Нагревателна стрелка в отоплителната система - защо ни е необходима?

Да си купите или да си направите собствен?

Както се казва, сглобяемият хидроразпределител за отопление струва много - 200-300 долара, в зависимост от производителя. За да се намалят разходите, има естествено желание да се направи сам. Ако знаете как да заварявате, няма проблем - купувате материали и го правите. Но трябва да вземете предвид следните точки:

• Резбите на завоите трябва да са добре изрязани и симетрични.
• Стените на завоите трябва да са с еднаква дебелина.

Качеството на самостоятелно направения продукт може да бъде "лошо".

На пръв поглед очевидни неща. Но ще се изненадате колко трудно е да се намерят четири нормални огъвания с нормално направени резби. След това всички заварки трябва да са с добро качество - системата ще работи под налягане. Съединенията се заваряват строго перпендикулярно на повърхността, на точното разстояние. Като цяло това не е толкова лесна задача.

Ако не знаете как да използвате заваръчен апарат сами, ще трябва да намерите изпълнител. Не е лесно да се намери такъв: той е или скъп, или, меко казано, "не много добър". Като цяло много хора решават да си купят хидроструна, въпреки значителната ѝ цена. Особено през последните години местните производители се справят не по-зле, а много по-евтино.

Какви характеристики се приписват на хидросепаратора

Сред инженерите по отоплителна техника съществуват диаметрално противоположни мнения относно необходимостта от инсталиране на хидросепаратори в отоплителните системи. Изявленията на производителите на хидротехническо оборудване, обещаващи повишаване на гъвкавостта на настройване на режимите на работа, подобряване на ефективността и ефикасността на топлопреноса, допълнително подклаждат огъня. За да отделим зърното от плявата, нека първо разгледаме абсолютно неоснователните твърдения за "изключителните" способности на хидравличните сепаратори.

Ефективността на една котелна система не зависи от устройствата, монтирани след връзките на котела. Полезността на котела зависи изцяло от капацитета на преобразуване, т.е. от процентното съотношение между топлината, произведена от генератора, и топлината, погълната от топлоносителя. Никакви специални методи за прокарване на тръбопроводи не могат да повишат ефективността, тя зависи само от площта на топлообменника и от правилния избор на скоростта на циркулация на охлаждащата течност.

Мултирежимът, за който се предполага, че се осигурява чрез инсталиране на хидростренажор, също е абсолютен мит.

Същността на обещанията се състои в това, че при наличието на хидропревключвател е възможно да се реализират три варианта на съотношения на дебита в генераторната и потребителската част.

Първият е абсолютното изравняване на дебита, което на практика е възможно само ако няма байпас и в системата има само един кръг. Вторият вариант, при който има по-голям дебит в кръговете, отколкото през котела, предполага, че предлага по-големи икономии, но при този режим преохладената охлаждаща течност неизбежно навлиза в топлообменника през обратната тръба, което води до редица отрицателни ефекти: замъгляване на вътрешните повърхности на горивната камера или температурен шок.

Съществуват и редица аргументи, всеки от които е разхвърлян сбор от термини, но по същество не отразява нищо конкретно. Те включват повишена хидродинамична стабилност, по-дълъг живот на оборудването, контрол на разпределението на температурата и други подобни.

Може също така да се твърди, че хидростатичният сепаратор може да стабилизира баланса на хидравличната система, което на практика е точно обратното. Докато при липсата на хидростатичен колектор реакцията на системата на промените в дебита в която и да е част на системата е неизбежна, при наличието на сепаратор тя е напълно непредсказуема.

Истинската област на приложение

Въпреки това термохидравличният сепаратор далеч не е безполезен. Това е хидравлично устройство и принципът му на действие е описан подробно в специализираната литература. Обхватът на приложение на хидростатичния сепаратор е доста специфичен, макар и доста тесен.

Най-важното предимство на хидростатичния сепаратор е възможността да се координира работата на няколко циркулационни помпи в генераторната и консуматорната част на системата. Често се случва веригите, свързани към общ колектор, да са оборудвани с помпи, чийто капацитет се различава 2 или повече пъти.

В този случай най-мощната помпа създава толкова голяма разлика в налягането, че не е възможно останалата част от циркулационната система да засмуче топлоносителя. Преди няколко десетилетия този проблем се решаваше чрез т.нар. маневриране - изкуствено намаляване на дебита в потребителските вериги чрез заваряване на метални пластини с различен диаметър на отворите в тръбата.

Тръбата с прорези маневрира подаващата и връщащата линия, като по този начин изравнява подналягането и свръхналягането в тях.

Вторият специален случай е излишъкът на капацитета на котела по отношение на потреблението на разпределителните вериги. Тази ситуация е характерна за системи, в които определен брой потребители не работят непрекъснато. Например общата хидравлика може да бъде свързана към котел с непряко отопление, топлообменник за плувен басейн и отоплителни кръгове в сгради, които се отопляват само от време на време.

Монтирането на хидростатичен колектор в такива системи позволява постоянно поддържане на номиналната мощност на котела и скоростта на циркулация, като излишъкът от отоплителна среда се връща обратно в котела. Когато се включи допълнителен консуматор, разликата в дебита се намалява и излишъкът вече не се насочва към топлообменника, а към отворената верига.

Хидроуплътнителят може да служи и като колектор за генераторната част, когато се координира работата на два котела, особено ако мощността им се различава значително.

Допълнителен ефект на хидрокомпресора е да предпазва котела от температурни удари, но за целта дебитът в генераторната част трябва да бъде поне с 20 % по-висок от този в мрежата на потребителя. Последното се постига чрез инсталиране на помпи с подходящ капацитет.

Какво представлява хидроразпределителят за отопление?

В сложните разклонени отоплителни системи дори и свръхразмерните помпи няма да могат да отговорят на различните параметри и условия на системата. Това ще се отрази негативно на работата на котела и на експлоатационния живот на скъпото оборудване. Освен това всяка от свързаните вериги има собствен напор и капацитет. Това означава, че цялата система не може да работи безпроблемно по едно и също време.

Дори ако всеки кръг е оборудван със собствена циркулационна помпа, която отговаря на параметрите на дадена главна инсталация, проблемът само ще се задълбочи. Цялата система ще се дебалансира, тъй като параметрите на всяка верига ще се различават значително.

За да се реши проблемът, котелът трябва да доставя необходимото количество топлоносител, а всеки кръг трябва да черпи точното количество от колектора. В този случай колекторът действа като сепаратор на хидравличната система. Хидравличният сепаратор е необходим, за да отдели потока на "малкия котел" от общата верига. Второто наименование е хидравличен сепаратор (HS) или хидростик.

Наречена е така, защото подобно на железопътна стрелка може да разделя потока от топлоносител и да го насочва към желания кръг. Това е правоъгълен или кръгъл резервоар с тапи в краищата. Той е свързан с котела и колектора и има няколко връзки.

Функциониране на хидравличния сепаратор

Потокът на топлинния флуид преминава през хидравличния сепаратор за нагряване със скорост 0,1 - 0,2 метра в секунда, докато котелната помпа ускорява водата до скорост 0,7 - 0,9 метра в секунда. Скоростта на водния поток се демпферира чрез промяна на посоката и обема на течащата течност. В този случай загубите на топлина в системата ще бъдат минимални.

Принципът на работа на хидравличния манипулатор се състои в това, че ламинарното движение на водния поток предизвиква малко или никакво хидравлично съпротивление в корпуса. Това помага да се поддържа скоростта на потока и да се намалят топлинните загуби. Тази буферна зона разделя потребителската верига и котела. Това улеснява автономната работа на всяка помпа, без да се нарушава хидравличното равновесие.

Режими на работа

Хидравличният сепаратор за отоплителни системи има 3 режима на работа:

1. В първия режим хидравличният сепаратор в отоплителната система създава условия на равновесие. Това означава, че дебитът на кръга на котела не се различава от общия дебит на всички кръгове, свързани към хидравличния сепаратор и колектора. Нагревателната среда не се задържа в устройството и преминава хоризонтално през него. Температурата на отоплителната среда е една и съща на подаващата и на връщащата връзка. Това е доста рядък режим на работа, при който бойлерът не оказва влияние върху системата.
2. Понякога дебитът на всички кръгове превишава мощността на котела. Това се случва, когато дебитът на всички кръгове е максимален. С други думи, търсенето на топлоносител е надвишило капацитета на котелния кръг. Това няма да доведе до спиране или разбалансиране на системата, тъй като в хидроразклонителя ще се образува вертикален възходящ поток, който ще осигури подаването на гореща вода от малкия кръг.
3. В третия режим най-често работи термостатът за отопление. Дебитът в малкия кръг е по-висок от общия дебит в колектора. Това означава, че търсенето във всички вериги е по-ниско от предлагането. Това също така няма да доведе до дисбаланс на системата, тъй като в уреда се създава вертикален низходящ поток, който гарантира, че излишната течност се изхвърля във възвратната тръба.

Допълнителни характеристики на хидростатичния колектор

Принципът на хидростатичния сепаратор в отоплителна система, описан по-горе, позволява на устройството да изпълнява и редица други функции:

Скоростта на потока се намалява след навлизане в сепаратора, което води до утаяване на неразтворимите примеси, съдържащи се в топлоносителя. За източване на натрупаната утайка в долната част на хидроразпределителя се монтира кран.
Поради намалената скорост на тавана от течността се отделят газови мехурчета, които се изхвърлят от уреда чрез автоматичен вентилационен отвор, монтиран в горната част. По същество той действа като допълнителен сепаратор в системата.

Особено важно е да се отстрани газът на изхода на котела, тъй като образуването на газ се увеличава, когато течността се нагрява до високи температури.
Сепараторът е много важен при системи с чугунени котли. Ако такъв котел е свързан директно към колектора, навлизането на студена вода в топлообменника ще доведе до напукване и повреда на оборудването.

Защо ми е необходима хидроизолационна тръба в моята отоплителна система?

В една отоплителна система резисторът с прорез е връзката между двата отделни топлообменни контура и напълно неутрализира динамичните ефекти между контурите. Тя има две цели:

• Първата е, че се елиминира хидродинамичният ефект, който се получава при изключване и включване на някои кръгове в отоплителната система върху целия хидродинамичен баланс. Например при използване на радиаторно отопление, подово отопление и отопление с бойлер е целесъобразно всеки поток да се отдели в отделна верига, за да се елиминира взаимното им влияние (вж. )
• Второ, ако дебитът е нисък, трябва да се получи висок дебит за втората, изкуствено създадена верига. Например при използване на котел с дебит 40 л/мин, отоплителната система получава дебит 2-3 пъти по-голям (консумира 120 л/мин). В този случай е препоръчително първият кръг да се инсталира като котелен кръг, а отоплителната разпределителна система да се инсталира като втори кръг. По принцип не е икономически целесъобразно да се ускорява котелът повече, отколкото предвижда производителят на котела, тъй като в този случай се увеличава и хидравличното съпротивление, то или не осигурява необходимия дебит, или увеличава натоварването на движението на флуида, което води до увеличаване на консумацията на енергия от помпата.

Какъв е принципът на хидростатичния колектор?

Циркулацията на отоплителната среда в първичния кръг се осъществява от първата помпа. Втората помпа циркулира топлоносителя през водния контур във втория кръг. По този начин нагревателната среда се смесва с водния профил. Ако дебитът в двата кръга е еднакъв, нагревателната среда преминава безпрепятствено от един кръг в друг, създавайки един общ кръг. В този случай в хидроструктурата не се създава вертикално движение или това движение е близко до нулата. Ако дебитът във втория контур е по-висок от този в първия контур, се наблюдава възходящо движение на нагревателната среда в хидроразтегача и низходящо движение, ако дебитът в първия контур е по-висок.

При изчисляването и регулирането на разходомера трябва да се гарантира, че има възможно най-малко вертикално движение. Икономическите изчисления показват, че това движение не трябва да надвишава 0,1 m/s.

Защо да намалите вертикалната скорост при хидростатичен шлюз?

Хидростатичният праг служи и като утаител за отломки в системата; при ниски вертикални скорости отломките постепенно се отлагат в хидростатичния праг и се отстраняват от отоплителната система.

Създаване на естествена конвекция на отоплителната среда в хидростатичния шлюз, така че студената отоплителна среда да тече надолу, а горещата да се издига нагоре. По този начин се създава необходимата температурна височина. При подовото отопление е възможно да се постигне по-ниска температура на флуида във вторичния кръг и по-висока температура на флуида за котела, което осигурява бързото загряване на водата.

Намаляване на хидравличното съпротивление в хидроструктурата,

Освобождаване на микроскопични въздушни мехурчета от топлоносителя, като по този начин той се отстранява от отоплителната система чрез автовентилатора.

Как да разбера дали ми трябва хидроразпределител?

По правило хидроспрей се монтира в къщи с площ над 200 квадратни метра, в тези къщи, където отоплителната система е сложна. Там се използва разпределението на топлоносителя по няколко контура. Желателно е тези вериги да бъдат независими от другите в общата отоплителна система. Хидростатичният колектор дава възможност за създаване на идеално стабилна отоплителна система и за разпределяне на топлината в къщата в правилните пропорции. С тази система разпределението на топлината по веригите е точно и се избягват отклонения от зададените параметри.

Ползите от използването на хидроразтягащи средства.

Предпазва чугунените топлообменници, като елиминира топлинния шок. При конвенционалната система, без използването на хидростик, се получава внезапно повишаване на температурата при изключване на някои клонове и последващо постъпване на вече студена отоплителна среда. Хидравличната стрелка на обратния поток осигурява постоянен дебит на котела, като намалява температурната разлика между подаването и връщането.

Дълготрайността и надеждността на котелното оборудване се увеличават благодарение на стабилната работа без температурни колебания.

Без дисбаланс и създаване на хидравлична стабилност на отоплителната система. Хидроустойчивостта дава възможност за допълнителен поток на топлоносителя, което е много трудно да се постигне чрез инсталиране на допълнителни помпи.

Как да изберем?

За да изберете хидравличен сепаратор, трябва да знаете какви са видовете и какви са параметрите на вашата отоплителна система.

Хидростатичните сепаратори се класифицират в зависимост от тези характеристики:

• Топлообменникът може да бъде с кръгло или квадратно напречно сечение;
• чрез метода на подаване/разтоварване на отоплителната среда;
• от броя на дюзите;
• обем.

Страната на производство също е важна. Това могат да бъдат Русия, страните от ОНД и съседните държави. Всички продукти обаче имат сходна схема.

Например, тук е представена маркировка на хидростомани с марка "Hydruss":

• GR-40-20 - предназначение - за котли с мощност до 40 киловата с размер на тръбната връзка три четвърти;
• GR-60-25 - за котли с мощност до 60 kW с размер на свързващата тръба един инч".
• TGR-40-20×2 - за котли с мощност до 40 kW с три четвърти размер на димоотвода;
• TGR-60-25×2 - за котли с мощност до 60 kW за два консуматора със свързващи размери от едноинчови нипели.

При последните две обозначения е възможно в отоплителната система да има повече от два кръга. Трябва да се отбележи, че хидравличните сепаратори имат различен капацитет, който също зависи от мощността на котела.

Колкото по-голям е дебитът на нагряващата среда, толкова по-голям е дебитът в хидравличния сепаратор и толкова по-голям е неговият обем.

Материалът на производство също играе важна роля

Устройствата, изработени от конструкционна стомана, също се характеризират с добри експлоатационни параметри. От друга страна, продуктите от полипропилен не са подходящи за всички котли, както беше споменато по-горе.

Самосглобяване на хидропревключвателя

Най-важното за самостоятелното сглобяване е да извършвате правилни изчисления и да имате умения за работа със заваръчен апарат.

На първо място, трябва да намерите оптималния размер на пръскачката:

• вътрешен диаметър: разделете сумата от всички мощности на отоплителните котли в kW на температурната разлика между подаването и връщането, вземете квадратен корен от получения параметър и след това умножете последната стойност по 49;
• височина: умножете вътрешния диаметър по шест.
• разстояние между връзките: умножете вътрешния диаметър по две.

Въз основа на тези параметри направете чертеж или използвайте някоя от диаграмите, предоставени от Plumber's Portal. След това трябва да подготвите стоманена тръба с кръгло или квадратно сечение, която отговаря на изчислените стойности, и да заварите в нея необходимия брой резбови връзки.

Въпреки простотата на уреда, характеристиките на хидроразпределителя трябва да бъдат адаптирани към специфичните условия. Необходимо е също така да разберете от какво да започнете, когато го сглобявате сами.

Класическата сглобка на типично хидравлично рамо за управление се основава на "правилото на трите диаметъра". Това означава, че диаметърът на дюзите е три пъти по-малък от диаметъра на главния цилиндър на разделителя. Върховете са диаметрално противоположни и разположението им по височина също е обвързано с основния диаметър.

Класическа схема на хидравличен сепаратор:

Използва се и лека модификация на позицията на чучура - нещо като "стълба". Тази модификация е насочена главно към по-ефективно отстраняване на газовете и неразтворимите суспендирани вещества. При циркулацията през захранващата тръба леката промяна на посоката на потока на течността в посока зиг-заг надолу допринася за най-доброто отстраняване на газовите мехурчета.

При обратния поток, напротив, стъпката е нагоре и това улеснява отстраняването на твърдата утайка. Освен това това разположение допринася за оптимално смесване на потоците. Пропорциите са избрани така, че да се създадат условия за вертикална скорост на потока в диапазона от 0,1 до 0,2 метра в секунда.

Превишаването на тази граница е забранено. Колкото по-ниска е скоростта на вертикалния поток, толкова по-ефективно е отделянето на въздуха и утайките. Колкото по-бавно е движението, толкова по-добро е смесването на различните температурни потоци. Това води до температурен градиент по височината на устройството.

Колкото по-бавно е движението, толкова по-добре се смесват различните температури:

Ако отоплителната система съдържа кръгове с различни температури, трябва да се използва хидроразпределител, който действа като колектор, като различните двойки кранове имат различни температурни налягания. Това ще намали значително натоварването на термостатичните тела и ще направи цялата система по-контролируема, ефективна и икономична.

Колкото по-близо е двойката тръби до центъра, толкова по-малък е температурният напор в подаващата тръба и толкова по-малка е температурната разлика между подаващата и връщащата тръба. Например 75 градуса в потока с разлика Δt = 20 ºC е най-подходяща за радиатори, докато 40÷45 с Δt = 5 ºC е подходяща за системи за подово отопление.

Схема на хидравличен сепаратор с три изхода към отоплителните кръгове:

Хоризонтално разположение. В тези варианти, разбира се, вече не става въпрос за отстраняване на утайките и въздуха. Разположението на дюзите варира значително - за ефективно движение на флуида често се използват схеми дори с противоположна посока на потоците в "малкия" и отоплителния кръг.

Този тип хидравлична връзка се използва например за по-компактно оформление на котелното помещение, тъй като противоположната посока на потока позволява леко намаляване на диаметъра на тръбите. Въпреки това има определени изисквания, на които трябва да отговаря строителството:

• Трябва да се поддържа разстояние от най-малко 4d между изводите на една верига;
• Ако диаметърът на входните отвори е по-малък от 50 mm, широчината на отвора трябва да е най-малко 200 mm.

Варианти на оформление на хидравличен сепаратор с хоризонтално разположение:

Съществуват и напълно "необичайни" дизайни. Например един майстор успява да направи хидроструна от две части на обикновен чугунен радиатор. Хидравличното разделяне може да бъде постигнато без проблеми. Този метод обаче изисква много надеждна топлоизолация на уреда, в противен случай ще доведе до абсолютно непродуктивни топлинни загуби.

Как се комбинира колектор с хидравличен колектор?

Отоплителен уред с вградена помпа се използва за отоплителна система в малка еднофамилна къща. Ако към котелното тяло са свързани вторични вериги, в отоплителната система трябва да се монтира хидростълб. За свързване на отоплителни кръгове в сгради с площ над 150 m² се използват специални комбинации, а не нормален водоразпределител, който би бил много тромав.

При изграждането на отоплителната мрежа първо се свързва хидростатичен колектор, а след това разпределителен колектор. Това приспособление се състои от две отделни части, свързани с напречници. Броят на двойките кранове е равен на броя на веригите, т.е. за всяка верига е необходима двойка кранове.

Разпределителният колектор опростява ремонта и експлоатацията на отоплителните мрежи. Удобно е също така, че спирателните и регулиращите вентили са разположени на едно място. Колекторът е с по-голям диаметър, което допринася за равномерното разпределение на отоплителната среда по кръговете.

Хидравличният модул се състои от колектор и хидравличен сепаратор.

Този компактен дизайн изисква минимално пространство, което е от съществено значение за малката котелна централа.

За тръбопроводната система се предлагат няколко изхода за монтаж:

• изходите за кръга на радиатора за високо налягане са разположени в горната част;
• в долната част има изводи за кръга на подовото отопление с ниско налягане;
• От едната страна (срещу хидростатичния колектор) е монтиран топлообменник.

Между подаващия и връщащия колектор е монтиран балансиращ вентил. С помощта на регулиращ вентил може да се зададе желаното налягане на отоплителната среда в най-отдалечения кръг и да се регулира дебитът. Балансиращите вентили позволяват по-равномерно разпределение на потока на отоплителната среда, за да се отговори на нуждите на всеки кръг.

Преди да конструирате сами водоотделител, се правят необходимите изчисления, чертежи и схеми. Това е задача, която може да бъде изпълнена само от опитен отоплителен инженер с необходимите умения за монтаж.

Предназначение на хидростатичния колектор - за какво се използва

Функцията на вентила за обратен поток с прорез в отоплителната система е следната:

1. Една от основните функции на хидроразпределителя е хидродинамичното балансиране в отоплителния кръг. Въпросното устройство се монтира в системата като допълнителен елемент и предпазва чугунения топлообменник, разположен в котела, от термичен удар. Поради това тя е задължителна при използване на котли с чугунени топлообменници. Освен това водният сепаратор предпазва отоплителната система от повреда, ако някой от компонентите ѝ (напр. БГВ или подово отопление) се изключи спонтанно.
2. В случай на многоконтурно отопление хидравличният сепаратор е просто необходим. Това е така, защото веригите могат да се сблъскат и да си пречат по време на работа, а инсталираният сепаратор ще предотврати взаимодействието им, като по този начин ще позволи на системата да функционира правилно.
3. Ако отоплителната система е проектирана правилно, хидрографът може да се използва като резервоар за задържане на различните твърди механични примеси, съдържащи се в отоплителната среда.
4. Хидростатичният сепаратор в отоплителната система позволява изпускане на въздух от кръга, като елиминира необходимостта от други методи за изпускане и предотвратява окисляването на вътрешните повърхности на компонентите на отоплителната система.

Ако знаете за какво служи хидравличният сепаратор в отоплителната система, ще можете правилно да изберете и монтирате такова устройство.