Термогидравлический распределитель принцип работы
F.A.Q. о котлах и отоплении
Конструкция и принцип работы термогидравлического распределителя
Ответ
Недавно, читая все тот же «Альбом типовых технических решений с водогрейными котлами De Dietrich», нашел интересное устройсто. Точнее, я и раньше с ним сталкивался, но детально не разбирался. Данное устройство совмещает в себе гидравлический разделить и гидравлический распределитель.
Сегодня речь пойдет о термогидравлическом распределителе. Скорее под кат. 
Я считаю, что по своей идеологии это отличная вещь, совмещающая в себе функции гидравлического разделителя (гидравлической стрелки) и гидравлического распределителя (обыкновенного магистрального коллектора).
Фактически, конструкция термогидравлического распределителя представляет собой дополнительные отводы от гидравлической стрелки. К этим отводам подключаются контуры: отопления, теплого пола, нагрева калорифера вентиляции и т. д.
Для чего необходимо распределять теплоноситель по контурам? Современные системы теплоснабжения являются многоконтурными. Эти контуры могут иметь разные температурные параметры. К примеру: теплый пол работает при температурном напоре 45/35 °С, а система отопления 80/60 °С.
Ниже на картинке пример многоконтурной системы. 
Как видно на изображении присутствует 3 контура: один контур отопления, и два контура — теплого пола.
В этих случаях необходимо применять смесительные узлы. Крупнее изображение ниже. Более холодная вода обратной линии подмешивается в линию подачи, снижая температурный режим. Все обязательно управляется автоматикой котла. 
Таких контуров может быть много и если в какой-то момент времени 3-х ходовые клапаны закроются, то циркуляция через котел прекратится. Напомню, что прекращение циркуляции через котел, может губительно сказаться на работе теплогенерирующего агрегата. К примеру, котлы с малым водоизмещением требуют постоянной циркуляции теплоносителя для снятия теплоты с теплообменника.
В таких случаях предусматривают установку гидравлической стрелки. Ее изображение ниже. 
Чтобы облегчить монтаж и придумали устройство, которое совмещает в себе работу, описанных выше. Это устройсто — термогидравлический распределитель. 
Ниже приведен метор расчета размеров термогидравлического распределителя.
Для определения диаметров термогидравлического распределителя и гидравлического разделителя (размер 3D), а также диаме- тра подающего трубопровода котлового контура (размер D) можно использовать график, приведенным на рисунке.
Как видно из этого графика, скорость движения теплоносителя в термогидравлическом распределителе или гидравлическом разделителе равна 0,1 м/с, а в подающем трубопроводе котлового контура — 1 м/с.
Действительный диаметр подающего трубопровода котлового контура и термогидравлического распределителя или гидравлического разделителя следует выбирать из стандартного типоряда диаметра труб, причем действительный диаметр должен быть немного больше, чем диаметр, рассчитанный по графику (т.е. из стандартного типоряда выбирается ближайший больший диаметр по отношению к расчетному значению). В этом случае скорости движения теплоносителя в котловом контуре и в термогидравличе- ском распределителе (гидравлическом разделителе) будут немного меньше, чем приведенные на графике (0,1 м/с и 1 м/с). Для данного графика расход теплоносителя в котловом контуре рассчитывается для ΔТ = 15 К. Для правильной работы термоги- дравлического распределителя (гидравлического разделителя) необходимо, чтобы расход теплоносителя в котловом контуре был больше как минимум на 10% максимального суммарного расхода в контурах отопления. Следовательно, расчетная ΔТ для контуров отопления должна быть больше или равна 15 К. Это соответствует высокотемпературным системам отопления: например, системам радиаторного отопления с расчетным температурным режимом 80°C/60°C или 95°C/70°C и им подобным, где тем- пературный перепад на отопительном приборе (ΔТ) составляет 20 К или 25 К. Он может быть равен и 15 К, если мощность котельного оборудования была выбрана с определенным запасом (10%—30%). Только в таких случаях расход в первичном контуре будет больше, чем суммарный расход во вторичных контурах.
Термогидравлические разделители для систем отопления. Назначение, конструкция и принцип работы
Назначение гидрострелки, зачем нужна гидрострелка.
Гидрострелка (гидравлический разделитель, гидравлическая стрелка или термогидравлический разделитель) – это один из самых важных узлов в системе отопления с источниками генерации тепловой энергии.
Он предназначен для разделения котлового контура и контура потребителей тепла, создавая зону пониженного гидравлического сопротивления. Таким образом, гидравлический разделитель позволяет сбалансировать контур котла с остальными контурами потребителей тепла.
Гидравлический разделитель (гидрострелка) обеспечивает гидравлический (и температурный) баланс контуров. При использовании такой гидрострелки расход теплоносителя в контуре потребителей тепла задается только при включении/отключении насоса соответствующего контура. Когда насос вторичного контура отключен, циркуляция в нем отсутствует и теплоноситель, циркулирующий под воздействием насоса первичного контура, возвращается в котел через гидравлический разделитель. В результате, при использовании гидрострелки, в первичном контуре поддерживается постоянный расход теплоносителя, а во вторичном контуре – расход теплоносителя определяется в соответствии с тепловой нагрузкой.
Гидравлический разделитель включает в себя также функции деаэратора и шламоуловителя. В современных отопительных системах гидрострелка является стандартной опцией.
Рассмотрим схему гидрострелки.
Современные системы отопления, как правило являются многоконтурными, т.е. состоят из нескольких гидравлических контуров отопления (рисунок 1). Эти контуры могут быть как низкотемпературными (напольное отопление или низкотемпературное радиаторное отопление), так и высокотемпературными (высокотемпературное радиаторное отопление, воздушное отопление, подогрев бассейна, контур нагрева емкостного водонагревателя).
В ряде случаев требуется применение смесительных узлов для поддержания заданной температуры теплоносителя путем смешивания теплоносителя с разными температурами. Этими процессами управляет автоматика.
С учетом особенностей работы некоторых насосов, например загрузочного насоса водонагревателя и трехходовых смесителей получается, что каждый контур системы отопления «живет своей жизнью», т.е. отбирает именно то количество нагретого теплоносителя, которое ему необходимо в данный момент. Таким образом, суммарный расход (количество используемого нагретого теплоносителя) всех контуров отопления не является постоянным, а меняется в течение времени и условий.
Для котла необходим постоянный и неизменный расход теплоносителя. Это сильно влияет на эффективность его работы и ресурс. Следовательно, для стабильной и корректной работы всей системы отопления необходимо, по возможности, отделить друг от друга контур котла и каждый из контуров системы отопления, таким образом, сделать независимыми производство (контур котла) и потребление тепла (контур отопления). Такую функцию гидравлического разделения выполняют гидрострелки, которые на практике представляют собой вертикально установленный участок трубопровода (перемычку) большого диаметра. Вероятно, наиболее полное описание и принцип работы гидрострелок для широкого применения сделала компания De Dietrich.
Конструктивная схема и принцип работы гидрострелки.
Гидравлический распределитель (гидрострелка) конструктивно представляют собой вертикально установленную перемычку большого диаметра (рисунок 2).
За счет большого диаметра (по отношению к диаметру трубопровода котлового контура) быстро гасится скорость теплоносителя в гидравлическом разделителе (гидрострелке).
Предполагается, что гидравлическое сопротивление такого устройства исчезающе мало по сравнению с сопротивлением контуров отопления и котла. В результате, между котлом и контурами отопления появляется некий буфер (ресивер) с малым сопротивлением, то есть контуры отопления никаким образом не будут оказывать влияние на контур котла и расход теплоносителя через котел. Таким образом, каждый контур системы отопления будет «жить своей жизнью».
Гидрострелка, кроме функции гидравлического разделения, обеспечивает распределение подающих линий контуров отопления по температуре: в самой верхней части — самый высокотемпературный контур (греющий контур водонагревателя, подогрев бассейна, калорифера вентиляции или радиаторное отопление), чуть ниже — контур с меньшей температурой, самый нижний — низкотемпературный контур отопления (низкотемпературное радиаторное или напольное отопление). Такое же правило действует и для обратных линий контуров отопления: в самой верхней части — самая высокотемпературная (теплая) обратная линия, в самом низу — самая холодная.
Гидрострелка выполняет функцию гидравлической развязки (разделения) котлового контура и контуров отопления. Независимость самих контуров отопления обеспечивается за счет подающего и обратного коллекторов, которые устанавливаются после гидравлического разделителя. Для корректной работы гидрострелки (гидравлического разделителя) необходимо соблюдать следующие правила:
1. Допускается только вертикальная установка гидрострелки (гидравлического разделителя).
2. Скорость движения теплоносителя в гидрострелке (гидравлическом разделителе) не должна превышать 0,1 м/с. В таком случае скорость движения теплоносителя в подающем трубопроводе котлового контура должна быть не больше 0,7-0,9 м/с.
3. Для определения размеров гидрострелки (гидравлического разделителя) необходимо использовать правило 3-х диаметров (3D) либо специальное программное обеспечение. Между осями любых двух подключений (штуцеров) к гидрострелке (гидравлическому разделителю) должно быть расстояние не меньше чем 3 диаметра (рисунок 2). Из рисунка 2 видно, что высота гидравлического разделителя гораздо меньше, чем высота гидравлического распределителя.
4. Производительность насоса котлового контура (или в случае каскадной установки с несколькими насосами — суммарная производительность котловых насосов) должна быть больше как минимум на 10% суммарной максимальной производительности насосов вторичных контуров.
5. При использовании гидравлической стреклки необходимо следить за тем, чтобы высокотемпературные контуры отопления подключались в верхнюю часть гидравлического распределителя. В связи с тем, что скорость движения теплоносителя в гидравлической стрелке достаточно мала (меньше 0,1 м/с), будет наблюдаться явление стратификации (расслоения) теплоносителя по температуре. Очевидно, что теплоноситель имеет более высокую температуру в верхней части гидравлического распределителя, это необходимо учитывать при выполнении присоединения подающих линий контуров отопления.
Для того чтобы увеличить температуру воды на входе чугунного напольного котла, обратная линия котла подсоединяется выше всех обратных линий контуров отопления — искусственное завышение температуры обратной линии за счет явления стратификации в гидравлическом распределителе и гидравлическом разделителе.
С учетом того, что в гидравлическом распределителе и гидравлическом разделителе скорость движения теплоносителя достаточно мала, их можно использовать для эффективного удаления воздуха и шлама — достаточно лишь поставить соответствующие устройства (автоматический и ручной воздухоотводчики в верхней части, шаровой кран большого диаметра в нижней части) (рисунок 1).
Компания ИСАН предлагает своим покупателям различные варианты гидравлических стрелок и коллекторов для котельной. Наши специалисты помогут Вам не только профессионально подобрать котельное оборудование, но и выполнить его монтаж.
Описание процессов происходящих в гидравлическом разделителе (гидрострелке).
Чтобы получить представление о процессах, которые происходят в гидрострелке, рассмотрим три различные случая ее работы.
Т1 – температура подачи от котла,
Т2 – температура возврата теплоносителя в котел («обратка»),
Т3 – температура подачи в систему отопления,
Т4 – температура возврата из системы отопления,
Qp и Qs – соответственно, производительность котлового насоса и суммарная производительность насосов в системе отопления
Температуры подачи и возврата теплоносителя совпадают, производительность насосов тоже совпадает.
Это идеальный случай, который на практике сложно достичь, но его следует рассматривать как то, к чему надо стремиться при подборе оборудования.
Производительность котлового насоса меньше, чем суммарная производительность насосов в системе отопления (работающих одновременно). Система отопления потребляет теплоносителя больше, чем может «предложить» котловой насос, в результате происходит захват дополнительной жидкости в систему отопления из ее же возвратной магистрали, то есть уже с низкой температурой. В котел возвращается теплоноситель той же температуры, как в «обратке» системы отопления (T2=T4). Такой режим работы в максимальной мере использует мощность котла (котел работает на максимуме своей мощности), а здание «недополучает» требуемое тепло. К тому же может возникнуть большая разница температуры между подачей и «обраткой» котла (T1 и T2), что негативно сказывается на ресурсе его работы.
Производительность котлового насоса больше, чем суммарная производительность насосов в системе отопления (работающих одновременно). Система отопления в этом случае потребляет ровно то количества тепла, которое ей необходимо, а излишек тепла возвращается в котел. Это, при фиксированной мощности тепловыделения котла приводит к повышению температуры теплоносителя и периодическому выключению котла. Это, можно сказать, «штатный» режим работы и наиболее естественный. Дополнительных потерь тепла не происходит и, учитывая, что внешние условия теплопотерь постоянно меняются (меняется потребление тепла на радиаторное отопления, на бойлер, и т.п.), такой режим чаще всего мы имеем на практике.
Применение термогидравлического распределителя в системах централизованного теплоснабжения Текст научной статьи по специальности « Строительство и архитектура»
Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Сенников Владимир Васильевич, Генварёв Алексей Александрович, Яворовский Юрий Викторович, Костров Андрей Евгеньевич, Козлов Максим Геннадьевич
Рассматривается возможность применения термогидравлического распределителя в системах централизованного теплоснабжения.
Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Сенников Владимир Васильевич, Генварёв Алексей Александрович, Яворовский Юрий Викторович, Костров Андрей Евгеньевич, Козлов Максим Геннадьевич
Текст научной работы на тему «Применение термогидравлического распределителя в системах централизованного теплоснабжения»
Применение термогидравлического распределителя в системах централизованного теплоснабжения
Сенников В.В., Генварёв А.А., Яворовский Ю.В., кандидаты техн. наук,
Костров А.Е., Козлов М.Г., инженеры
Рассматривается возможность применения термогидравлического распределителя в системах централизованного теплоснабжения.
Ключевые слова: тепловая сеть, гидравлический распределитель, котел, насос.
Thermohydraulic dispatcher appliance in district heating systems
Sennikov V.V., Genvareov A.A., Yavorovskiy Y.V., candidates of science, Kostrov A.E., Kozlov M.G., engineers Possibility of the using thermohydraulic dispatcher in district heating systems is considered.
Keywords: heat network, hydraulic dispatcher, boiler, pump.
Термогидравлический распределитель (ТГР) — устройство, предназначенное для улучшения процесса регулирования отпуска тепловой энергии. Существуют различные типы ТГР: вертикальные с подключением до 3-х потребителей; коллекторные (вертикальные и горизонтальные) с возможностью неограниченного подключения потребителей; коллекторные, соединенные короткой U-образной трубой, и др.
ТГР можно рассматривать как перемычку (байпас) большого диаметра с малым гидравлическим сопротивлением между контурами источника и потребителя. В общем, ТГР является частью гидравлической системы, состоящей из контура источника и контура потребителя (потребителей) тепловой энергии, соединенных трубопроводом перемычки. Контур источника включает в себя источник энергии, насос и соединительные трубопроводы первичного контура, а также саму перемычку. В контур потребителя входят сами потребители тепловой энергии, насосы и трубопроводы вторичного контура, а также трубопровод перемычки.
ТГР достаточно широко используется в децентрализованных схемах теплоснабжения. Теплогидравлическая схема водогрейных котельных представляет собой сложный комплекс функционально взаимосвязанного оборудования, согласующего режим выработки теплоты на источнике и режим потребления теплоты.
Режим работы котельных установок должен обеспечивать постоянный, не менее минимального, расход теплоносителя с температурой выше точки росы (кроме конденсационных котлов) при резко изменяемой тепловой нагрузке у потребителей. При использовании современных котлов обеспечение постоянства расхода теплоносителя через котел и ограничения на минимально допустимую температуру теплоносителя в обратной линии перед котлом являются требованиями завода-изготовителя. Поэтому все более широкое применение в котельных, особенно при их реконструкции, на-
ходят схемы с использованием термогидравлического распределителя.
Тепловые схемы котельных имеют вторичный контур, включающий в себя несколько отопительных контуров, контур теплых полов, контур ГВС, контур системы вентиляции и т.п. При различных режимах работы котельной расходы в первичном и вторичном контурах не совпадают (номинальный режим, режим снижения нагрузки потребителей, режим пуска-останова и др.), что обусловливает необходимость гидравлической развязки контуров. При полной гидравлической развязке изменение расхода теплоносителя во вторичном контуре (из-за изменения нагрузки многочисленных потребителей) не влияет на величину расхода первичного контура.
Практическое использование в котельных тепловых схем с ТГР позволяет обеспечить независимость контуров, повысить надежность теплоснабжения потребителей и снизить затраты энергоресурсов. Надежный гидравлический принцип работы ТГР, не требующий регулирования расходов, обеспечивает независимость и бесперебойное функционирование подключенных контуров потребителей.
Кроме того, подключение потребителей через ТГР имеет и другие преимущества: потребителям будет отпускаться столько теплоты, сколько им необходимо для компенсации тепловых потерь зданием в данный момент. Невостребованное количество тепловой энергии через ТГР возвращается источнику.
Рассмотрим возможность использования ТГР в тепловых схемах централизованного теплоснабжения. Система централизованного теплоснабжения состоит из контура источника тепловой энергии (ТЭЦ, паровая или водогрейная котельная), распределительного контура (магистральные и квартальные тепловые сети и пр.) и контуров потребителей тепловой энергии. В основном применяется зависимая система теплоснабжения потребителей (с элеватором и открытым водоразбором). Для рабо-
ты элеватора располагаемый перепад на входе в индивидуальный тепловой пункт (ИТП) должен быть не менее 15 м вод. ст. Для устойчивой работы системы отопления здания с элеватором необходимо иметь перепад 30-40 м. вод. ст., т.е. если принять в обратном трубопроводе давление 50 м. вод.ст., то в прямом трубопроводе давление будет 90-95 м. вод. ст. (9-9,5 ата). Для этого чтобы подвести необходимое количество теплоты к потребителям, в распределительной сети должен работать высоконапорный сетевой насос (с увеличением напора растет потребление электрической энергии). При использовании термогидравлического распределителя в ИТП циркуляция теплоносителя в системе отопления здания осуществляется за счет работы собственного низконапорного насоса малой мощности. Сетевой циркуляционный насос не будет создавать циркуляцию в отопительной системе здания, потому что ТГР является участком с малым гидравлическим сопротивлением. При включении насоса системы отопления последний начинает отбирать воду в нужном количестве из распределительного контура через ТГР, обеспечивая ее циркуляцию; избыток теплоносителя через ТГР возвращается в распределительный контур. Это происходит потому, что разность давлений между прямым и обратным трубопроводами в ТГР практически равна нулю.
В сетях централизованного теплоснабжения переход на температурный график 95/70 оС сопровождается заменой сетевых насосов на насосы с большей производительностью и с большими напорами, при этом нарушается регулировка тепловой сети. На рис. 1 приведен пьезометрический график тепловой сети.
Рис. 1. Пьезометрический график:
пьезометрический график при повышенном температурном графике; — пьезометрический график для сети
при температурном графике 95/70°С.
Для повышения располагаемых напоров у удаленных потребителей можно по длине тепловой сети установить повысительные насосные станции на прямой и обратной линиях. При этом значительно увеличивается расход электроэнергии на перекачку теплоносителя и снижается устойчивость тепловой сети по
поддержанию расчетных расходов теплоносителя у потребителей. Применение ТГР позволяет решить вопрос теплоснабжения потребителей даже при значениях располагаемых напоров в 5-10 м. вод. ст. с минимальными энергозатратами.
В современных городских тепловых сетях остро стоит вопрос о наладке гидравлического режима тепловой сети: располагаемый напор у каждого потребителя должен быть не менее минимально допустимого — иначе становится невозможным поддерживать температурный режим в зданиях на требуемом уровне.
Для присоединения дополнительного потребителя необходимо проведение нового наладочного гидравлического расчета тепловой сети. Если сеть потребителя можно гидравлически отделить от подводящих сетей, установив термогидравлический распределитель, вопрос о наладке может быть исключён.
Принципиальная тепловая схема источника с использованием ТГР представлена на рис. 2. Схема состоит из двух контуров и двух узлов А и В.
Рис. 2. Принципиальная схема источника теплоснабжения с термогидравлическим распределителем: 1 — источник тепловой энергии; 2 — потребитель; 3 — ТГР
Математическая модель, описывающая работу ТГР, включает в себя уравнение гидравлических потерь напора в контурах и баланса расхода в узлах:
1^1- вр®р |Ор|- Hts0 = 0, * (1)
где Sp- сопротивление гидравлической перемычки, м • ч2/м6
Уравнение характеристики насоса в контуре источника имеет вид
Из системы уравнений (6) с помощью результанта можно исключить неизвестный расход :
2вЕівНк0вЕкНів0 + вЕк 2нгв02
(-2вЕГв5Ек 2вр + ^в2^2 + вХГз2вр2 +2вЕґв2вЕквр + вЕк 2вр2 +
Еґв °Ек’ ‘к0 вЕІвврвЕкНІв0 —
SEtsHk0SEkSp + SEk SpHts0
Очевидно, предельным значением расхода через перемычку является Qp = 0 , после
которого изменяется направление расхода на противоположное. Следовательно, уравнение (7) принимает вид
Численный анализ системы уравнений (1) показывает, что реверс будет происходить, если
Согласно (10), на условие реверса не влияет величина сопротивления перемычки (ТГР).
Пример 1. Докажем, что за счет использования ТГР в схемах централизованного теплоснабжения обеспечивается независимость контура источника от контура потребителя.
Исходные данные при расчетном режиме следующие:
Нк0 — 30мвод.ст.; Нв0 — 60мвод.ст.; вк — 0,0002м ■ ч2 / м6; вка — 0,0008м ■ ч2 / м6;
sEk = 0,001м • ч2 / м6;sts = 0,01м • ч2 / м6; sffs = 0,005м • ч2 / м6; sEts = 0,019м • ч2 / м6.
При расчетах по системе уравнений (5) величина гидравлического сопротивления контура потребителя изменялась в пределах от 0,01 до 0,03 м • ч2/ м6. В табл. 1-3 приведены результаты расчетов при значениях гидравлического сопротивления перемычки (ТГР) 0,00001; 0,001 и 0,1 м • ч2/ м6.
Таблица 1. Расходы воды Q, м3/ч, через тепловую сеть, источник и ТГР при Sp = 0,00001 м • ч2 / м6.
0,01 77,52 172,94 95,42
0,015 63,31 172,86 109,55
0,020 54,83 172,80 117,97
0,025 49,05 172,76 123,71
0,030 44,78 172,73 127,95
Таблица 2. Расходы воды Q, м /ч, через тепловую сеть, источник и ТГР при вр — 0,001 м ■ ч2 / м6
0,01 86,65 157,88 71,23
0,015 71,47 152,88 81,41
0,020 62,30 149,60 87,30
0,025 55,97 147,22 91,28
0,030 51,27 145,40 94,13
Таблица 3. Расходы воды Q, м /ч, через тепловую сеть, источник и ТГР при вр — 0,1 м ■ ч2 / м6
0,01 94,03 107,61 13,57
0,015 78,06 92,69 14,63
0,020 68,21 83,39 15,18
0,025 61,35 76,87 15,52
0,030 56,22 71,97 15,75
Результаты расчетов показывают, что
при сопротивлении ТГР sp = 0,00001 м • ч2 / м6
расход воды в контуре источника остаётся постоянным при изменении гидравлического сопротивления тепловой сети втрое. Кроме этого, увеличение гидравлического сопротивления перемычки увеличивает диапазон изменения расхода воды через контур источника, который требуется поддерживать постоянным.
Для правильного выбора геометрических размеров ТГР необходимо рассмотреть методику определения величины гидравлического сопротивления перемычки.
В реальных условиях работы ТГР режим движения жидкости в перемычке должен соответствовать значению числа Рейнольдса, значительно превышающему 2320.
По данным [3], в этом случае рекомендуется использовать универсальную формулу А.Д. Альтшуля по определению коэффициента гидравлического трения:
где Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Гидравлический разделитель
Гидравлический разделитель это гидроколлектор, гидрострелка, термогидравлический разделитель, анулоид . Н аименований у данного типа изделий много. Причина в широте профессионального жаргона и маркетинге. Производители придумывают десятки названий, но суть, то есть принцип работы и конструкция схожи, за исключением некоторых деталей. Чтобы не путаться, возьмём классическую трактовку. И поговорим сегодня о гидравлическом разделителе. Для чего нужен, как работает, из каких материалов изготавливается и других важных характеристиках.
Гидравлический разделитель и его функции
Гидравлический разделитель используют в котельных частных домов. Именно автономное отопление нуждается в постоянном контроле. Конечно, за центральными системами следят не менее пристально. Однако оценить, а главное увидеть изменения жители многоквартирных домов едва ли могут. В собственном доме доступ в котельную открыт постоянно, и только от нас зависит, какими устройствами её наполнить.
Гидравлический разделитель приобретают после того, как выбрали котел и рассчитали мощность. Так вы сможете быстрее подыскать подходящую модель, если покупаете, или произвести расчёты, если делаете гидрострелку своими руками. От мощности теплогенератора зависят габаритные и соединительные размеры, а также пропускная способность. С учётом перечисленного найти подходящее изделие не сложно.
Товары этой категории
Главной задачей гидравлического разделителя является выравнивание температуры и давления в многоконтурной системе отопления. Для наглядности, рекомендуем просмотреть следующее видео.
Без звука, зато понятно, что куда течёт и вытекает
Со словами и звуком
Принцип работы гидрострелки основан на законах термодинамики и гидравлики. В системе постоянно циркулирует теплоноситель. Путь начинается от котла и дальше по трубам, они в свою очередь образуют замкнутую цепь, и таких цепочек может быть две, три, четыре. Внутри каждой жидкость транспортируется с определённой скоростью и объёме. Если в одном месте прибыло, то в другом убыло. Во избежание переизбытка или недостатка теплоносителя, потоки нужно разделять. Для этого котел соединяют с гидрострелкой. Она связывает контура и делает их независимыми. При этом передача тепла осуществляется непрерывно.
Три важных задачи гидравлических разделителей
1. Корректируют расход теплоносителя . Например, ваш котёл берёт 40 литров в минуту, а система съедает все 120. С гидрострелкой вам не придётся ставить дополнительный насос и разгонять котловой контур до «аппетитов» остальных устройств обвязки. Вы уложитесь в бюджет, счет за электроэнергию не испугает размером сумм.
2. Близко и далеко . Гидравлический разделитель исключает сообщение контуров. Тёплые полы, радиатор, бойлер косвенного нагрева можно включать и выключать, не теряя баланса.
3. Без примесей. При наличии отводных патрубков из системы можно удалять шлам и примеси, что существенно увеличивает срок службы котельного оборудования.
Устройство гидравлических разделителей
Стандартный гидравлический разделитель имеет полую конструкцию, прямоугольную или круглую. К ней приварены патрубки подачи и обратки.
Гидрострелка Гидрусс из нержавеющей стали на 2 контура
Гидрострелка в разрезе
Внутри гидравлические разделители обычно пустые. Поверхность ровная и гладкая гарантирует высокую пропускную способность. Данная характеристика определяется мощностью. Чем выше кВт, тем больше теплоносителя прогонит. В номенклатуре обозначается V или Q.
Материалы для изготовления гидрострелки
Гидравлические разделители делают из металлических сплавов и полипропилена. Последний вариант дешевый, но небезопасный. По качеству проигрывает стали, да и брак в этом сегменте сырья встречается значительно чаще. Если вы выбрали полипропиленовую стрелку, советуем приготовиться к неожиданностям. Лучше один раз взять брендовую вещь, чем совершенствовать самодел. Это справедливо и для стальных гидрострелок. Самыми долговечными считаются конструкции из нержавеющей стали.
Профильная труба AISI 304, толщина 4 мм
Как сделать гидравлическую стрелку самостоятельно.
Термогидравлический распределитель (гидравлическая стрелка) применяется для гидравлической развязки генератора тепла (котла) и контура отдачи тепловой энергии (радиаторы, боллер, теплый пол и т.д.). Применяется исключительно в системах с принудительным током теплоносителя, содержащих более одного циркуляционного насоса. Ситуации, в которых может понадобится гидравлический распределитель подробно описаны профессором П.А. Хвановым в журнале АВОК (N13 за 2002 г.). Мне подобное приспособление понадобилось для подключения настенного котла Junkers к существуещей гравитационной системе отопления трехуровневого дома, сваренной из труб D 1.5″ — 2″. Гидравлическая стрелка внешне — очень простое устройство, представляющее из себя кусок толстой трубы или профиля, накоротко замыкающего магистраль подачи с обратной магистралью (см. рисунок). Сечение этого «короткого замыкания» всегда больше, чем диаметр труб подачи/обратки. Есть неписанное правило — подсоединительные фитинги подачи и возврата теплоносителя находятся на расстоянии равном нечетному числу диаметров (сечений) самого гидравлического распределителя ( 3 D, 5D, 7D. ). Не смотря на большое количество информации по термогидравлическим распределителям (гидрострелкам, гидромуфтам), вы нигде не найдете внятного объяснения принципа их работы. Не претендуя на истину в последней инстанции, попробую объяснить «физику» гидравлической развязки системы, так сказать, на пальцах.
Котел — это просто генератор энергии, который, подобно двигателю машины, имеет некий рекомендуемый режим работы, при котором соотношение сжигаемое_топливо/отдаваемя_энергия является оптимальным. Чем выше это соотношение (КПД), тем меньше вы тратите денег на топливо. Условия отдачи тепловой энергии в разветвленном отопительном контуре чем-то напоминают особенности езды по городу: зеленый — едешь (контур «свободен» — тахометр NORM); желтый — тормозишь или газуешь (сработал термостатический клапан радиатора — отжато сцепление, переключена передача); красный (котелдвигатель работает на низких оборотах — теплагентавтомобиль стоит). Несбалансированная система отопления подобна постоянной езде по городу на первой сокрости, сбалансированная — передвижению с коробкой автоматом. Гидромуфта в отоплении (гидрострелка, термогидравлический распределитель) — это как бы муфта сцепления в автомобиле, служащая одной единственной цели: поддержание постоянства оборотов двигателя (в кавычках и без). Котел, постоянно меняющий «обороты», вопреки устоявшимся заблуждениям (миф о настенниках), работает неоптимально и тратит слишком много «горючего», а вот в номинальном режиме (вода около 9О*) его КПД максимален. Котельная преобразует сжигаемое топливо преимущественно в тепловую энергию, автодвигатель — в кинетическую (но в конечном счете — в тепло). Казус в том, что в сильно разветвленной системе отопления котлу нужен «двигатель» а часто и не один. Иначе говоря — принудительная схема циркуляции теплоносителя с подпорными насосами. Предел длины «голой водяной магистрали» в обычной гравитационке ограничивается 35-ю метрами (+- 5 м). Далее вода перестает двигаться за счет нагревания-расширения остывания-«утяжеления» (+ гидравлическое сопротивление труб).
Конечно, автобалансирующуюся гравитационку можно преобразовать в принудительную систему, просто добавив в магистраль (как правило обратную) циркуляционный насос и грамотно подобрав его производительность. Но сбалансированной эта система будет только в том случае, когда на отдаче тепла ничего не меняется. Добавление в систему бойлера горячей воды для ванной, всегда работающего циклично или простого термоклапана, периодически открывающегозакрывающего батарею уже приводит к циклическим изменениям нагрузки на котел, выражающимся в изменении количества и температуры дренажирующего теплоносителя (в каждую новую единицу времени — новые значения). Автоматика котла, приоритетно настроенная на постоянную температуру жидкости, вынуждена реагировать на эти изменения, но за счет большой иннертности гидавлических процессов не способна делать это оптимально. Коофициент полезного действия такой системы может резко снизиться. Пример: буксующая машина , колеса быстро крутятся туда-сюда, но движение автомобиля минимальное. Но, если в машине есть второй ведущий мост и грамотный дифференциал. если в отопительной системе — два гибко связанных между собой контура протока теплоносителя, то процесс «выбирания из ямы» значительно облегчается. Котел как бы отапливает сам себя, но при этом может отдавать часть энергии через некий гидротрансформатор замкнутому на самое себя контуру отопления, живущему как бы своей жизнью. Ясное дело, что в самом простом случае понадобиться уже два насоса: циркуляционник контура термогенератора и циркуляционник контура отдачи тепла. а между этими контурами — узел дифференциального распределения тепловой энергии. Котел «остановился» — остывающая горячая вода из батарей продолжает циркулировать только по замкнутому контуру теплоразбора через «толстую кишку» трансформатора . «Заперты» батареи, а котел включился — тоже не беда: вода уже ходит исключительно по контуру котельной — котел постепенно нагревается. Открылись все потребители тепла — котел гонит в них горячую воду напрямую. При этом контур стоновится как бы общим: термогенератор уже не может замкнутся сам на себя через «короткое замыкание» гидрострелки (как будто эту перемычку удалили из системы), а теплоразборные устройства выходят из состояния холостого хода и начинают принимать теплоноситель от котельной и возвращать его обратно. Почему же короткое замыкание перестает быть коротким замыканием? Как «запирается» кусок полой трубы между «холодной» и «горячей» магистралью отопления. Об этом чуть позже, надо передохнуть.
А зачем объяснять неписаное правило, если его нет. Вот это тоже стрелка без всяких неписаных. » >
Статьи по ремонту
Устройство гидрораспределителя с пропорциональным управлением
Устройство гидрораспределителя с пропорциональным управлением
Гидрораспределители релейного управления (типа «включено-выключено») при движении золотника практически весь поток рабочей жидкости сразу же направляют в гидродвигатель, который немедленно набирает максимальную скорость.
При возврате золотника в нейтральное положение поток жидкости в гидродвигатель (гидроцилиндр) резко перекрывается. В результате в начале движения и остановки исполнительного механизма возникают гидравлические удары, значительные скачки давления, негативно влияющие на работу гидросистемы.
При пропорциональном управлении движение золотника обеспечивает плавное и точное регулирование величины потока, поступающего в гидродвигатель.
Это дает возможность изменять скорость гидродвигателя в широком диапазоне – от нуля до максимума. Давление также меняется плавно, без существенных скачков. Работа гидросистемы заметно улучшается, долговечность ее возрастает.
Пропорциональное управление увеличивает степень безопасности системы, снижает величину внутренних утечек, улучшает работу всех компонентов гидропривода, повышает точность и удобство управления машиной в эксплуатации.
Пропорциональный гидрораспределитель с электроуправлением
Пропорциональное управление базируется на простых процессах. Золотник имеет высокоточные прорези на рабочих кромках, как это показано на рисунке 1. Фактически они играют роль дросселей, поэтому такие золотники называются дросселирующими.
Рис. 1. Пропорциональный распределитель и его золотник с высокоточными прорезями
Движение дросселирующего золотника осуществляется внешней силой (в данном примере силой пропорционального электромагнита).
При постепенном движении дросселирующего золотника пропорционально меняется площадь рабочих окон между его прорезями и расточками в корпусе, что позволяет управлять расходом.
Контролируемая часть расхода поступает в гидродвигатель (гидроцилиндр), а остаток жидкости сливается в гидробак. В пропорциональных гидравлических распределителях с закрытым центром остаток рабочей жидкости поступает в гидробак под давлением, превышающим открытие предохранительного клапана.
Здесь используется принцип регулирования потока рабочей жидкости с дросселем, установленным на входе в гидродвигатель, и предохранительным клапаном.
В пропорциональных гидрораспределителях с открытым центром остаток рабочей жидкости поступает в гидробак при невысоком давлении. В них применяется принцип регулирования потока рабочей жидкости с дросселем, установленным параллельно гидродвигателю.
Рис. 2. Гидросхема с гидрораспределителем, представленным в виде дросселей
1 – дроссельное окно распределителя нагнетающей магистрали; 2 – дроссельное окно гидрораспределителя сливной магистрали; 3 – дроссельное окно гидравлического распределителя параллельной магистрали
Предохранительный клапан при этом закрыт. Схема такого управления потоком представлена на рис. 2. Здесь пропорциональный гидрораспределитель с открытым центром представлен в виде дросселей.
При движении дросселирующего золотника из нейтрального положения в сторону его открытия площадь рабочих окон в линии нагнетания и слива (позиции 1 и 2, рис. 2) увеличивается, а в параллельной линии (позиция 3, рис. 2) – уменьшается. Регулирование потока этим способом более экономично по сравнению с использованием управления дросселем с предохранительным клапаном.
Это происходит потому, что часть рабочей жидкости, поступающей на слив через дроссель в параллельной линии, переводит в тепло значительно меньше энергии потока, чем при прохождении сквозь предохранительный клапан.
Таким способом регулирования обеспечивается требуемое ускоренное, равномерное или замедленное движения гидродвигателя. Гидравлические удары практически исключаются.
Рис. 3. Графики изменения расхода при релейном и пропорциональном регулировании
1 – изменение расхода при релейном управлении; 2 – изменение расхода при пропорциональном управлении.
Различная форма и размер дросселирующих прорезей в золотнике обеспечивают требуемые характеристики расхода рабочей жидкости.
На приведенных графиках (рис. 3) показано изменение расхода, направляемого в гидродвигатель, в зависимости от перемещения золотника гидравлического распределителя при релейном и пропорциональном управлении.
Эти характеристики идеальные. Здесь принято, что площадь открытия дросселирующих окон гидрораспределителя при движении золотника меняется линейно.
Изменение расхода при перемещении золотника в гидрораспределителях
В релейных гидрораспределителях управление расходом затруднено. Оно происходит в узком диапазоне, который оператору сложно уловить. При небольшом перемещении золотника весь расход от насоса направляется в гидродвигатель (кривая 1).
При дальнейшем его перемещении изменения скорости гидродвигателя не происходит. В пропорциональных гидрораспределителях перемещение дросселирующего золотника постепенно открывает площадь проходного сечения.
Расход меняется плавно (кривая 2). Диапазон регулирования очень широкий. Оператор легко адаптируется к нему. И только в конце хода дросселирующего золотника площадь проходного сечения открывается полностью и весь расход насоса поступает в гидродвигатель.
Следует отметить, что от геометрической формы высокоточных прорезей дросселирующего золотника зависит конфигурация регулировочной характеристики пропорционального гидрораспределителя, а следовательно, и закон регулирования скорости гидродвигателя.
На рис. 4 показаны два золотника пропорционального гидрораспределителя. У одного из них выполнены треугольные дросселирующие прорези, а у другого – полукруглые.
Рис. 4. Конфигурация регулировочных характеристик в зависимости от геометрической формы прорезей золотника
В обоих случаях площадь открытия дросселирующих окон меняется нелинейно, но в разных пропорциях. Поэтому, как видно из графиков, при перемещении золотника характер изменения расхода, направляемого в гидродвигатель, различный.
Различной будет и скорость гидродвигателя. Таким образом, для конкретного типа машины подбором геометрической формы высокоточных прорезей можно реализовать требуемый закон изменения расхода рабочей жидкости.
В спецтехнике управление дросселирующим золотником в пропорциональных гидрораспределителях осуществляется следующими способами:
— механическим рычагом, в том числе тросиком дистанционного управления;
— гидравлическим пропорциональным джойстиком (гидравлическое сервоуправление);
Каждый способ управления дросселирующим золотником в пропорциональном гидрораспределителе имеет свои особенности. Они диктуются прежде всего соответствующей сферой применения.
