройства, но из-за высоких температурных нагрузок их использование ограничено.

Основная задача гидравлического разделителя заключается в отделении контура котла от рабочих веток распределения теплоносителя. Устройство обеспечивает выравнивание давления между коллекторными группами, обеспечивающими движение потоков на подаче и обратке. В ином случае создаются условия для смешивания потоков холодной и горячей воды, что снижает тепловую мощность в контурах. Как реализуется процесс регуляции? Принцип работы гидрострелки в системе отопления заключается в создании буферной зоны с нулевым сопротивлением на промежуточных участках, где возможны перепады давления. Таким образом обеспечивается разгрузка давления на всех контурах между насосами.

Необходимость естественного подключения функции гидрострелки возникает в следующих ситуациях:

  • Проток горячей воды от котла по силе слабее, чем проток движения теплоносителя на отопительных контурах.
  • Проток холодной воды от контура отопления слабее, чем проток от котла.

В нормальном режиме работы, если оборудование подобрано правильно, буфер разделителя вовсе задействуется в минимальной степени. Как работает гидрострелка в системе отопления, если происходит нарушение балансов движения теплоносителя? Объемы, которые превышают норму по балансу со стороны подачи или обратки, уходят в гидробак или утолщенную часть трубы гидрострелки. Теоретически возможны и ситуации, когда вода одного из контуров поступает в противоположную линию движения, минуя буферную зону. Это говорит о чрезмерном несоответствии мощностей котла и насосов, что требует замены агрегатов.

Нюансы работы гидрострелки в системах с насосной группой

В целях повышения эффективности работы отопительных контуров инфраструктура может дополняться вспомогательными насосами и коллекторами. Однако вместе с наращиванием производительности при таком подходе можно ожидать и увеличения нагрузки на отдельных контурах. В результате система отопления с гидрострелкой и насосной группой может функционировать с наличием следующих проблем:

  • Если используются циркуляционные агрегаты с разными показателями мощности, то слабые насосы не смогут справляться с нагрузками, присутствующими на соседних контурах.
  • Само по себе разделение на множество контуров в результате установки дополнительных функциональных узлов также влияет на работу насосной группы, что может привести к ее перегрузкам и выходу из строя.
  • Если в проекте закладывается нормативная разница в показателях давления на отдельных ветках, то малейшее нарушение в балансировке вызовет аварию уже в трубопроводе.
  • При штатной остановке отдельных насосов для прекращения подачи воды на их целевом участке возрастет риск движения «паразитных» течений, спровоцированных соседним циркуляционным оборудованием.

Вышеназванные эксплуатационные проблемы обычно возникают в сложных промышленных системах на производствах, где одним источником тепла обслуживаются десятки потребителей. В системах отопления частного дома гидрострелка обычно работает в комплексе с малой насосной группой и двумя-тремя коллекторами. Даже если речь идет о двухэтажном доме, для полноценной циркуляции теплоносителя может быть достаточно и двух насосов. Главное – правильно их подобрать в соответствии с потребностями конкретной системы.

Расчет гидрострелки

Эксплуатационные качества гидравлического разделителя определяются следующим набором технических характеристик:

  • Рабочая температура – от 95 до 110 °C.
  • Обслуживаемая мощность котла – порядка 100-125 кВт.
  • Производительность – средний расход от 4 до 8-9 м3/час.
  • Межосевая дистанция относительно потребителей – порядка 200 мм.

На основе этих параметров подбирается модель устройства применительно к конкретной системе. Как рассчитать гидрострелку системы отопления? Помимо конструкционного соответствия (габариты и размеры патрубков) для правильной оценки пропускной способности с точки зрения возможности балансировки системы должен быть рассчитан диаметр буферной зоны. Специалисты рекомендуют за оптимальное сечение емкости разделителя принимать размер, способный обеспечить скорость движения потока в 0,2 м/сек. Но этот параметр будет напрямую связан с величиной расхода воды за 1 час. То есть необходимо изначально определить пропускную способность целевого контура или группы контуров. Это нормативная величина котла, которая может выражаться таким образом:

  • Основная зона отопления – порядка 2 м3/час.
  • Вторичная зона отопления – порядка 1,5 м3/час.
  • Зона водонагрева бойлера – 2,5 м3/час.
  • Низкотемпературный участок для технических нужд – 1 м3/час.

В итоге получается совокупный расход порядка 7 м3/час. Под эту величину подбирается насосная группа, коллекторы и гидрострелка. При таком показателе пропускной способности диаметр трубного сосуда разделителя может составлять примерно 110-120 мм в зависимости от конструкции конкретной модели.

Монтаж гидрострелки

Для самостоятельной установки желательно приобретать готовые разделители в сборе. В полной комплектации устройство включает в себя необходимую запорную арматуру, изоляционную оболочку, дегазатор и шламовый сепаратор. При необходимости для подключения можно дополнительно приобрести фитинги и сантехнические переходники, но для обеспечения надежности лучше отказаться от адаптеров.

После перекрытия воды и отключения оборудования можно приступать к установке гидрострелки в систему отопления по горизонтальной или вертикальной схеме. Монтажный процесс может осуществляться только в помещениях с плюсовой температурой. В первую очередь устройство крепится на месте эксплуатации к стене кронштейнами. Заранее продумывается позиция разделителя, при которой можно будет без дополнительных манипуляций подключить к его патрубкам трубы. Очень важно соблюсти корректность соединений. Входной контур подачи на одной стороне гидрострелки должен сопрягаться с трубой от котла. По этой же линии с противоположной стороны подключается ветка на потребителей (отопительный контур). Аналогично выполняется соединение по линии обратки.

В процессе выполнения установки гидрострелки в системе отопления своими руками особенно необходимо помнить о мерах обеспечения безопасности. Даже при отключенной системе циркуляции не исключен выплеск горячей воды, поэтому работать желательно в теплоизолирирующих перчатках. После установки оборудования выполняется опрессовка, целью которой является проверка системы на герметичность. Затем выполняется первый запуск с применением теплоносителя, разбавленного пропиленовой смесью с 40-процентным содержанием гликоля.

Что такое гидрострелка в системе отопления с конденсатором?

В системах, обеспечивающих работу теплых полов и радиаторов, последнее время используется принцип сбора конденсационного тепла. По нему работают специальные котлы, обеспеченные трубкой для аккумуляции энергии выделяемого пара. Если в обычных системах пар просто выпускается в дымоход, то в оборудовании с конденсатором он собирается на поверхностях теплообменника и используется в общем отопительном процессе. Что такое гидрострелка в системе отопления с таким принципом работы? Для начала стоит подчеркнуть, что для всех конденсационных котлов мощностью выше 45 кВт использование стабилизаторов давления и температуры является обязательным, поскольку дополнительная энергия может по-разному влиять на рабочие показатели оборудования.

Далее в процессе выбора модели гидрострелки и насосов следует учитывать два момента. Во-первых, общий расход в основном отопительном контуре обязательно должен превышать аналогичный показатель котловой линии. Во-вторых, наличие разделителя по умолчанию увеличит температурную нагрузку на контуре обратки, входящем в котел. Это понизит производительность и также потребует сделать соответствующую поправку на мощность насоса. В целом же при негативных факторах снижения КПД именно гидрострелка позволит сбалансировать работу конденсационных котлов, формирующих каскадную систему. К примеру, если используется два агрегата, то гидрострелка сместит переизбыток давления с одного на другой.

Дополнительный функционал гидрострелки

Сегодня все реже встречаются гидравлические разделители с одной только функцией балансировщика. Расширенная комплектация позволяет его использовать также для комплексного отслеживания рабочих показателей в системе. Если встроенные датчики связать с автоматикой котла, то устройство обеспечит более точное управление режимами котла и повысит надежность предохранителей. Для чего нужна гидрострелка в системе отопления, кроме контролирующей оснастки? Присутствие крана-терморегулятора дополнительно обеспечит градиент на вторичных линиях распределения теплоносителя, а воздухоотводчик создаст условия для выделения растворенного кислорода в горячих потоках воды. Но важно заранее определить, какая система отвода воздуха будет оптимальной в конкретном случае – автоматическая или ручная.

Еще одна распространенная функция гидрострелки в системе отопления – удаление шлама. Для ее выполнения используется шламовый сепаратор. Крупные взвеси и отложения остаются в специальном накопителе, а в ходе технического обслуживания выпускаются через клапан. Более современные модели опционально снабжаются и магнитными уловителями, которые позволяют удалять магнетит.

Всегда ли нужно применять гидрострелку?

Уже отмечалось, что в некоторых случаях использование данного устройства является обязательным. Но это касается только систем, в которых присутствуют нестандартные теплообменники или речь идет о сложных разветвленных контурах с многозадачными коллекторами и насосными группами. Но для чего нужна гидрострелка в системе отопления бытового назначения, в которой присутствует только котел, бойлер и циркуляционный насос? Риски создания температурного и гидродинамического дисбаланса в таких конфигурациях минимальны, а негативный фактор сглаживания рабочих параметров с большей вероятностью сократит производительность оборудования. Но и в таких случаях гидрострелка может себя оправдать как средство повышения надежности агрегатов и трубопровода в целом. Даже минимальное снижение перепадов давления в контурах увеличит моторесурс оборудования – соответственно, будет продлен его эксплуатационный срок. Иными словами, вопрос об использовании гидрострелки для бытовых нужд можно представить как выбор между экономической целесообразностью и энергетической эффективностью системы отопления.

Заключение

Гидравлические системы водоснабжения и отопления по мере технологического усложнения требуют подключения все новых устройств и конструкционных дополнений. Обычно это связано с различными средствами контроля и управления, которые делают сеть эргономичнее и функциональнее. В данном же случае речь может идти о безопасности и повышении надежности компонентов системы. При этом сама по себе интеграция гидравлического разделителя не доставляет больших хлопот. Стандартный монтаж гидрострелки в системе отопления своими руками выполняется за 30-40 минут, не требуя подключения специального инструмента. Кроме того, на базе устройства в полном комплекте дополнительно можно получить воздухоотводчик и средства очистки, что в любом случае избавит от необходимости их сторонней установки. В дальнейшем от пользователя потребуется периодически проверять целостность конструкции, ее герметичность и корректность работы в рамках общей ревизии отопительной системы.

Гидрострелка – когда нужно устанавливать гидроразделитель

Гидравлический разделитель чаще называют — гидрострелка. Он настолько прост, что с его применением не должно возникнуть никаких вопросов. Ответить, — зачем нужно такое устройство, — можно просто взглянув на него.

Гидрострелка представляет из себя не длинную трубу относительно большого диаметра, с отводами меньшего диаметра, она похожа на вытянутый бочонок.

Очевидно, гидроразделитель нужен для выравнивания давления во всех подключенных к нему трубопроводах. Действительно, если подключить к этому куску толстой трубы трубопроводы подачи и обратки, то давление в них сразу выровняется, ведь само гидравлическое сопротивление устройства не значительное, специалисты называют его «нулевым».


Но какая в этом практическая польза? В каких случаях нам понадобится выравнивать давление между подачей и обраткой?

Рассмотрим подробней, как применяется гидрострелка, и что нужно учесть в системе отопления, чтобы решить вопрос о необходимости применении. Но прежде нужно понять и другое – откуда вокруг такого простого устройства столько толкований и рекомендаций по его установке? А ноги растут из у.е., т.е. из $.

Откуда берутся сложности

Сама гидрострелка хоть и проста на вид, но не столь дешева. Не в гаражном, а в фирменном исполнении — 250$. А ее применение еще влечет и ее обвязку (фитинги, сливы, краны), что под 100$. А с установкой все это вместе уже целых 400 $. Действительно не дешевый получается кусок трубы в фирменном исполнении.

Но этого мало. Если простую систему, под соусом «установка полезнейшей гидрострелки», преобразовать в сложную, и напичкать автоматикой (примерно как на схеме ниже), т.е. вынести из под насоса котла 3 контура (бойлер, радиаторы, теплые полы) и обеспечить каждый своей насосной группой и подключить это все к фирменному коллектору с этим устройством, и установить контроллер автоматики, то все это вместе может потянуть на целых 2500$. Вот мы и добрались до золотого дна «установщиков радиаторов».

И за что же нужно выкинуть такую сумму? Оказывается, что не за что, так как в подавляющем большинстве случаев гидрострелка в системе отопления не нужна, и никакой особой роли не играет. Необходима она лишь в действительно сложных системах отопления, с множеством контуров отходящих от основной магистрали, обеспеченных собственными насосами.

Чтобы каждый контур не сильно влиял на соседний, параллельный ему, необходимо подровнять давление между магистралями подачи и обратки. Вот тогда и применяют гидростерлку и все необходимые для ее работы аксессуары.

Подробней, зачем нужен гидравлический разделитель и какая его роль рассмотрим на схемах.

Особенности применения гидрострелки

Рассмотрим схему отопления с несколькими насосами и с двумя котлами.

От подачи (красным) ответвляются контур радиаторов, контур теплых полов, контур водяного бойлера (теплоноситель отопления греет воду для бытовых нужд), может быть еще контур для отопления других удаленных помещений – этажей, оранжереи, гаража, сауны, другого дома…

Теперь видно, что насосы на этих контурах нужны разные. Длины этих контуров и их сопротивление разное…. Если включается мощный насос в одном контуре, то он изменит давление на границах параллельного контура, хотим мы этого или не хотим. Он может уменьшить количество проходящего теплоносителя по соседнему контуру, остановить там движение или вообще опрокинуть струю. Из этого положение нужно как то выходить, что и указано на следующей схеме.

Теперь подача и обратка соединены возле котла гидрострелкой. А это значит, что давление в них выровнялось, и влияние насосов в контурах на соседние контуры сошло на нет. Мы получили стабильную систему.

Понятно, что через гидрострелку между подачей и обраткой начнет циркулировать жидкость. Движется она от подачи на обратку, т.е. котел частично замыкается сам на себя. Не вредно ли это? А не может ли теплоноситель поменять направление движения в другую сторону?

Как работает система отопления с гидравлическим разделителем

Режим работы системы отопления с гидрострелкой, когда жидкость не движется между подачей и обраткой через гидрострелку в принципе невозможен. Это из разряда фантастики, так как не бывает абсолютно одинаковых давлений в контурах подачи и обратки.

Режим, когда жидкость движется из обратки в подачу, в принципе, возможен, если почему-то подобран слишком слабомощный котел, или насос контура котла, или если этот насос вышел из строя.

Тогда жидкость под воздействием насосов дополнительных контуров может циркулировать из обратки в подачу через гидрострелку. Это аварийный режим, он будет хорошо заметен по горячему котлу и холодным потребителям и должен быть устранен. Котел с таким режимом будет работать на максимуме температуры, а теплоноситель в контурах будет прохладным.

При этом разница температур между подачей и обраткой на котле будет весьма большой, во всяком случае, больше чем рекомендуют производители – «не более 20 градусов». Этот режим вредный для котла, он будет образовывать конденсат на камере сгорания или даже может привести к поломке теплообменника.

Режим, когда жидкость частично циркулирует через гидрострелку от подачи на обратку является нормальным (небольшое превышение расхода в контуре котла над сумой расходов потребителей).

При этом разница температур между подачей и обраткой на котле уменьшается, что нормально для его работы, и даже полезно во время запуска холодной системы. Важно лишь, чтобы этот нисходящий поток через гидравлический разделитель не оказался бы слишком большим, что возможно при абсолютно неграмотном монтаже системы или при поломке в контурах. Котел, работающий сам на себя, будет останавливаться слишком часто, что тоже нехорошо.

«Особенные свойства»

Гидрострелке приписывают «чудесные» свойства в виде:
— «повышение КПД котла»;
— «оптимизация работы насосов с повышением их долговечности»;
— «очистка системы от мусора»;
— «увеличение моторесурса всей системы»;
— «нормализация работы гидравлического оборудования»;
— «температурная оптимизация коллекторов, при интегральном подключении забора с улучшением всех связующих составляющих системы и встроенных контуров, для оптимального прогрева органики инфракрасным облучением»;
— «снятие порчи с жильцов», — и пр.
Все это являются или рекламной выдумкой, не имеющей ничего общего с реальностью, или тиражированием в свободной интерпретации ранее выдуманной нелепости. Следование некоторым утверждениям может нанести вред системе. Гидравлический разделитель нужен лишь для выравнивания давлений между подачей и обраткой в сложных системах.

Нужно ли устанавливать

Скорее всего, необходимости в установке гидрострелки нет. Ведь система не настолько сложная, чтобы один контур «забивал» другой?

Если есть обычный набор – котел, радиаторы, бойлер, — то разделитель не нужен . Если даже радиаторный контур обеспечен своим отдельным насосом то, когда периодически включается насос бойлера, радиаторный насос отключается автоматикой (приоритет бойлера) и конфликта этих насосов не происходит. А конфликт всего двух насосов (разница давлений и расходов), — полы и радиаторы — легко устраняется и без гидрострелки.

Как правило, подравнивать давление нужно если параллельно подключен более чем один котел (резервный не учитывается), или в системе имеются 4 и более насосов. Т.е. контуров много – 1 этаж, 2-й этаж, 3-й этаж, беседка, зимний сад, мастерская, сауна…., то с такой сложной системой придется раскошелится и на гидрострелку и связанное с ней оборудование.

В других случаях надобность в гидравлическом разделителе отсутствует. А подогрев обратки с целью оптимизации работы котла (разница не больше 20 градусов), особенно во время разогрева холодной системы, может выполнить и маленький байпас с краником между подачей и обраткой для возможности регулировки вручную, что составит «копейки» по сравнению с нагромождением не нужной гидрострелки….

Тепловые насосы воздух-вода: принципы работы

Последнее изменение: 14 декабря 2020 г.

Общая информация о тепловых насосах воздух-вода

Тепловые насосы «воздух-вода» могут обеспечить эффективное отопление и охлаждение вашего дома, особенно если вы живете в умеренном климате. После правильной установки тепловой насос "воздух-вода" может предложить дому от полутора до трех раз больше тепловой энергии, чем затрачиваемой им электроэнергии.Это может происходить из-за того, что тепловой насос передает тепло, а не преобразует его из какого-либо вида топлива, как это делают обычные системы внутреннего сжигания.

Хотя воздушные тепловые насосы используются в большинстве Соединенных Штатов и Скандинавских стран, они, как правило, не очень хорошо работают при отрицательных температурах. В климате с холодными зимними температурами тепловые насосы воздух-вода могут оказаться неэффективными для удовлетворения всех ваших потребностей в отоплении. Если вам нужно было установить систему газового отопления в качестве резервной, вы можете решить эту проблему.Однако тепловые насосы «воздух-вода», специально разработанные для холодного климата, начали давать многообещающие результаты.

Как работают тепловые насосы воздух-вода?

Полная и современная система теплового насоса обеспечивает эффективное энергосбережение и снижение выбросов углекислого газа. Производство тепла безопасно и экономично благодаря встроенному водонагревателю, погружному нагревателю, циркуляционному насосу и системе климат-контроля во внутреннем блоке. Тепло поступает извне через наружный блок, где хладагент циркулирует в замкнутой системе трубопроводов, передавая тепло от источника к внутреннему блоку.Критерии передачи тепла можно упростить следующим образом:

  1. Наружный блок забирает тепло из окружающего воздуха и передает его охлаждающей жидкости
  2. A Компрессор увеличивает температуру охлаждающей жидкости
  3. Хладагент передает тепло в резервный бак горячей воды через теплообменник
  4. Горячая вода циркулирует в радиаторах и кранах
  5. Холодная вода перекачивается обратно в резервуар
  6. Охлаждающая жидкость переходит из бака в наружный блок

Если выполнить описанный выше процесс в обратном порядке, хладагент в наружном блоке будет забирать тепло из воды и выделять его во внешнюю среду, таким образом, тепловой насос может охлаждать дом при необходимости.Узнайте больше о том, как работают воздушные тепловые насосы.

Водотрубный котел

- определение, компоненты, принцип работы и его типы

Водотрубные котлы в основном используются для выработки пара с высокой температурой, а также давлением. Внутренняя конструкция этого котла включает крошечный паровой барабан, трубки небольшой ширины. Компоненты этого котла генерируют пар большого объема для применения с большой мощностью. Эти котлы являются наиболее часто используемыми котлами, которые заменили несколько котлов, таких как дымовая труба, по некоторым причинам, например, вес этой трубы меньше, процесс производства пара более быстрый, индивидуальный дизайн, высокая эффективность.В более ранних водяных трубах единственный барабан состоял из коллекторов, соединенных короткими прямыми трубками и изогнутыми трубами. Горячие газы будут проходить по трубам за один раз. В этой статье обсуждается обзор водотрубного котла, компонентов , и его типов .

Что такое водотрубный котел?

Водотрубный котел можно определить как паровой котел, в котором поток воды в трубах, а также горячие газы окружают трубы.В отличие от жаротрубных котлов, в этом котле достигается высокое давление, а также могут быть достигнуты высокие характеристики пара. Это происходит из-за сконденсированного тангенциального давления на трубы, известного как кольцевое напряжение.


Водотрубный котел

Компоненты водотрубного котла

Водотрубный котел может быть построен с корпусом котла, горелкой, грязевым барабаном или грязевым кольцом, топкой, предохранительным клапаном, сетчатым фильтром, смотровым стеклом, обратным клапаном подачи, паровой запорный клапан, и т.д.

  • Корпус котла: Эта оболочка является внешней цилиндрической части контейнера под давлением.
  • Грязевой барабан: Это пространство цилиндрической формы у основания водного пространства. Примеси, такие как грязь, осадок и другие, будут собраны.
  • Сетчатый фильтр: Это тип устройства в качестве фильтра для удерживания твердых элементов, позволяющих подавать жидкость.
  • Смотровое стекло: Стеклянная трубка используется в паровых котлах для определения наблюдаемых признаков уровня воды в котлах.
  • Предохранительный клапан: Пружинный кран, который открывается, когда сила достигает места расположения клапана.Это можно использовать для остановки ненужной силы от конструкции котла.
  • Котел: Это окруженное пространство, предназначенное для сжигания топлива.
  • Кран для проверки подачи: Через этот кран протекает вода с большим усилием, которая просто попадает в бойлер и подает воду в бойлер водяного типа.
  • Steam-Stop Tap: Он регулирует подачу пара снаружи.
  • Горелка: Это один из типов устройств для подачи воздуха и топлива в котел с предпочтительной скоростью.Это самый важный аппарат для сжигания газа или масла.

Принцип работы водотрубного котла

Принцип работы водотрубного котла - термический сифон (циркуляция природной воды). В основном этот тип котла включает в себя два барабана: паровой, нижний или грязевой.

Схема водотрубного котла показана ниже, и эти два барабана связаны двумя трубками, такими как сливной стакан и стояк. Сначала вода подается в барабан парового типа с помощью водяного насоса.Всякий раз, когда топливо сгорает, образуются горячие газы, которые можно подавать в кожуховую часть котла. Горячие газы, выделяемые топливом, заменят тепло водой; вода превращается в пар. Поскольку температура воды увеличивается, концентрация повышается автоматически.

Понятно, что концентрация пара будет меньше, чем у воды. Таким образом, в паровом барабане вода, так же как и пар, разделяется, очевидно, из-за разницы в концентрации.Здесь пар будет перемещаться вверх из-за низкой концентрации, а вода будет двигаться вниз из-за высокой концентрации.

Поток горячей воды у основания парового барабана будет подаваться в барабан для бурового раствора через спускную трубу, а также для нагрева воды в барабане для бурового раствора. Всякий раз, когда охлаждающая вода подается в барабан парового типа из-за высокой концентрации холодной воды, она опускается в трубу с сливным стаканом рядом с барабаном для бурового раствора.

При передаче горячей воды из барабана бурового раствора в барабан парового типа с использованием стояков, это приводит к нормальной циркуляции воды в котле водотрубного типа.По мере того, как в бойлере генерируется дополнительный пар, усилие в барабане увеличивается, а подача воды в барабан уменьшается, что приводит к уменьшению потока пара. Таким же образом, когда скорость производства пара снижается, сила в водотрубном котле уменьшается, а подача воды в котел увеличивается, что имеет тенденцию к увеличению производительности. Таким образом, водотрубный котел регулирует производство пара.

Типы водотрубных котлов

К типам водотрубных котлов относятся следующие.

  • Простой вертикальный котел
  • Котел Стирлинга
  • Котлы Бэбкока и Уилкокса

1) Простой вертикальный котел

Это один из типов водотрубных котлов. В этом типе котла ось направления перпендикулярна положению. Основные компоненты этого котла включают зольную яму, решетку, контрольный кран подачи, пожарное отверстие, топку, поперечную коробку, ручное отверстие, плавкую пробку, водомер, цилиндрическую оболочку, паровую камеру, люк, манометр, кран остановки пара, предохранительный кран. , дымоход.

В этом типе котлов при использовании пожарного шланга топливо добавляется в колосниковую решетку, которая разрушается огнем, выделяя теплые газы. Зольник предназначен для сбора золы, которая превращается из топлива. Горячие газы сильно увеличиваются и передают свое тепло воде внутри поперечной коробки, а затем уходят через дымоход.

Простой вертикальный котел

Когда вода нагревается и выделяет пар в результате нагрева воды, он собирается в паровом пространстве котла. Пар собирается до тех пор, пока не будет преодолена гарантированная сила, и пар выйдет наружу, чтобы запустить двигатель или турбину.Эти котлы используются в паровых транспортных средствах, а также в мобильных машинах, таких как железнодорожный паровой двигатель, паровой трактор, паровые лопаты и паровые краны.

2) Котел Стирлинга

Котел Стирлинга - это водотрубный котел одного типа, используемый для выработки пара (50 000 кг пара / час и давление 60 кгс / см2) на большой площади стационарной установки. Этот тип котла состоит из 3-х паровых и 2-х буровых барабанов. Паровые барабаны расположены в верхней части котла, а барабаны для бурового раствора - на основании устройства.Паровые барабаны и буровые барабаны соединены между собой через ряды изогнутых труб.

Водотрубный котел Стирлинга

Когда трубы повернуты, механическое давление из-за удлинения труб во время нагрева не может влиять на систему. Два барабана, а также трубы изготовлены из стали, которая будет поддерживать всю систему.

Устройство котла Стирлинга огорожено кирпичной кладкой. Здесь расположение кирпичей позволит избежать рассеивания тепла в окружающую среду.

3) Котлы Бэбкока и Уилкокса

Это горизонтальный котел с прямыми трубами; у него есть паровой барабан, сделанный из стали.Два конца барабана связаны с серией из двух концевых коллекторов с короткими стояками. Они расположены под углом 15 ° к горизонтальной оси парового барабана. Расположение трубок способствует подаче воды, а уровень воды в барабане отображается индикатором уровня воды.

Котел Бэбкока и Уилкокса

Противопожарная дверца в водогрейном котле будет расположена внизу, и топливо будет подаваться через эту дверцу и горит в колосниковой решетке.Горящее топливо будет генерировать горячие газы, которые заставляются в решетке подавать вверх с помощью перегородок. Внизу водогрейного котла расположен грязеуловитель для удаления частиц грязи с помощью продувочного крана. Следовательно, непрерывная циркуляция воды от парового барабана к водяным трубам поддерживается конвективными потоками из-за разницы в концентрации, и это называется нормальной циркуляцией.

Итак, речь идет о конструкции водотрубного котла, принципе работы и его типах.Наконец, исходя из приведенной выше информации, мы можем сделать вывод, что все компоненты водотрубных котлов легко доступны для осмотра, ремонта и очистки. Но им нужна осторожная концентрация. Вот вам вопрос, в чем разница между жаротрубным котлом и водотрубным котлом ?

Подбор размера нового водонагревателя

Водонагреватель подходящего размера удовлетворит потребности вашего дома в горячей воде и будет работать более эффективно. Поэтому перед покупкой водонагревателя убедитесь, что он подходящего размера.

Здесь вы найдете информацию о том, как определить размеры этих систем:

  • Водонагреватели без резервуаров или по запросу
  • Солнечные водонагреватели
  • Накопительные и тепловые насосы (с резервуаром) водонагреватели.

Для определения размеров комбинированных систем водяного отопления и отопления помещений, в том числе некоторых систем с тепловыми насосами, безбаковых змеевиков и косвенных водонагревателей, обратитесь к квалифицированному подрядчику.

Если вы еще не решили, какой тип водонагревателя лучше всего подходит для вашего дома, узнайте больше о выборе нового водонагревателя.

Определение размеров водонагревателей без резервуаров или по запросу

Водонагреватели без резервуаров или по запросу рассчитаны на максимальное повышение температуры, возможное при заданном расходе. Следовательно, чтобы определить размер водонагревателя по запросу, вам необходимо определить скорость потока и повышение температуры, необходимое для его применения (весь дом или удаленное приложение, например, просто ванная) в вашем доме.

Во-первых, перечислите количество устройств горячего водоснабжения, которые вы планируете использовать одновременно. Затем сложите их скорости потока (галлонов в минуту).Это желаемый расход для водонагревателя по запросу. Например, предположим, что вы ожидаете одновременного использования крана горячей воды с расходом 0,75 галлона (2,84 литра) в минуту и ​​насадки для душа с расходом 2,5 галлона (9,46 литра) в минуту. Скорость потока через водонагреватель по запросу должна быть не менее 3,25 галлона (12,3 литра) в минуту. Для уменьшения расхода установите арматуру на слабый расход воды.

Чтобы определить повышение температуры, вычтите температуру поступающей воды из желаемой выходной температуры.Если вы не знаете иначе, предположите, что температура входящей воды составляет 50ºF (10ºC). В большинстве случаев вам нужно нагреть воду до 120ºF (49ºC). В этом примере вам понадобится водонагреватель по запросу, который повышает температуру на 70ºF (39ºC) для большинства применений. Для посудомоечных машин без внутреннего нагревателя и для других подобных целей вам может потребоваться вода, нагретая до 140ºF (60ºC). В этом случае вам потребуется повышение температуры на 90ºF (50ºC).

Водонагреватели, пользующиеся наибольшим спросом, рассчитаны на различные температуры на входе.Как правило, повышение температуры воды на 70 ° F (39 ° C) возможно при расходе 5 галлонов в минуту через газовые водонагреватели и 2 галлона в минуту через электрические. Более высокая скорость потока или более низкая температура на входе иногда могут снизить температуру воды в самом дальнем кране. Некоторые типы безрезервуарных водонагревателей имеют термостатическое управление; они могут изменять свою температуру на выходе в зависимости от расхода воды и температуры на входе.

Расчет солнечной водонагревательной системы

Определение размера солнечной водонагревательной системы в основном включает определение общей площади коллектора и объема хранилища, которые вам понадобятся для удовлетворения 90–100% потребностей вашего домохозяйства в горячей воде в летний период.Подрядчики солнечной системы используют рабочие листы и компьютерные программы для определения системных требований и размеров коллектора.

Коллекторная площадь

Подрядчики обычно следуют нормативам примерно 20 квадратных футов (2 квадратных метра) площади коллекторов для каждого из первых двух членов семьи. На каждого дополнительного человека добавляйте 8 квадратных футов (0,7 квадратных метра), если вы живете в районе Солнечного пояса США, или 12–14 квадратных футов, если вы живете на севере Соединенных Штатов.

Объем хранения

Небольшого резервуара (от 50 до 60 галлонов) обычно достаточно для одного-двух-трех человек.Средний резервуар (80 галлонов) подходит для трех-четырех человек. Большой резервуар подходит для четырех-шести человек.

Для активных систем размер солнечного резервуара для хранения увеличивается с размером коллектора - обычно 1,5 галлона на квадратный фут коллектора. Это помогает предотвратить перегрев системы при низкой потребности в горячей воде. В очень теплом солнечном климате некоторые эксперты предлагают увеличить это соотношение до 2 галлонов хранилища на 1 квадратный фут площади коллектора.

Другие расчеты

Дополнительные расчеты, связанные с определением размеров вашей солнечной системы водяного отопления, включают оценку солнечного ресурса вашей строительной площадки и определение правильной ориентации и наклона солнечного коллектора. Посетите страницу солнечных водонагревателей, чтобы узнать больше об этих расчетах.

Определение размеров водонагревателей с накопительным и тепловым насосом (с баком)

Для правильного определения размеров накопительного водонагревателя для вашего дома, включая водонагреватель с тепловым насосом с баком, используйте номинал первого часа водонагревателя.Рейтинг за первый час - это количество галлонов горячей воды, которое водонагреватель может подавать в час (начиная с резервуара, полного горячей воды). Это зависит от емкости бака, источника тепла (горелка или элемент) и размера горелки или элемента.

На этикетке EnergyGuide рейтинг первого часа указан в верхнем левом углу как «Производительность (оценка за первый час)». Федеральная торговая комиссия требует наличия маркировки EnergyGuide на всех новых обычных водонагревателях, но не на водонагревателях с тепловым насосом.В документации по продукту от производителя также может быть указана оценка за первый час. Ищите модели водонагревателей с рейтингом в первый час, который соответствует в пределах 1 или 2 галлона вашей потребности в час пик - дневной пиковой потребности в горячей воде для вашего дома за 1 час.

Чтобы оценить свою потребность в час пик:

  • Определите, в какое время дня (утро, полдень, вечер) вы используете больше всего горячей воды в своем доме. Помните о количестве людей, живущих в вашем доме.
  • Используйте таблицу ниже, чтобы оценить максимальное использование горячей воды в течение этого одного часа дня - это ваша потребность в час пик.Примечание: таблица не оценивает общее ежедневное потребление горячей воды.

Пример рабочего листа показывает общую потребность в 36 галлонов в час пик. Следовательно, этому домашнему хозяйству потребуется модель водонагревателя с мощностью от 34 до 38 галлонов в первый час.

Рабочий лист для оценки потребности в часы пик / первого часа * 902 903 9025 9025 9025 9025 9025 9025 =
Использование Среднее количество галлонов горячей воды на одно использование Время использования в течение 1 часа Галлонов, использованных за 1 час
Душ 10 × =
Бритье (.05 галлонов в минуту) 2 × =
Мытье посуды вручную или приготовление пищи (2 галлона в минуту) 4 × = = Автоматическая посудомоечная машина 6 × =
Стиральная машина 7 × =

ПРИМЕР 902 9025 9025 2 9025 2 9025 2 9025 2 9025
3 душа 10 × 3 = 30 = 2
1 мытье посуды вручную 4 × 1 = 4
Пиковая нагрузка в час = 36

На основе информации из Федеральной программы управления энергопотреблением.
* Приведенная выше таблица основана на стандартном использовании без каких-либо мер по экономии воды.

Общие сведения о водометной силовой установке - принцип работы, конструкция и преимущества

Суда представляют собой огромные конструкции, весящие от 100000 до 500000 тонн. Тем не менее, они легко перемещаются через океаны Земли.

На другом краю спектра размеров судов малые рыболовные траулеры и прогулочные яхты весят чуть более 10 000 тонн. Обычно они движутся вдоль береговой линии на очень высоких скоростях.

Так как же такие разные суда и лодки перемещаются по воде?

Вот где на сцену выходит морская силовая установка.

На судах разных классов используются различные двигательные установки, в которых используется несколько методов выработки энергии. Раньше суда использовали ископаемое топливо, такое как уголь, для работы больших двигателей, приводящих в действие гребные винты.

Более поздние модели работали с поршневыми двигателями и судовыми дизельными двигателями, которые были более эффективными. В настоящее время ядерная энергия также используется для питания военных кораблей, но она слишком дорога и опасна для использования в секторе коммерческого судоходства.

Разве не было бы удобно, если бы некоторая форма энергии могла быть произведена с использованием легкодоступного товара, который не создает токсичных продуктов?

Здесь на сцену выходит водометный движитель.

Вода - самый богатый ресурс на земле, почти 75% земли покрыто водоемами. Кроме того, при использовании в качестве единственного компонента двигателя не образуются вредные побочные продукты, и весь процесс является экологически чистым.

В этой статье мы рассмотрим водометный движитель, принцип его работы и преимущества, которые он дает.

Обычные судовые двигательные установки

Пропульсивная установка относится к механике, стоящей за созданием тяги и силы, которые могут использоваться для перемещения тела его собственной силой. Требуемая мощность обычно создается двумя или более судовыми дизельными двигателями, которые работают в двух- или четырехтактном режиме.

Эти двигатели имеют несколько поршневых цилиндров, которые создают вращательное движение за счет сгорания топлива при температуре воспламенения.Вращательное движение используется для вращения коленчатого вала, который соединен с морским гребным валом, ведущим к гребным винтам.

Гребные винты имеют гидродинамическую форму, состоящую из трех или более лопастей, которые заставляют воду за кораблем двигаться вперед. Двигатели размещены на прочных амортизирующих платформах, способных перенаправлять колебательные движения на большую площадь корпуса.

Для изменения направления используются рули направления, которые направляют поступающую массу жидкости от гребных винтов.В более новых конструкциях азиподов рули направления интегрированы в гребные винты, в результате чего получается компактная система, которая может вращаться в большинстве направлений для изменения траектории движения судна.

Из приведенного выше описания можно выделить несколько проблем. Основным недостатком этой традиционной системы является зависимость от большого количества компонентов, которые нелегко заменить.

Например, если судовой гребной вал требует ремонта, гребные винты и весь вал в сборе должны быть удалены с корабля, что требует больших затрат времени и труда.

Более простая конструкция позволит выполнить ремонт быстрее, поскольку различные компоненты станут более доступными.

Водометная силовая установка имеет это преимущество, поскольку она встроена в компактную систему, которую можно разбирать, не разбирая большую часть корабля.

Теперь, когда у нас есть правильное понимание метода, в котором работает обычная силовая установка, мы можем лучше понять водоструйные системы и преимущества, которыми они обладают.

Водометный движитель

Использование воды в качестве источника энергии устраняет ряд проблем, возникающих при использовании традиционных методов движения. Он быстрый, тихий и очень экологичный.

Тем не менее, водометные двигательные установки в настоящее время не могут использоваться для больших судов, таких как танкеры, грузовые танкеры или военные корабли. Он больше подходит для питания небольших судов береговой охраны и военно-морских сил, траулеров, буксиров и личных судов.

Идея использования воды в качестве источника энергии была впервые рассмотрена еще в 1661 году Тугудом и Хейсом, которые предположили, что центральный водный канал может быть использован для создания движения.Идея претерпела несколько итераций, прежде чем была широко принята и интегрирована в коммерческие суда.

Несколько коммерческих предприятий проектируют, конструируют и устанавливают водоструйные системы. Основное различие между этими компаниями заключается в компонентах установки, степени перемещения, конструкции рабочих компонентов и выборе материала.

Вкратце, водометные системы размещаются на корме судна, у ватерлинии. Вода всасывается и обрабатывается внутри системы, чтобы выйти из самого заднего сопла с высокой скоростью, которая продвигает судно вперед.

В следующем разделе мы проанализируем, как работает эта система, и физику, лежащую в основе водометного движения.

Принцип работы, механизм и компоненты

Водоструйная система работает по принципу третьего закона Ньютона, согласно которому каждое действие имеет равную и противоположную реакцию.

Сила, возникающая из-за быстрого выброса воды из кормового сопла водоструйной системы, создает силу реакции, которая толкает судно вперед.

Вода подается непосредственно в основное оборудование через всасывающий канал, расположенный на нижней стороне резервуара.

На большинстве судов используется только один канал, хотя большее количество каналов может увеличить генерируемую мощность, которая требуется на больших судах. Жидкость, проходящая через входное отверстие, направляется через главный блок обработки системы.

В случае блокировки из-за мусора возле входного отверстия, судно может быть остановлено до тех пор, пока мусор не будет очищен. Присутствуют и другие механизмы, которые могут промывать впускное отверстие обратным потоком, чтобы удалить мусор.

Входящая вода представляет собой жидкость с относительно низким энергопотреблением, поскольку перед всасыванием она находится в состоянии покоя. Однако для создания достаточной тяги его необходимо преобразовать в высокоэнергетическую жидкость. Это достигается за счет создания элемента турбулентности с помощью лопастей. Лопасти приводятся в действие с помощью крыльчатки и статора.

Из-за механических реакций жидкости, с помощью этой турбулентности создается достаточное давление, которое затем выбрасывается в виде струи высокого давления из сопла.Рабочее колесо представляет собой вал, приводимый в движение бортовым двигателем. Он соединен со статором, который вращает лопасти.

Чтобы понять расположение крыльчатки и статора, его в принципе можно сравнить с двигателем самолета, который быстро увеличивает скорость на выходе воздуха, поступающего в турбину. Вал крыльчатки вращается главным приводным валом, соединенным с двигателем, и соединяется с помощью усиленных подшипников и соединителей.

Сопло расположено в задней части агрегата и направляет жидкость, покидающую систему.Он управляется поворотной системой, которая соединена с рулевым колесом на мостике судна.

На большинстве судов поворотное движение составляет от 150 ° до 180 °. Существует важный компонент, известный как задний дефлектор, который помогает судну двигаться задним ходом или поворачивать задним ходом.

Дефлектор спроектирован с использованием гидродинамической формы, которая может плавно перенаправлять поток в противоположном направлении выброса. Он надевается на горловину сопла и может опускаться или подниматься в зависимости от требуемого маневра рулевого управления.

Питание подвижных компонентов агрегата осуществляется от двух основных источников -

  • бортовой электродвигатель вала крыльчатки, а
  • гидравлика для работы дефлектора.

Гидравлика, как правило, основана на масле и хранится в корпусе судна, чтобы предотвратить любую форму загрязнения в случае разлива нефти.

Для доступа к различным компонентам судна по всей длине устройства предусмотрено несколько панелей доступа.Однако необходимо соблюдать осторожность при открытии системы, и весь блок должен быть выключен и полностью остановлен.

Из-за сильных вибрационных ударов и сил, действующих на двигательную установку, установка устанавливается на специальные конструкции, которые могут перенаправлять и поглощать выходные силы. Сила перенаправляется на большую площадь корпуса, так что ее можно безопасно рассредоточить без создания опасных точечных нагрузок.

Как эксплуатируются водоструйные машины?

Водометные системы чрезвычайно точны и точны, когда дело касается маневренности и рулевого управления.Это связано с невероятно широким диапазоном движения, обеспечиваемым соплом.

Основные органы управления, доступные офицеру, отвечающему за рулевое управление, включают рычаг дросселирования, рулевое колесо и рычаг для опускания или подъема заднего дефлектора. Мы рассмотрим некоторые основные операции рулевого управления и то, как водоструйная технология позволяет это сделать.

Для ускорения в прямом направлении рычаг дросселирования постепенно увеличивается, при этом дефлектор находится в поднятом положении.В этом состоянии тяга, создаваемая жидкостью, выходящей из сопла, направлена ​​в кормовом направлении, таким образом продвигая судно вперед. Регулируя дроссельный рычаг, можно изменять скорость сосуда по мере того, как жидкость выходит с более высокой скоростью.

При поворотах рулевое колесо используется вместе с дроссельной заслонкой. Направление регулируется колесом, а скорость поворота регулируется. Для получения крутых поворотов требуется высокий газ и резкое вращение колеса.В зависимости от количества агрегатов и мощности, вырабатываемой каждым агрегатом, скорость поворота может варьироваться в зависимости от размера судна и погодных условий.

Наконец, для заднего хода задний дефлектор опускается, а дроссельная заслонка увеличивается. При увеличении дроссельной заслонки водяные струи, выходящие из сопла, перенаправляются вниз и в обратном направлении с использованием гидродинамической формы дефлектора. Это заставляет судно двигаться в обратном направлении.

Для поворота при движении задним ходом колесо используется для изменения направления струи воды, выходящей из дефлектора.Во время рулевого управления следует помнить, что лук всегда указывает в том направлении, в котором вращалось рулевое колесо. Это особенно помогает при движении задним ходом, поскольку в этой ситуации правила поворота меняются.

Количество используемых агрегатов может существенно повлиять на эффективность и эффективность водоструйной системы. Хотя использование единой системы является обычным явлением, предпочтительна компоновка двойной системы. Это потому, что он обеспечивает более высокую степень контроля.

Например, чтобы удерживать судно в неподвижном состоянии, можно использовать комбинацию прямого и обратного режимов. Дефлектор частично опускается, так что половина тяги может пройти, в то время как оставшаяся половина ударяется о дефлектор и обеспечивает обратную тягу. В этой ситуации рулевое управление остается активным.

Вращение колеса позволяет судну совершить поворот с радиусом поворота, близким к нулю, то есть судно выполняет поворот относительно своего текущего положения. Достижения в области водоструйных технологий позволили даже одиночным системам выполнять этот маневр.

Точно так же судно может двигаться в поперечном направлении без какого-либо поступательного движения, используя двойные устройства. Это достигается за счет использования отдельных форсунок в разных направлениях для поддержания устойчивости судна. Если с устройством не обращаться должным образом, сосуд может сильно раскачиваться, что приведет к параметрическому резонансу и возможному повреждению сосуда. Это также может привести к повреждению док-станции при столкновении.

Интересно отметить, что на момент установки водоструйные установки могут быть трех основных разновидностей -

  • автономный блок,
  • раздельный канал и сопло,
  • или отдельный воздуховод.

Предпочтительным металлом для конструкции сопла является сталь, в то время как для воздуховода используются композитные материалы или сталь. Наличие полностью автономного устройства позволяет легко установить, поскольку всю систему просто необходимо подключить в сухой док.

Преимущества и недостатки

Водометная силовая установка имеет ряд преимуществ, которые делают ее привлекательным выбором при выборе силовых установок. Скорость судна очень важна, когда речь идет о малых судах, и лодки с водометными двигателями могут развивать скорость до 40 узлов (75 км / ч) даже в плохих условиях.Это сопоставимо и часто превышает обычные отраслевые стандарты.

Как правило, для достижения высоких скоростей лопасти обычных гребных винтов должны вращаться на очень высоких оборотах для создания достаточной тяги. Однако это приводит к разнице динамического давления между окружающей средой и краями вращающихся лопастей гребного винта. Это вызывает разрушение кромки из-за явления, известного как кавитация.

Кавитация возникает из-за воды, которая быстро испаряется возле поверхности лопасти, что приводит к образованию микропузырьков, которые повреждают край лопасти гребного винта.Этот эффект может быстро изнашиваться по металлу и заставлять сосуд двигаться в непредсказуемых направлениях.

Хотя в водоструйных системах также используются гидродинамические лопасти, разница в динамическом давлении между внутренним механизмом и окружающей жидкостью меньше. Таким образом, эффекты кавитации значительно уменьшаются. Это увеличивает срок службы системы.

Водоструйная система очень компактна и способна производить значительную мощность в пределах небольшого устройства.Это делает его хорошим выбором для судов с ограниченным пространством.

Лопасти воздушного винта закрыты кожухом, предотвращающим случайный контакт с высокоскоростными лопастями. Таким образом, это безопаснее, чем обычные лезвия без кожуха. Еще одно преимущество использования водяных струй заключается в том, что нет необходимости погружать весь узел в воду.

Для того, чтобы обычные системы были эффективными, вся лопасть и вал в сборе должны быть погружены в воду, тогда как в водоструйных системах необходимо погружать только входное отверстие.

Водометный движитель также легче маневрировать, так как рулевое управление практически мгновенное. Это происходит из-за немедленной реакции гидравлических систем, поворачивающих выпускное сопло.

В отличие от обычных судов, которым требуется больший радиус поворота, суда с водометной тягой могут совершать полный оборот на 360⁰, оставаясь в фиксированном положении. Кроме того, повороты можно выполнять гораздо быстрее, просто увеличив дроссель, обеспечивающий водометную струю. Таким образом, рулевое управление и навигация стали значительно быстрее и эффективнее.

Еще одно преимущество водоструйных систем - отсутствие коробки передач. Хотя это обеспечивает более высокий уровень контроля в стандартных силовых установках, в этом нет необходимости, когда речь идет о водометных системах. Это связано с тем, что используется только один режим передачи, и нет необходимости изменять крутящий момент любого компонента вращения. Единственный вращающийся компонент - это крыльчатка, которая соединена с основной вращающейся муфтой. Таким образом, в водоструйных системах требуется обслуживание и ремонт меньших компонентов.

Наконец, с военной точки зрения, водометные двигатели не производят такого большого шума, как обычные двигатели. Это приводит к снижению физического шума и сигнатуры SONAR. Это имеет огромное применение на судах военного назначения, которые могут двигаться с высокой скоростью, не будучи легко обнаруженными SONAR и другими системами. Частично это происходит из-за закрытой конструкции сборки, которая перенаправляет и перераспределяет шум.

Основным недостатком водоструйных систем является высокая начальная стоимость, которую они представляют.В отличие от стандартных силовых установок, компоненты и оборудование, связанные с этой технологией, все еще слишком дороги, чтобы их можно было интегрировать во все суда. Кроме того, стоимость установки и обслуживания может быть высокой из-за специализированного характера процесса. Таким образом, большинство операторов и владельцев лодок предпочитают более дешевые альтернативы.

Еще одна проблема, с которой сталкиваются водоструйные системы, заключается в том, что они могут использоваться только на малых и средних судах. Это связано с тем, что количество тяги, создаваемой оборудованием стандартных размеров, может обеспечить достаточную тягу только для судов таких размеров.Более крупные суда также потребуют пропорционально большего размера силовых установок.

Дело не в том, что этого нельзя достичь в ближайшем будущем; выполнение такого типа производства просто слишком дорого. Кроме того, для изготовления компонентов, сопоставимых по размеру с обычными гребными винтами, требуется специализированное оборудование, которое все еще исследуется и разрабатывается коммерческими организациями. В ближайшем будущем можно ожидать постепенного увеличения количества судов с водометными установками за счет снижения производственных затрат.

Отказ от ответственности: Мнения авторов, выраженные в этой статье, не обязательно отражают точку зрения Marine Insight. Данные и диаграммы, если они используются в статье, были получены из доступной информации и не были подтверждены каким-либо установленным законом органом. Автор и компания «Марин Инсайт» не утверждают, что они точны, и не принимают на себя никакой ответственности за них. Взгляды представляют собой только мнения и не представляют собой каких-либо руководящих принципов или рекомендаций относительно какого-либо курса действий, которым должен следовать читатель.

Данная статья или изображения не могут быть воспроизведены, скопированы, переданы или использованы в любой форме без разрешения автора и Marine Insight.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *