Что такое гидрострелка для отопления: функции и способы расчета

Водяная система отопления — это агрегат, постоянно и эффективно обогревающий помещения и в маленькой квартире, и в спальном микрорайоне города.

Чтобы этот агрегат работал исправно с максимальным КПД, необходимо поддерживать в разных частях этой системы давление, температуру и скорость потока теплоносителя в оптимальных пределах.

Чем больше и сложнее эта система, тем сложнее поддерживать в ней баланс параметров. Задачу управления водяным отоплением помогает решить несложная деталь — гидрострелка.

Зачем нужна гидрострелка для отопления?

Гидрострелкой называют вертикальный металлический сосуд, установленный между котлом и остальной отопительной системой.

Эта деталь имеет множество синонимов: бутылка, гидроразделитель, гидрораспределитель, гидроколлектор и др.

Как правило, гидроразделитель соединен с системой четырьмя патрубками. С одной стороны к ним присоединяют прямой и обратный патрубки котла, а с другой — подающую и обратную трубу отопительной системы.

В больших домах с большим количеством радиаторов к гидрострелке вместо подающей и обратной трубы присоединяют подающий и обратный коллектор, с помощью которых происходит раздача и сбор потоков теплоносителя.

Через гидрораспределитель к отопительному агрегату иногда присоединяют несколько параллельно работающих котлов. В этом случае количество патрубков увеличивается.

Некоторые фирмы-производители отопительного оборудования обязательно включают в набор деталей для монтажа гидрораспределитель. Эта деталь входит не только в стандартные наборы для агрегатов определенной мощности, но и может быть рассчитана для отопительной системы по специальному заказу.

Принцип работы гидрострелки

При запуске, выходе на заданный режим и отключении обогрева в системе водяного отопления возможны различные аварийные ситуации.

Одна из них называется тепловым ударом. После запуска котла теплоноситель нагревается и поступает в батареи.

Однако батареи заполнены холодным теплоносителем, который вытесняется из них и поступает в уже нагретый котел. Резкое и неравномерное охлаждение труб теплообменника котла приводит к их деформации.

Чугунные теплообменники обладают повышенной хрупкостью и особенно чувствительны к быстрому неравномерному нагреву. При запуске отопления без гидроразделителя они часто трескаются и выходят из строя.

Вероятность выхода из строя отопительного оборудования значительно возрастает, если:

• систему быстро запускают в начале сезона при низкой температуре или после остановки и срочного ремонта;
• по какой-либо причине отключаются насосы;
• часть контуров перекрыта.

Многоконтурный отопительный агрегат страдает одним существенным недостатком: в случае перекрытия части контуров давление и скорость потока в работающих контурах повышается, что может приводить к перегреву и повреждениям.

Кроме основной функции регуляции давления и скорости потока гидроразделитель собирает пузырьки воздуха и механические примеси, мигрирующие по трубам. Воздух удаляется из системы через клапан в верхней части, а шлам — через кран в нижней части гидрострелки.

Благодаря этой очистительной функции замедляется окисление металла в местах контакта с теплоносителем, что увеличивает срок службы и снижает вероятность поломки таких деталей:

• батарей;
• запорно-регулирующей арматуры (краны, задвижки, перепускные клапаны и др.);
• насосов;
• теплообменников.

Особенности работы гидравлического разделителя

Отопление в начале сезона начинают при температуре от +5 до +15°С. После того, как завершится монтаж или ремонт и система наполнится теплоносителем, запускают котел и включают циркуляционный насос.

Нагретая примерно до +60°С жидкость поступает в батареи, а вместо нее в котел подается вода температурой около +10°С. Возникает опасность теплового удара и разрушения деталей котла.

Если между котлом и коллекторами смонтирована гидрострелка, часть потока горячего теплоносителя не отправляется в радиаторы, а смешивается с холодным и возвращается на подогрев. Таким образом, разность температур теплоносителя между подающим и обратным трубопроводами уменьшается и опасность разрушения котла ликвидируется.

После разогрева жидкости во всей системе основная ее часть поступает в радиаторы. Далее гидрораспределитель выполняет функцию очистителя воды от воздуха и шлама. Однако этими функциями роль гидрострелки не ограничивается.

Агрегат работает в разных режимах в зависимости от температуры воздуха на улице. Во время оттепели потребность в обогреве уменьшается. Термоголовки радиаторов уменьшают просвет или перекрывают поток теплоносителя полностью.

Гидравлическое сопротивление системы растет, поэтому основной поток теплоносителя направляется не в батареи, а через гидрострелку в котел. Автоматика котла отключает нагрев, а вода циркулирует через гидрораспределитель.

Когда температура в комнатах упадет ниже нормы, термоголовки открывают клапаны, пропуская поток в батареи, и автоматика снова включает нагрев.

Способы расчета

Для отопительной системы определенной мощности можно подобрать в магазине подходящий набор деталей. Гидрораспределитель входит в такой набор, и рассчитывать его параметры не нужно.

Но при самостоятельном монтаже нужно рассчитать размеры гидрострелки перед изготовлением, чтобы отопительный агрегат работал с максимальной эффективностью.

Существует два способа расчета:

• способ трех диаметров;

• способ чередующихся патрубков.

Первый способ реализован формулой:

где D — внутренний диаметр гидрострелки, мм;

d — внутренний диаметр патрубков, мм;

P — мощность котла в кВт;

с — теплоемкость воды (4183 Дж/кг · град);

W — скорость движения теплоносителя через поперечник гидрострелки (рекомендуется 0,2 м/с);

ΔT — разница температур между подачей и обраткой.

Как видим, диаметр гидроразделителя равен тройному диаметру любого из патрубков. Существует также зависимость между расходом насоса и диаметром подающего патрубка:

где D — диаметр подающего патрубка в мм;

Q — расход насоса в м³/с;

V — скорость теплоносителя (рекомендуется 1 м/с).

В систему водяного отопления для дома площадью 200 м² и более обязательно нужно включать гидрострелку. Агрегаты меньшей мощности, рассчитанные на меньшую площадь, можно снабжать этим прибором по желанию. В любом случае работа отопительной системы улучшается.

Гидрораспределитель можно купить в наборе. Для сложных и мощных систем приходится делать индивидуальный расчет этого прибора. Расчет делают по специальной программе.

Как работает гидравлический разделитель, смотрите на видео ниже:

Схему работы системы отопления с гидрострелкой, зачем она нужна и какие бывают, узнайте из видео: