Гидрострелка. Принцип работы, назначение и расчеты.
Полный перечень информации о гидрострелках
Как я Вам завидую, что Вы попали сюда и читаете эту статью. В интернете, я не нашел подробного объяснения гидрострелкам и прочим гидравлическим разделителям.
Поэтому решил проделать свое, расследование по принципам работы гидравлического разделителя. И развеять глупые доводы и расчеты по гидрострелкам.
Видео о назначение гидрострелки
Подробнее о программе
Видео: Тройниковая гидрострелка — расчет диаметров/расходов гидрострелки
Купить Программу
Это полный перечень информации о том, как понять работу гидрострелки и сделать расчет. Также я Вам расскажу, как понять раскрученную формулу по расчету гидрострелки и Вы поймете насколько можно откланиться от расчетов, чтобы понять эффективность гидрострелки. Решим задачку из реального примера. Рассмотрим физические законы применимые для гидрострелок.
В этой статье Вы узнаете:
-Какими бывают гидрострелки.
-Схема подключения гидрострелки.
-Получение заданной температуры от гидрострелки.
-Как сделать гидрострелку своими руками.
-Как можно сделать гидрострелку дешевле из подручных средств.
-Все что нужно знать о гидрострелках и правильно их использовать.
-Универсальный подбор и расчет гидрострелок.
-Нестандартные решения применений гидрострелок.
Данная статья не является плагиатом по копированию чужих расчетов, и чужих рекомендаций!!!
Данную статью написал специалист в области систем водоснабжения и отопления.
И так приступим!!! Объясняю качественно и на простом языке, для чайников.
Чтобы понять, как работает гидрострелка, мы затронем гидравлику и теплотехнику. С помощью гидравлики мы поймем, как движется вода в гидрострелке. А с помощью теплотехники, мы поймем, как проходит и распределяется нагретая вода.
Я как гидравлик, предлагаю рассматривать любую систему отопления через много связующие трубки способные пропускать определенный расход воды внутри себя. Например, в этой трубе — идет такой-то расход в другой трубе — другой расход. Или в этом кольце (контуре) — идет один расход в другом кольце — производится другой расход.
Напутствие будущим специалистам
Для того, чтобы правильно считать систему отопления, необходимо систему отопления рассматривать как систему из труб образующие кольца в которой происходит, какой-либо расход. По расходу можно будет вычислять диаметр трубопровода, а также расход нам дает точный перевод, сколько требуется передать тепла по трубе теплоносителем. Также понадобиться понимать разницу напоров на подающем и обратном трубопроводе. Об этом как-нибудь в других статьях напишу, по качественному расчету схем систем отопления.
О формах гидрострелки:
В разрезе:
Как видите ничего сложного внутри. Существуют, конечно, всякие модификации еще и с фильтрами. Может в будущем какой-нибудь дядя Ваня и придумает более сложные структуру, а пока будем изучать такие гидрострелки. По принципу работы круглые гидрострелки от профильной гидрострелки практически не отличаются. Прямоугольная (профильная) гидрострелка, больше красивая, чем лучше работающая. С точки зрения гидравлики, лучше круглая гидрострелка. А профильная гидрострелка скорее уменьшает расположение в пространстве и увеличивает емкость гидрострелки. Но все это не влияет на параметры гидрострелок.
Гидрострелка — служит для гидравлического разделения потоков. То есть гидравлический разделитель является неким каналом между контурами и делает контура динамически независимыми при передачи движения теплоностителя. Но при этом хорошо передает тепло от одного контура другому. Поэтому официальное название гидрострелки: Гидравлический разделитель.
Назначение гидрострелки для систем отопления:
Первое назначение. Получить при малом расходе теплоносителя — большой расход во втором искусственно-созданном контуре. То есть, например, у Вас имеется котел с расходом 40 литров в минуту, а система отопления получилась в два-три раза больше по расходу — это к примеру, расход = 120 литров в минуту. Первым контуром будет являться контур котла, а вторым контуром будет — система развязки отопления. Экономически не целесообразно разгонять контур котла — до расхода больше чем это было предусмотрено производителем котла. Иначе увеличится гидравлическое сопротивление, которое либо не даст необходимый расход, либо увеличит нагрузку на движение жидкости, что приведет — к дополнительным расходом насоса на электроэнергию.
Второе назначение. Исключить гидродинамическое влияние, на включение и отключение определенных контуров систем отопления на общий гидродинамический баланс всей системы отопления. Например, если у Вас имеются теплые полы, радиаторное отопление и контур горячего водоснабжения (бойлер косвенного нагрева), то имеет смысл разделить эти потоки на отдельные контура. Чтобы они друг на друга не влияли. Схемы рассмотрим ниже.
Гидрострелка является связующим звеном двух отдельных контуров по передаче тепла и полностью исключает динамическое влияние двух контуров между собой.
Нет динамического или гидродинамического влияния в гидрострелке между контурами — это когда — движение (скорость и расход) теплоносителя в гидрострелке не передается от одного контура к другому. Имеется ввиду: Влияние толкательной силы движущегося теплоносителя не передается от контура к контуру.
Смотри изображение простого примера. Далее будут схемы сложнее.
Это упрощенная схема, предназначена понять суть работы гидрострелки. Насосы, которых могут или должны быть установлены на обратный остывший трубопровод, для увеличения их срока службы. Впрочем, существуют факторы, которые намеренно вынуждают ставить насосы на подающий горячий трубопровод. С точки зрения гидравлики, то лучше ставить насос на подающем трубопроводе, так как горячая жидкость обладает минимальной вязкостью, что увеличивает скорость потока теплоносителя через насос. Об этом как-нибудь напишу.
Насос Н1 создает расход в первом контуре равный Q1. Наос Н2 создает расход во втором контуре равный Q2.
Принцип работы
Насос Н1 создает циркуляцию теплоносителя через гидрострелку по первому контуру. Насос Н2 создает циркуляцию теплоносителя через гидрострелку по второму контуру. Тем самым происходит перемешивание теплоносителя в гидрострелке. Но если расход Q1=Q2, то происходит взаимное проникновение теплоносителя из контура в контур, тем самым как бы создавая один общий контур. В этом случае вертикальное движение в гидрострелке не происходит или это движение стремится к нулю. В случаях, когда Q1>Q2, движение теплоносителя в гидрострелке происходит сверху в низ. В случаях, когда Q1<Q2, движение теплоносителя в гидрострелке происходит снизу вверх.
При расчете гидрострелки, очень важно получить очень медленное вертикальное движение в гидрострелке. Экономический фактор указывает на скорость не более 0,1 метр в секунду, для первых двух причин (смотри ниже).
Почему нужная маленькая вертикальная скорость в гидрострелке?
Первая, основная причина маленькой скорости — это дать возможность осесть (упасть вниз) плавающему мусору (крошки песка, шлама) в системе отопления. То есть со временем некоторые крошки постепенно оседают в гидрострелке. Гидрострелка еще может служить как накопителем шлама в системе отопления.
Вторая причина — это возможность создать естественную конвекции теплоносителя в гидрострелке. То есть дать возможность холодному теплоносителю уходить вниз, а горячему устремляться вверх. Это нужно для того, чтобы использовать гидрострелку как возможность получения из температурного градиента гидрострелки, необходимый температурный напор. Например, для теплого пола можно получить второстепенный контур отопления с пониженной температурой теплоносителя. Также для бойлера косвенного нагрева можно получить более высокую температуру, которая способна будет перехватить максимальный температурный напор, чтобы быстрее нагреть воду для горячего потребления.
Третья причина — это уменьшить гидравлическое сопротивление в гидрострелке. Оно в принципе и так уменьшено, почти до нуля, но если опустить две первые причины, можно сделать гидрострелку как смесительный узел. То есть уменьшить диаметр гидрострелки и увеличить вертикальную скорость гидрострелки, сделать более — повышенную. Этот метод позволяет сэкономить на материалах и может быть использован в тех случаях, когда не нужен температурный градиент и получить всего один контур отопления. Данный метод существенно экономит средства на материалах. Ниже представлю схему.
Четвертая причина — это выделить из теплоносителя микроскопические пузырьки воздуха и выпустить их через автовоздушник.
В каких случаях становятся нужна гидрострелка?
Опишу приблизительно, для чайников. Обычно, гидрострелка стоит в доме, площадь которого превышает 200 квадратных метров. Там где имеется сложная система отопления. Имеется в виду, что распределение теплоносителя делится на множество контуров отопления. Данные контура, которых следует делать динамически независимыми от общей системы отопления. Система отопления с гидрострелкой становится идиально стабильной системой отопления, в которой тепло распространяется по дому в точных выверенных пропорциях. В-которых отклонение пропорций в передаче тепла — исключено!
Может ли гидрострелка стоять под углом 90 градусов к горизонту?
Если по-простому, то — может! Ведь правильно заданный вопрос половина ответа! Если Вы опускаете две первых причины (описанных выше), то смело можно вращать ее как хотите. Если необходимо накопить шлам(грязь) и выпускать воздух в автоматическом режиме, то необходимо ставить как положено. А также если необходимо разделить контура по температурным показателям.
Расчет гидрострелки
В интернете гуляет очень раскрученный расчет по расчету гидрострелок, но не объясняется принцип каждой переменной цифры. Откуда взялась эта формула? Нет доказательств данной формулы! Мне как математику происхождение формулы очень волнует…
И я Вам проясню все детали…
В особенности самый простой метод это:
Метод трех диаметров и метод чередующихся патрубков
Я Вам расскажу, чем отличаются эти два вида гидрострелок, и который лучше. И стоит ли прибегать к какому-либо варианту или все равно. Об этом ниже.
И так разбираем по кусочкам эту формулу:
Цифра (1000) — это перевод количество метров в миллиметры. 1 метр = 1000 мм.
[ 3 • d ] — это экономический показатель найденный опытным путем. (Этот показатель для чайников, кому лень считать). Ниже предоставлю расчет по всем диаметрам.
d — Диаметр патрубка (мм).
P — Мощность котла (Дж), можно перевести в Ватты(Вт).
W — Максимальная вертикальная скорость движения теплоносителя в гидрострелке (м/с).
π — Константа, отношение длины окружности к диаметру этой окружности = 3,14
C — Теплоемкость теплоносителя. (Вода = 4,183 кДж/(кг•°С) ). Можно выразить: Вт/(кг•°С).
ΔT — Разница темеператур = ( t1-t2 ), между верхней и нижней точек подачи тепла от котла. Фактически это разница температур между подающим и обратным трубопроводом котла.
А теперь по порядку разбирая все нюансы, влияющие на диаметр гидрострелки…
Для того, чтобы вычислить диаметр гидрострелки, необходимо знать:
2. Расход второго контура
3. Максимально-возможная вертикальная скорость теплоносителя в гидрострелке.
Для примера возьмем это изображение:
Расходом первого контура будет являться максимальный расход выдаваемый насосом Н1. Примем за 40 литров в минуту.
Запоминайте в решение пригодиться.
Расходом второго контура будет являться максимальный расход выдавемый насосом Н2. Примем за 120 литров в минуту.
Максимально-возможная вертикальная скорость теплоносителя в гидрострелке, будет являться скорость 0,1 м/с.
Для вычисления диаметра вспомним эти формулы:
π-3,14-константа — отношение длины окружности к ее диаметру.
r-Радиус окружности, равный половине диаметра
Q-расход воды м3/с
D-Внутренний диаметр трубы (м).
V — Скорость потока теплоносителя. Вообще — средняя скорость, кто знает гидравлику. (м/с).
Отсюда формула диаметра:
Чтобы соблюсти скорость в гидрострелке просто вставляем в формулу V = 0,1 м/с
Что касается расхода в гидрострелке, он равен:
Q = Q1-Q2 = 40-120 = -80 литр/мин.
Избавляемся от минуса! Он нам не нужен. И того Q=80л/мин.
Переводим: 80 л/мин = 0,001333 м3/сек.
Ну как Вам расчет? Мы нашли диаметр гидрострелки, ни прибегая к температурным и тепловым значениям, нам даже не нужно знать мощность котла и температурные перепады! Достаточно знать только расходы контуров.
А теперь попытаемся понять, как пришли к расчетам такой формулы:
Рассмотрим формулу нахождения мощности котла:
Данные расчеты по этой формуле производились здесь: Расчеты теплопотерь водяного контура.
ΔT = ( t1-t2 ), где t1 — температура подающего теплоносителя. t2 — температура возвращаемого теплоносителя.
С — Теплоемкость теплоносителя.
Вставляя в формулу получаем:
ΔT и С по правилам математики сокращаются или взаимно уничтожаются, так как делятся друг на друга (ΔT/ ΔT, С/ С). Остается Q — расход.
Можно не указывать коэффициент 1000 — это перевод метра в миллиметры.
В итоге мы пришли к этой формуле [ V=W ]:
Также на некоторых сайтах гуляет такая формула:
G — Расход (М3/час)
W — Вертикальная скорость теплоносителя в гидрострелке (м/сек.)
π — Константа, отношение длины окружности к диаметру этой окружности = 3,14
Цифра (1000) — это перевод количество метров в миллиметры. 1 метр = 1000 мм.
[ 3 • d ] — это экономический показатель найденный опытным путем. (Этот показатель для чайников, кому лень считать). Ниже предоставлю расчет по всем диаметрам.
Цифра (3600) — это перевод скорости (м/с) количества секунд в часы. 1 час = 3600 секунд. Так как расход указан в (м3/час).
Теперь рассмотрим, как нашли цифру 18,8
С формулой разобрались движемся дальше…
Объем гидрострелки?
Влияет ли объем гидрострелки на качество работы системы отопления?
— Конечно, влияет и чем оно больше, тем лучше. Но для чего лучше?
— Для того, чтобы уровнять температурные скачки для системы отопления!
Эффективным объемом для уравнивания температурных скачков будет объем равный 100-300 литров. В особенности в той системе отопления, где имеется твердотопливный котел. Твердотопливный котел, к сожалению, может выдавать очень не приятные температурные скачки для системы отопления.
Представили такую гидрострелку в виде бочки?
Если нет, то смотри изображение:
Емкостной гидравлический разделитель — это гидрострелка ввиде бочки.
Такая бочка служит неким накопителем тепла. И создает плавное изменение температуры во втором контуре. Защищает систему отопления от твердотопливного котла, который способен резко повышать температуру до критического уровня.
Ниже описанные законы частично применимы к гидрострелкам с малым объемом (до 20 литров).
Подробнее о местах соединения.
К2 — Выход первого контура
К3 — Выход второго контура
К4 Вход второго контура
К2 и К4 — являются точкой протока остывшего теплоносителя
Расстояния от дна бочки до трубопровода К2 = a = g — является запасом для скопления шлама. Должно быть равно примерно 10-20 см. (Чтобы хватило лет на 10, так как чистка там обычно не делается, место для шлама — много).
Размер d — необходим для скопления воздуха (5-10 см) в случаях не предвиденного скопления воздуха и неровности потолка бочки. Обязательно поставьте автоматический воздухоотводчик на верхнюю точку бочки.
(В динамике) Чем выше трубопровод К3 тем, быстрее поступает высокая температура, проходящая во второй контур (в динамике). Если опустить трубопровод К3, то высокая температура начнет попадать тогда, когда полностью нагреется теплоноситель заполняющий пространство по высоте d (Между потолком и трубопроводом К3). Поэтому чем ниже трубопровод К3, тем более инерционной получается система отопления в температурных скачках.
Расстояние от трубопровода К3 и К4 = f — будет являться температурным градиентом, поэтому можно смело подбирать необходимый потенциал (температуру в динамике) для определенных контуров отопления. Например, для теплых полов, можно сделать пониженную температуру. Или например, необходимо какие-то контура сделать менее приоритетными в потребление тепла.
Трубопровод К1 — является питающим теплом бочку. Чем выше трубопровод К1, тем быстрее и без сильного остывания достигает теплоноситель трубопровода К3. Чем ниже трубопровод К1, тем сильнее теплоноситель разбавляется с температурным градиентом тепла. И это означает, что сильно высокая температура, больше разбавляется с остывшим теплоносителем в бочке. Чем ниже трубопровод К1, тем более инерционной получается система отопления в температурных скачках. Для более инерционной системы лучше опустить трубопровод К1.
Имейте ввиду, что бочку лучше теплоизолировать. Так как неизолированная бочка начнет терять тепло и отапливать котельную, в которой она находиться.
Для максимального получения и выравнивания температурных скачков, необходимо оба трубопровода К1 и К3 опускать вниз до середины бочки по высоте.
Если вы желаете уменьшить влияние температурного напора на котел? То можно поменять трубопровод К1 и К2 между собой. То есть поменять направление теплоносителя в первом контуре. Это даст возможность не загонять в котел сильно холодный теплоноситель, который сможет разрушить нагревательный элемент или приводить к сильному конденсату и коррозии. В этом случае необходимо по высоте подобрать необходимый потенциал, который даст необходимый температурный напор. Также трубопроводы не должны быть расположены друг над другом. Так как горячий теплоноситель может, не разбавляясь поступать сразу в выходящий трубопровод. Имейте в виду, что мощность котла падает. То есть падает количество получаемого тепла в единицу времени. Это вызвано тем, что мы уменьшаем температурный напор, что приводит к получению тепла в меньших количествах. Но это не означает, что Ваш котел будет потреблять, то же самое количество топлива и давать меньше тепла. Просто автоматически увеличиться температура на выходе из котла. Но в котлах стоит регулятор температуры, и он попросту уменьшит поступление топлива. Что касается твердотопливных котлов, то там регулируется поступлением воздуха.
Температурный напор котла — это разница между выдаваемым котлом температуры и приходящим остывшим теплоносителем.
Теперь перейдем к обычным маленьким гидрострелкам (объемом до 20 литров)…
Какая должна быть высота гидрострелки?
Высота гидрострелки может быть абсолютно любой. Как Вам удобно расположить трубы.
Диаметр гидрострелки?
Диаметр гидрострелки должен быть не менее определенного значения, который находиться по формуле:
Q-расход воды м3/с
D-Внутренний диаметр трубы (м).
V — Вертикальная скорость потока теплоносителя в гидрострелке. (м/с).
На самом деле все просто до безумия. Скорость выбираем экономически оправданную 0,1м/с, а расход делаем равным разнице между контуром котла и остальными расходами. Расходы можно посчитать по насосам, в которых по паспорту указаны максимальные расходы.
Выше был пример расчетов диаметра гидрострелок.
Не забываем переводить единицы измерения.
Косые или коленные переходы в гидрострелке
Часто мы видим вот такие гидрострелки:
Но бывают и с коленным переходом или сдвигом по высоте:
Рассмотрим схему со сдвигом по высоте.
Т3 — Питающий отопление трубопровод.
Трубопровод Т1 относительно Т3 находится выше, для того, чтобы теплоноситель от котла смог, немного притормозить движение и лучше отделить микроскопические пузырьки воздуха. При прямом соединении по инерции может возникнуть прямое движение и процесс отделения пузырьков воздуха будет слабым.
Трубопровод Т2 относительно Т4 находится выше, для того, чтобы микроскопический шлам и мусор приходящий из трубопровода Т4 смогли отделиться и не попасть в трубопровод Т2.
Можно ли в гидрострелке сделать больше 4х соединений?
— Можно! Но стоит, кое-что узнать. Смотри изображение:
Используя гидрострелку в такой форме, мы хотим получить различный температурный напор на определенных контурах. Но не все так просто…
При такой схеме Вы не получите качественный температурный напор, так как существует ряд особенностей которые мешают этому:
1. Горячий теплоноситель в трубопроводе Т1 полностью поглощается трубопроводом Т2, если расход Q1=Q2.
2. При условии Q1=Q2. Теплоноститель попадающий в трубопровод Т3 становиться равный средней температуре обратных трубопроводов Т6, Т7, Т8. При этом разница температур между Т3 и Т4 не значительна.
3. При условии Q1=Q2+Q3•0,5. Наблюдаем более распределенный температурный напор между контурами. То есть:
Температура Т1=Т2, Т3=(Т1+Т5)/2, Т4=Т5.
4. При условии Q1=Q2+Q3+Q4. Наблюдаем что Т1=Т2=Т3=Т4.
Почему невозможно получить качественный температурный градиент для отбора заданной температуры?
Потому что отсутствуют факторы, формирующие качественное распределение температуры по высоте!
Подробнее на видео: Как узнать расходы в программе
Купить прогамму
Факторы:
1. Отсутствует естественная конвекция в пространстве гидрострелки, потому что мало пространства и потоки проходят между собой так близко, что перемешиваются между собой, исключая температурное распределение.
2. Трубопровод Т1 находится в верхней точки и поэтому естественной конвекции не может быть. Так как заходящая высокая температура не может опускаться вниз и остается вверху заполняя все верхнее пространство высокой температурой. Естественным путем остывший холодный теплоноситель не перемешивается с верхним горячим теплоносителем.
Что касается теплопроводности и теплового излучения, то они очень малы и в таких малых объемах влияние их еще меньше.
Если попытаться опустить трубопровод Т1 до трубопровода Т4, то в этом случае температуры Т2,Т3,Т4 будут равны между собой.
Существует способ, как сделать качественный температурный градиент, для отбора заданной температуры!
Смотри изображение:
В этой схеме первый отопительный контур расходуется дозировано по высоте гидрострелки. Это дает возможность в динамике сделать регулировку температурного градиента. То есть мы можем точно выставить температурные потенциалы на контурах. На трубопроводах Т1, Т9, Т10 стоят балансировочные клапаны, которыми регулируется температурный градиент. Такие клапаны стоят дорого, и поэтому могу рекомендовать любой вентиль способный плавно регулировать проходное сечение. Потому что балансировочные клапана ну очень дорого стоят (Не оправдано!).
Трубопровод Т5 расположен выше трубопроводов Т6,Т7,Т8, для того, чтобы в трубопровод Т5 поступала средняя температура трубопроводов Т6,Т7,Т8. Так как они между собой перемешиваются.
Трубопроводы Т10 и Т5 должны друг от друга находиться на расстояние хотя бы 20 см (0,2 м.).
Расстояния между трубопроводами (Т2,Т3,Т4,Т6,Т7,Т8), должно быть не менее 10 см (0,1 м.).
Трубопровод Т9, должен находиться строго по середине между трубопроводами (Т3,Т4).
Старайтесь, сделать расстояния пропорциональными между собой (Т2,Т3,Т4) для нормального температурного градиента. Чтобы настройка потоков (Т9,Т10) в будущем не принесла хлопот.
Достоинства:
1. Огромное достоинство!!! Получить нужную температуру для определенных контуров. В особенности для бойлера нагрева воды, который требует повышенной температуры в отличие от отопления. И понизить температуру для теплого пола.
2. Схема не требует точного расстояния между трубопроводами (Т2,Т3,Т4).
3. Возможность регулировать температурный градиент.
4. Возможность сделать температуры трубопроводов Т2,Т3,Т4 одинаковыми или распределить по температуре.
5. Высота гидрострелки не ограничена, можете сделать хоть в два метра в высоту.
6. Такая схема работает без дополнительного распределительного коллектора.
7. Если все правильно рассчитать, то можно избавиться от дополнительных термостабилизирующих элементов по температуре.
8. Большинство встроенных бойлеров (Водонагреватель косвенного нагрева) имеют в себе реле автоматического включения по мере остывания воды. Цепью реле необходимо запитать насос, который будет — включать и отключать насос. И поэтому, в такой схеме можно не использовать трехходовой клапан для перенаправления горячего потока для того, чтобы быстро нагреть воду. Так как при таком градиенте температур можно получить особенность, когда практически весь поток контура котла может отбираться контуром бойлера для нагревания воды. А отопительные контуры могут питаться остывшим теплоносителем. В динамике — это так.
На практике сталкивался с некоторыми схемами, которые имея трехходовой клапан, и если что-то выходило из строя, например, реле, то это приводило к риску отключить отопление. Или кто-то закрыл вентиль питания бойлера, и это привело к тому, что бойлер не нагревается, а реле не включает насос отопления. Так как завязана логика с отключением и включением отопления.
Я в схеме не обозначил воздухоотводчик и спускник для выпуска шлама. Поэтому не забываем про них: Воздухоотводчик на верхнюю точку, а спускник на нижнюю точку гидрострелки.
Диаметры входящих в гидрострелку патрубков.
Выбор диаметра для входящего патрубка в гидрострелку определяется тоже по специальной формуле:
Только расход выбирается исходя из расхода теплоносителя для каждого трубопровода в отдельности.
Скорость выбирается исходя из экономического фактора и равен от 0,7-1,2 м/с
Например, чтобы вычислить диаметр патрубка отопительного контура, необходимо знать максимальный расход насоса находящийся в этом контуре. К примеру, он будет 40 литров в минуту (2,4м3/ч), скорость возьмем 1м/с.
Дано:
Ответ: Внутренний диаметр трубопровода Т1 и Т5 равен 29мм.
На самом деле насос с указанным максимальным расходом, это значение при котором насос выдает такой расход без гидравлического сопротивления. А если жидкость движется по трубе прямо или с поворотами — это уже гидравлическое сопротивление. Так что очень часто этот предел в 1 м/с всего лишь экономический фактор, которым пренебрегают и увеличивают скорость на 10-30%, чтобы попасть под нужный диаметр трубы.
На короткую трубу можно закрыть глаза, а когда эта труба исчисляется десятками метров, тут стоит задуматься! И рассчитать потерю напора по длине трубопровода, если это дойдет до сотни метров в длину, то вообще стоит удвоить диаметр для экономии. Иначе возможно придется подбирать более мощный насос, который будет потреблять энергию больше.
О том как рассчитать потери напора по длине можно узнать здесь: Гидравлический расчет на потерю напора по длине трубопровода
Различные метаморфозы с гидрострелками
Давайте исключим две особенно не важные причины для гидрострелок: — это удаление воздуха и отделение шлама. И оставим основную задачу для гидрострелки: — Это получение динамически независимого контура для увеличения расхода теплоносителя.
Тогда получим такое превращение гидрострелки: (Лучший вариант).
Q2 — Контур развязки отопления
При таком способе отопительный контур в гидрострелке становиться скоростным. А контур котла по расходу может быть не занчительным. То есть: Q1<Q2.
Вообще если у Вас система работает на больших температурах свыше 70 градусов цельсия или есть риск придти к таким температурам, то следует циркуляционные насосы ставить на обратный трубопровод. Если у Вас низкотемпературное отопление 40-50 °C, то лучше на подачу поставить, так как горячий теплоноситель обладает меньшим гидравлическим сопротивлением, и насос будет потреблять меньше энергии.
Вы заметили петлю?
Это не позволительная роскошь! При движении теплоносителя происходит два лишних поворота. От петли можно избавиться таким образом:
Как видите гидрострелку можно вращать в пространстве как угодно… Все зависит от направления трубопроводов. Длина гидрострелки и места соединения на гидрострелке — могут быть любыми на Ваш выбор по расположению труб, главное соблюсти направление теплоносителя, как показано на рисунках стрелками. Но лучше расстояние между патрубками подающего и обратного трубопровода, сделать не менее 20 см (0,2м). Это нужно для того, чтобы исключить попадания подающего теплоносителя в обратный трубопровод. Необходимо сделать расстояние длиннее. Необходимо создать условие для качественного перемешивания теплоносителя. Расстояние между патрубками должно быть не менее диаметра патрубка помноженное на 4. То есть:
L>d•4, где L-расстояние между патрубками (общего контура по расходу, например, подача Q1 и обратка Q1), d-диаметр патрубка.
А теперь посмотрите фото из реального примера подобных стрелок:
Диаметр гидрострелок доходит до безумия…
Скорость теплоносителя в таких гидрострелках может достигать 0,5-1м/с.
А достоинство: Это упрощенный вид, легче монтаж и дешево обходится.
Не стандартное решение по изготовлению гидрострелок
В большинстве случаев гидрострелки изготавливают из стали или железных труб большого диаметра. А если у Вас есть желание не устанавливать в систему отопления железные элементы, которые ржавеют и ржавчину разносят по системе отопления? Да и трубы большого диаметра проблематично найти из пластика или нержавейки.
Тогда на помощь придет схема в виде решеток из труб маленького диаметра:
Данную конструкцию можно собрать из труб оригинального диаметра патрубков, соединив любыми тройниками. Например, из металлопластиковой трубы диаметром 32 мм. Также можно использовать полипропилен, только для низких температур отопления не выше 70 градусов. Можно использовать медную трубу.
Дешевле и проще будет за место этой конструкции поставить радиатор (отопительный прибор). Но в этом случае придется нести теплопотери. Или теплоизолировать радиатор.
Смотри изображение:
Очень часто с гидрострелкой используют такой коллектор:
Для такой схемы температура, поступающая в контура(Q1,Q2,Q3,Q4) на подачу у всех одинакова.
Диаметр коллектора берется большим, чтобы исключить гидравлическое сопротивление на повороте для каждого контура. Если не увеличивать диаметр коллектора, то гидравлическое сопротивление на поворотах может достигать таких величин, что может вызвать не равномерное потребление теплоносителя между контурами.
Расчет диаметров тоже вычисляется банально по такой формуле:
Q=Q1+Q2+Q3+Q4
V-Скорость в патрубке (d) не должна превышать 1м/с.
Хотите сделать температурный градиент в коллекторе?
Это возможно! Смотри изображение:
В этой схеме между подающим и обратным коллекторами — установлены балансировочные клапана, которые дают возможность снизить температурный напор — на последних (правых) контурах. Проходимость балансировочных клапанов должна быть по возможности максимальной и равняться трубопроводу (d). На трубопровод (d), тоже необходимо поставить балансировочный клапан, для более сильного распределения градиента. Или уменьшить его диаметр, согласно расчетам по гидравлическому сопротивлению.
Также не забывайте, что существуют смесительные узлы для теплых полов, на которых можно тоже регулировать температурный напор.
Стоит ли покупать готовую гидрострелку?
Вообще говоря гидрострелки это дорогое удовольствие.
Выше были описаны многочисленные варианты, как сделать гидрострелку самому или применить не стандартный метод решения. Если вы не желаете экономить средства и сделать красиво, то можете покупать. Если есть проблемы, то можно воспользоваться вышеописанными методами.
Почему температура теплоносителя после стрелки (гидравлического разделителя) меньше чем на входе?
Это связано с разными расходами между контурами. Поступающая температура в гидрострелку быстро разбавляется с остывшем теплоносителем, потому что расход остывшего теплоносителя больше чем расход нагретого.
Основные преимущества применения гидравлических стрелок
1. Защита чугунного теплообменника от теплового удара.
Если сравнивать с обычной системой, где все завязано одним контуром, то при отключение некоторых веток, возникает маленький расход в котле, что увеличивает резкое повышение температуры в котле и последующий приход сильно остывшего теплоносителя.
Гидрострелка помогает поддерживать постоянный расход котла, что уменьшает разницу температуры между подающим и обратным трубопроводом.
Для значительного уменьшения температурного напора необходимо в гидрострелке поменять направление движения теплоностителя, что уменьшит температурный напор!
Также ставят трехходовые клапаны с терморегулирующим элементом, который в автоматическом режиме, не дает холодному теплоносителю попасть в обратный трубопровод котла.
2. Упрощается ли подбор насоса?
Скорее есть возможность купить несколько слабеньких насосов и увеличить функциональность системы. Распределяя их на отдельные контура.
3. Долговечность котельного оборудования?
Скорее всего, имелось ввиду, что расход через котел всегда стабильный и исключаются резкие скачки температурного напора.
Если сравнивать с обычной системой, где все завязано одним контуром, то при отключение некоторых веток, возникает маленький расход в котле, что увеличивает резкое повышение температуры в котле, а следом и приход сильно остывшего теплоносителя в котел.
4. Гидравлическая устойчивость системы, отсутствие разбалансировки.
Имеется ввиду, когда контуров или веток (распределение потоков) в системе отопления становиться много, то возникает нехватка расходов теплоносителя. То есть мы не можем в котле увеличить расход больше чем установлено ее проходным диаметром. Да и одним слабеньким насосом не увеличишь расход до требуемого значения. И на помощь приходит гидрострелка, которая дает возможность получить дополнительный расход теплоносителя.
Тем, кому не понятно, что такое гидравлическое сопротивление, и хочется понять физические процессы движения жидкости и передача тепла по ним. То предлагаю ознакомиться с моим лично разработанным разделом:
Гидравлика и теплотехника для сантехников.
Если есть вопросы пишите в комментраии, обязательно отвечу!
В разделе ремонт отопления, можете подробно ознакомиться с нашими услугами. Что мы делаем:
- работаем круглосуточно;
- собственная аварийная служба;
- большое количество офисов по Москве и Московской области;
- используем только профессиональный инструмент;
- гарантия на выполненные работы;
- сервисное обслуживание систем отопления.
ООО ДИЗАЙН ПРЕСТИЖ
Надежный помощник по ремонту отопления.
+7(495)744-67-74
Рассчитать стоимость отопления можно в разделе калькулятор отопления
Узнать подробнее про водоснабжение
Ознакомиться с котельными тут