Strzałka hydrauliczna do ogrzewania: przeznaczenie + schemat instalacji + obliczenia parametrów

Systemy grzewcze w nowoczesnej formie są złożonymi konstrukcjami wyposażonymi w różnorodne urządzenia.Ich efektywnemu działaniu towarzyszy optymalne zrównoważenie wszystkich elementów składowych. Strzałka hydrauliczna do ogrzewania ma na celu zapewnienie równowagi. Warto poznać zasadę jego działania, prawda?

Porozmawiamy o tym, jak działa separator hydrauliczny i jakie zalety ma wyposażony w niego obieg grzewczy. W prezentowanym przez nas artykule opisano zasady instalacji i podłączenia. Dostarczono pomocne instrukcje obsługi.

Hydrauliczna separacja strumienia

Strzałka hydrauliczna do ogrzewania jest częściej nazywana separatorem hydraulicznym. Z tego staje się jasne, że system ten jest przeznaczony do wdrożenia w obiegach grzewczych.

Przy ogrzewaniu zakłada się, że wykorzystuje się kilka obwodów, np. takich jak:

• linie z grupami grzejników;
• system ogrzewania podłogowego;
• dostawa ciepłej wody przez bojler.

W przypadku braku strzałki hydraulicznej dla takiego systemu grzewczego, będziesz musiał albo dokładnie obliczyć projekt dla każdego obwodu, albo wyposażyć każdy obwód indywidualnie pompa obiegowa.

Ale nawet w tych przypadkach nie ma całkowitej pewności osiągnięcia optymalnej równowagi.

W przybliżeniu tak można rozpatrywać klasyczną konstrukcję separatorów hydraulicznych wykonanych na bazie rur okrągłych lub prostokątnych. Proste, ale skuteczne rozwiązanie, które radykalnie zmienia stan instalacji grzewczej z udziałem kotła

Tymczasem problem został rozwiązany w prosty sposób.Wystarczy zastosować w obwodzie separator hydrauliczny - strzałkę hydrauliczną. Dzięki temu wszystkie obwody wchodzące w skład systemu zostaną optymalnie odseparowane bez ryzyka strat hydraulicznych w każdym z nich.

Hydroarrow – nazwa „na co dzień”. Prawidłowa nazwa odpowiada definicji – „separator hydrauliczny”. Z konstruktywnego punktu widzenia urządzenie wygląda jak kawałek zwykłej pustej rury (okrągły, prostokątny przekrój).

Obie końcówki rury zaślepione są metalowymi płytkami, a po różnych stronach korpusu znajdują się rury wlotowe/wylotowe (po dwie z każdej strony).

Naturalnym wyglądem produktów są przełączniki hydrauliczne wykonane z rur prostokątnych i okrągłych. Obie opcje wykazują wysoką wydajność. Jednak pistolety hydrauliczne oparte na rurach okrągłych są nadal uważane za bardziej preferowaną opcję

Tradycyjnie zakończenie prac instalacyjnych projekt systemu grzewczego to początek kolejnego procesu – testowania. Powstały projekt instalacji wodno-kanalizacyjnej napełnia się wodą (T = 5 - 15°C), po czym uruchamia się kocioł grzewczy.

Dopóki płyn chłodzący nie zostanie podgrzany do wymaganej temperatury (ustawionej w programie kotła), przepływ wody jest „wirowany” przez pompę obiegową obiegu pierwotnego. Pompy obiegowe obiegów wtórnych nie są podłączone. Chłodziwo kierowane jest wzdłuż strzałki hydraulicznej od strony gorącej do strony zimnej (Q1 > Q2).

Pod warunkiem osiągnięcia płyn chłodzący zadanej temperatury, włączają się obiegi wtórne instalacji grzewczej. Przepływy chłodziwa w obwodzie głównym i wtórnym są wyrównane. W takich warunkach strzałka hydrauliczna pełni jedynie funkcję filtra i odpowietrznika (Q1 = Q2).

Schemat funkcjonalny działania klasycznego wyłącznika hydraulicznego dla trzech różnych trybów pracy kotła. Wykres wyraźnie wskazuje rozkład przepływów ciepła dla każdego indywidualnego trybu pracy urządzeń kotłowych

Jeśli jakakolwiek część (na przykład obieg podgrzewanej podłogi) systemu grzewczego osiągnie zadany punkt ogrzewania, wybór chłodziwa przez obieg wtórny tymczasowo zostanie zatrzymany. Pompa obiegowa wyłącza się automatycznie, a przepływ wody kierowany jest poprzez strzałkę hydrauliczną ze strony zimnej na stronę ciepłą (Q1 < Q2).

Parametry konstrukcyjne strzałki hydraulicznej

Głównym parametrem odniesienia do obliczeń jest prędkość chłodziwa w odcinku ruchu pionowego wewnątrz strzałki hydraulicznej. Zazwyczaj zalecana wartość nie przekracza 0,1 m/s w jednym z dwóch warunków (Q1 = Q2 lub Q1 < Q2).

Niska prędkość wynika z całkiem rozsądnych wniosków. Przy tej prędkości zanieczyszczenia zawarte w strumieniu wody (szlam, piasek, wapień itp.) osiadają na dnie rury hydraulicznej. Ponadto ze względu na niską prędkość wymagane ciśnienie temperaturowe ma czas na wytworzenie się.

Wyróżnia się dwa typy konstrukcji strzałek hydraulicznych, dla których najczęściej wykonuje się obliczenia: 1 – dla trzech średnic; 2 – poprzez naprzemienne układanie rur. Niezależnie od przyjęcia tej czy innej techniki, podstawowe parametry obliczeniowe są zawsze typowe - przepływ chłodziwa przez obwody i parametr prędkości

Niski przepływ chłodziwa sprzyja lepszemu oddzielaniu powietrza od wody w celu późniejszego usunięcia przez odpowietrznik hydraulicznego układu separacji. Ogólnie rzecz biorąc, parametr standardowy jest wybierany z uwzględnieniem wszystkich istotnych czynników.

Do obliczeń często stosuje się tzw. Metodę trzech średnic i naprzemiennych rur.Tutaj ostatecznym obliczonym parametrem jest wartość średnicy separatora.

Na podstawie uzyskanej wartości obliczane są wszystkie pozostałe wymagane wartości. Aby jednak poznać wielkość średnicy separatora hydraulicznego potrzebne są następujące dane:

• przez przepływ w obwodzie pierwotnym (Q1);
• przez przepływ w obwodzie wtórnym (Q2);
• prędkość pionowego przepływu wody wzdłuż strzałki hydraulicznej (V).

W rzeczywistości dane te są zawsze dostępne do obliczeń.

Na przykład natężenie przepływu w obwodzie pierwotnym wynosi 50 l/min. (ze specyfikacji technicznej pompy 1). Natężenie przepływu w drugim obwodzie wynosi 100 l/min. (ze specyfikacji technicznej pompy 2). Średnicę igły hydraulicznej oblicza się ze wzoru:

Wzór na obliczenie średnicy rury strzałowej hydraulicznej w zależności od parametrów przepływu chłodziwa (przepływ według charakterystyki pompy) i pionowego natężenia przepływu

gdzie: Q – różnica między kosztami Q1 i Q2; V to prędkość pionowego przepływu wewnątrz strzałki (0,1 m/s), π to stała wartość 3,14.

Tymczasem średnicę separatora hydraulicznego (warunkową) można dobrać korzystając z tabeli przybliżonych wartości normowych.

Parametr wysokości urządzenia do separacji strumienia ciepła nie jest krytyczny. W rzeczywistości można przyjąć dowolną wysokość rury, ale należy wziąć pod uwagę poziomy zasilania rurociągów przychodzących/wypływających.

Schematyczne rozwiązanie przełożenia rur

Klasyczna wersja separatora hydraulicznego polega na wykonaniu rur rozmieszczonych symetrycznie względem siebie. Jednak praktykowana jest również wersja obwodu o nieco innej konfiguracji, w której rury są rozmieszczone asymetrycznie. Co to daje?

Schemat wykonania separatora hydraulicznego, w którym rury obiegu wtórnego są nieco przesunięte w stosunku do rur obiegu pierwotnego. Według wynalazców (co zostało potwierdzone w praktyce) ta opcja wydaje się bardziej wydajna w filtrowaniu cząstek i oddzielaniu powietrza

Jak pokazuje praktyczne zastosowanie obwodów asymetrycznych, w tym przypadku następuje skuteczniejsza separacja powietrza i osiągana jest lepsza filtracja (osad) cząstek zawieszonych w płynie chłodzącym.

Liczba połączeń na przełączniku hydraulicznym

Klasyczna konstrukcja obwodu przewiduje doprowadzenie czterech rurociągów do konstrukcji separatora hydraulicznego. To nieuchronnie rodzi pytanie o możliwość zwiększenia liczby wejść/wyjść. W zasadzie takie konstruktywne podejście nie jest wykluczone. Jednakże wydajność obwodu maleje wraz ze wzrostem liczby wejść/wyjść.

Rozważmy możliwą opcję z dużą liczbą rur, w przeciwieństwie do klasyki, i przeanalizujmy działanie układu separacji hydraulicznej dla takich warunków instalacji.

Schemat wielokanałowego rozdzielacza strumienia ciepła. Ta opcja pozwala na obsługę większych systemów, ale jeśli liczba rur wzrośnie powyżej czterech, wydajność systemu jako całości gwałtownie spada

W tym przypadku strumień ciepła Q1 jest całkowicie pochłaniany przez strumień ciepła Q2 dla stanu układu, w którym natężenia przepływu dla tych przepływów są rzeczywiście równoważne:

Q1 = Q2.

W tym samym stanie systemu przepływ ciepła Q3 w wartości temperatury jest w przybliżeniu równy średnim wartościom Tav przepływającym przez przewody powrotne (Q6, Q7, Q8). Jednocześnie występuje niewielka różnica temperatur w liniach z Q3 i Q4.

Jeżeli przepływ ciepła Q1 w składniku cieplnym Q2 + Q3 zrówna się, rozkład ciśnienia temperaturowego wyraża się zależnością:

T1=T2, T4=T5,

mając na uwadze, że

T3= T1+T5/2.

Jeżeli przepływ ciepła Q1 stanie się równy sumie ciepła wszystkich pozostałych przepływów Q2, Q3, Q4, w tym stanie wszystkie cztery ciśnienia temperaturowe zostaną wyrównane (T1=T2=T3=T4).

Dość często stosowany w praktyce wielokanałowy układ separacji z czterema wejściami/czterema wyjściami. W przypadku obsługi prywatnych systemów ciepłowniczych rozwiązanie to jest w pełni zadowalające pod względem parametrów technologicznych i stabilizacji pracy kotła

W tym stanie rzeczy w systemach wielokanałowych (więcej niż cztery) zauważa się następujące czynniki, które mają negatywny wpływ na działanie urządzenia jako całości:

• zmniejszona jest konwekcja naturalna wewnątrz separatora hydraulicznego;
• zmniejsza się efekt naturalnego mieszania się podaży i powrotu;
• ogólna wydajność systemu dąży do zera.

Okazuje się, że odejście od klasycznego schematu wraz ze wzrostem liczby rur wylotowych niemal całkowicie eliminuje właściwości użytkowe, jakie powinien posiadać żyroskop.

Separator hydrauliczny bez filtra

Konstrukcja strzałki, która wyklucza obecność funkcji separatora powietrza i filtra osadu, również odbiega nieco od przyjętej normy. Tymczasem przy takiej konstrukcji możliwe jest uzyskanie dwóch przepływów o różnych prędkościach (obwody dynamicznie niezależne).

Niestandardowe rozwiązanie konstrukcyjne do produkcji strzał hydraulicznych. Od klasyki różni się tym, że nie ma funkcji filtrowania i usuwania powietrza. Ponadto rozkład strumieni ciepła ma prostopadły wzór transportu, co zapewnia oddzielenie prędkości

Na przykład istnieje przepływ ciepła w obiegu kotła i przepływ ciepła w obiegu urządzenia grzewcze (grzejniki). Przy niestandardowej konstrukcji, w której kierunek przepływu jest prostopadły, natężenie przepływu w obwodzie wtórnym z urządzeniami grzewczymi znacznie wzrasta.

Wręcz przeciwnie, ruch wzdłuż konturu kotła jest wolniejszy. To prawda, że ​​​​jest to pogląd czysto teoretyczny. Testowanie w określonych warunkach jest praktycznie konieczne.

Jak przydatna jest strzała hydrauliczna?

Konieczność zastosowania klasycznej konstrukcji separatora hydraulicznego jest oczywista. Ponadto w systemach z kotłami wdrożenie tego elementu staje się działaniem obowiązkowym.

Zamontowanie zaworu hydraulicznego w instalacji obsługiwanej przez kocioł zapewnia stabilne przepływy (przepływ chłodziwa). W efekcie ryzyko młot wodny i wahania temperatury.

Przykłady strzałek hydraulicznych w klasycznej prostej konstrukcji opartej na rurociągach z tworzyw sztucznych. Teraz takie konstrukcje można znaleźć nawet częściej niż metalowe. Wydajność działania jest prawie taka sama jak w przypadku metalowych, ale fakt oszczędności na urządzeniu i wdrożeniu w systemie

Dla każdego zwykłego system podgrzewania wodywykonane bez separatora hydraulicznego, odcięciu części przewodów nieuchronnie towarzyszy gwałtowny wzrost temperatury w obiegu kotła na skutek małego przepływu. Jednocześnie następuje silnie schłodzony przepływ powrotny.

Istnieje ryzyko wystąpienia uderzenia wodnego. Zjawiska takie są obarczone szybką awarią kotła i znacznie skracają żywotność urządzenia.

W większości przypadków konstrukcje z tworzyw sztucznych dobrze nadają się do systemów domowych. Ta opcja aplikacji wydaje się być bardziej ekonomiczna w instalacji.

Dodatkowo zastosowanie okuć umożliwia montaż systemy rur polimerowych i łączenie plastikowych strzałek hydraulicznych bez spawania.Z punktu widzenia serwisowego takie rozwiązania są również mile widziane, ponieważ zamontowany na armaturze separator hydrauliczny można w każdej chwili łatwo zdemontować.

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Film o praktycznym zastosowaniu: kiedy zachodzi potrzeba montażu strzałki hydraulicznej i kiedy nie jest ona potrzebna.

Znaczenie strzałki hydraulicznej w rozkładzie strumieni ciepła jest trudne do przecenienia. To naprawdę niezbędne wyposażenie, które powinno być zainstalowane w każdym indywidualnym systemie ogrzewania i ciepłej wody.

Najważniejsze jest prawidłowe obliczenie, zaprojektowanie i wyprodukowanie urządzenia - separatora hydraulicznego. To dokładne obliczenia, które pozwalają osiągnąć maksymalną wydajność urządzenia.

Prosimy o wpisywanie komentarzy w bloku poniżej, zamieszczanie zdjęć związanych z tematyką artykułu oraz zadawanie pytań. Opowiedz nam o tym, jak wyposażyłeś system grzewczy w strzałkę hydrauliczną. Opisz jak zmieniło się działanie sieci po jej zamontowaniu, jakie korzyści uzyskał system po włączeniu tego urządzenia do obwodu.