Гидравлические стрелки принцип работы: Принцип работы гидравлической стрелки для системы отопления — Статьи

Гидравлический разделитель / гидравлическая стрелка. Задачи, принцип работы, особенности расчета.

Главная » Газовые котлы отопления NAVIEN, BAXI » Гидравлическая стрелка

Одно из устройств, которое может значительно улучшить работу системы отопления, а при мощности котлов более 35 кВт является обязательным к установке, — гидравлическая стрелка. Другие названия этого оборудования «гидравлический разделитель». Многие монтажные и проектные фирмы часто забывают о его применении. И напрасно. Ведь только с установкой гидравлической стрелки можно добиться стабильной работы отопительной системы с несколькими насосами.

1. Суть проблемы

   В современных системах отопления теплоноситель циркулирует принудительно. Насос прокачивает его через теплообменник котла откуда по подающим трубопроводам он перемещается к отопительным приборам, отдает тепло и по обратке возвращается назад. Если отапливаемая площадь небольшая, циркуляционный насос один и его производительности достаточно для стабильной подачи теплоносителя, никаких проблем не возникает. Другое дело, если система состоит из нескольких отопительных контуров (зон) на каждом из которых установлен отдельный циркуляционный насос. В этом случае возникает ряд проблем

   • не достигается нужная, проектная производительность насосов ввиду их взаимного влияния друг на друга

   • повышенный износ насосного оборудования из-за постоянной работы в неоптимальном режиме

   • возникновение паразитных течений и, как следствие, ненужный прогрев радиаторов отопления сложности в подборе оборудования и гидравлической балансировке системы

2. Конструкция и принцип работы гидравлической стрелки

   Гидравлический разделитель устроен достаточно просто и представляет собой трубу с четырьмя патрубками и дополнительными присоединениями для воздухоотводчика, слива грязи, контрольных приборов и т. п. Два патрубка предназначены для входа/выхода теплоносителя котлового контура, вторые два для отопительного. Гидравлические стрелки известных производителей, типа AFRISO, DANFOSS, GIACOMINI, TIEMME, MEIBES и других комплектуются теплоизоляцией, хотя это и не обязательно. Диаметр гидравлической стрелки и размещение патрубков специально рассчитывается и зависит от мощности котла и требуемого протока.

   Главная задача гидравлической стрелки — разделение котлового и отопительного контуров. Как видно на рисунке ниже, в системе отопления без гидравлической стрелки давление между

   подающим и возвратным коллекторами меняется в зависимости от количества работающих насосов. В то время, как с гидравлическим разделителем давление практически постоянно равно нулю независимо от работы насосного оборудования. Его значение определяется гидравлическим сопротивлением стрелки и является очень малой (до 0,5 м.вод.ст.), постоянной величиной. В такой схеме, котловой и отопительный контуры работают независимо, а циркуляционные насосы отдельных отопительных зон, независимо от того какие из них в работе, не оказывают негативного влияния на общую функциональность системы. Проще говоря, каждый насос обслуживает только свой контур и не «продавливает» теплоноситель на другие.

3. Подбор и расчет гидравлической стрелки

   Гидравлический разделитель может работать в нескольких режимах. Наиболее распространенный, соответствующий традиционной отопительной системе, когда выходная

   температура первичного (котлового) контура равна входной температуре вторичного (отопительного) контура. При этом суммарная производительность циркуляционных насосов отопительных контуров должна быть не выше производительности котлового насоса. Использование гидравлической стрелки в таком варианте не оказывает влияния на расчет системы отопления. Радиаторы, конвекторы, теплый пол рассчитываются традиционным способом по температуре теплоносителя от котла, без учета корректировок на работу гидравлического разделителя.
   Для самостоятельного изготовления или заказа гидравлической стрелки потребуется определить единственный размер — диаметр входного/выходного патрубка (d). Конструкцию гидравлических разделителей по методу трех диаметров и чередующихся патрубков можно посмотреть на рисунке ниже.

   Основные параметры, которые влияют на расчет гидравлической стрелки это максимальная скорость движения теплоносителя через поперечное сечение и максимального протока в системе отопления. Максимальную скорость движения через сечение гидравлической стрелки рекомендуется принимать 0,2 м/сек.

   Расчет диаметра гидравлического разделителя, опустив предварительные математические выкладки, можно выполнить двумя способами:

   1. По максимальному протоку теплоносителя в отопительной системе
      D — диаметр гидравлической стрелки, мм
      G — максимальный проток через разделитель, куб. м./час
      w — максимальная скорость движения теплоносителя через сечение гидравлической стрелки, рекомендуется 0,2 м/сек

   2. По максимальной мощности котельного оборудования при разнице температур подачи и обратки 10 град. С
      D — диаметр гидравлической стрелки, мм
      P — максимальная мощность отопительного котла/котлов, кВт
      ∆T — разница температур подающего и возвратного теплоносителя, град. С

      Например, если мощность котла 50 кВт и система рассчитана под радиаторный обогрев с режимом 75/65 (∆T=10град. С.), то диаметр гидравлической стрелки будет равен
      D = 87 мм

4. Готовые гидравлические стрелки

   Готовый гидравлический разделитель сегодня присутствует в ассортименте практически каждого производителя котельного оборудования и комплектующих для устройства систем отопления. Готовые гидравлические разделители поставляются в теплоизоляции. Часто с уже вмонтированным воздухоотводчиком и сепаратором шлама. К наиболее известным производителям гидравлических стрелок можно отнести: MEIBES, GIACOMINI, BAXI, VAILLANT и много других. Подбираются они по мощности котла.

2016-12-16

Гидрострелка для отопления: принцип работы и назначение

Экология познания. Усадьба: Гидравлический разделитель — устройство, овеянное множеством мифов. Чтобы разобраться, с какими задачами гидрострелка действительно способна справляться, а какие её свойства — лишь необоснованные заявления маркетологов, предлагаем подробно рассмотреть принцип действия этого узла и его назначение.

Гидрострелка представляет собой колбу с установленным в верхней части автоматическим воздухоотводчиком. На боковой поверхности корпуса врезаются патрубки для присоединения магистральных труб отопления. Внутри гидрострелка абсолютно полая, в нижней части может врезаться резьбовой патрубок для установки шарового крана, предназначение которого — слив отстоявшегося шлама со дна разделителя.

Как устроена гидрострелка

 

По сути своей гидравлическая стрелка — это шунт, закорачивающий потоки подачи и обратки. Целью работы такого шунта является выравнивание температуры теплоносителя, а также его расхода в генерирующей и распределительной частях гидравлической системы отопления. Для получения реального эффекта от гидросепаратора требуется тщательный расчёт его внутреннего объёма и мест врезки патрубков. Однако большинство представленных на рынке устройств изготавливается серийно без адаптации под конкретную систему отопления.

Часто можно встретить мнение, что в полости колбы обязательно должны присутствовать дополнительные элементы, такие как рассекатели потока или сетки для фильтрации механических примесей или отделения растворённого кислорода. В реальности такие способы модернизации не демонстрируют сколь-нибудь значимой эффективности и даже наоборот: например, при засорении сетки гидрострелка полностью перестаёт работать, а вместе с ней и вся система отопления.

Какие возможности приписывают гидросепаратору

В среде инженеров-теплотехников встречаются диаметрально противоположные мнения по поводу необходимости установки гидрсотрелок в системах отопления. Масла в огонь подливают заявления производителей гидротехнического оборудования, сулящие увеличение гибкости настройки режимов работы, повышение КПД и эффективности теплоотдачи. Чтобы отделить зёрна от плевел, для начала рассмотрим абсолютно беспочвенные заявления о «выдающихся» способностях гидравлических сепараторов.

КПД котельной установки никак не зависит от устройств, установленных после присоединительных патрубков котла. Полезное действие котла целиком и полностью заключено в преобразовательной способности, то есть в процентном отношении тепла, выделенного генератором, к теплу, поглощённому теплоносителем.

Никакие специальные методы обвязки не могут повысить КПД, он зависит только от площади поверхности теплообменника и корректного выбора скорости циркуляции теплоносителя.

Многорежимность, которая якобы обеспечивается установкой гидрострелки, это также абсолютный миф.

Суть обещаний сводится к тому, что при наличии гидрострелки можно реализовать три варианта соотношений расхода в генераторной и потребительской части.

Первый — абсолютное выравнивание расхода, что на практике как раз возможно только при отсутствии шунтирования и наличии в системе только одного контура. Второй вариант, при котором в контурах расход больше, чем через котёл, якобы обеспечивает повышенную экономию, однако в таком режиме по обратке в теплообменник неизбежно поступает переохлаждённый теплоноситель, что порождает ряд негативных эффектов: запотевание внутренних поверхностей камеры сгорания или температурный шок.

Также существует ряд доводов, каждый из которых представляет бессвязный набор терминов, но по сути своей не отражающий ничего конкретного.

К таковым относятся повышение гидродинамической стабильности, увеличение срока службы оборудования, контроль за распределением температуры и иже с ними.

Также можно встретить утверждение, что гидроразделитель позволяет стабилизировать балансировку гидравлической системы, что на практике оказывается прямо противоположным. Если при отсутствии гидрострелки реакция системы на изменение протока в любой её части неизбежна, то при наличии разделителя она ещё и абсолютно непредсказуема.

Реальная область применения

Тем не менее, термогидравлический разделитель — устройство далеко не бесполезное. Это гидротехнический прибор и принцип его действия достаточно подробно описывается в специальной литературе. Гидрострелка имеет вполне определённую, пусть и достаточно узкую область применения.

Важнейшая польза от гидроразделителя — возможность согласовать работу нескольких циркуляционных насосов в генераторной и потребительской части системы. Часто случается, что подключенные к общему коллекторному узлу контуры снабжаются насосами, производительность которых отличается в 2 и более раз.

Наиболее мощный насос при этом создаёт разницу давлений настолько высокую, что забор теплоносителя остальными устройствами циркуляции оказывается невозможным. Несколько десятков лет назад эта проблема решалась так называемым шайбованием — искусственным занижением протока в потребительских контурах путём вваривания в трубу металлических пластин с различным диаметром отверстий.

Гидрострелка шунтирует подающую и обратную магистраль, за счёт чего разрежение и избыточное давление в них нивелируются.

 

Второй частный случай — избыточная производительность котла по отношению к потреблению контуров распределения. Такая ситуация характерна для систем, в которых ряд потребителей работает не на постоянной основе. Например, к общей гидравлике могут быть привязаны бойлер косвенного нагрева, теплообменник бассейна и отопительные контуры зданий, которые отапливаются лишь время от времени.

Установка гидрострелки в таких системах позволяет поддерживать номинальную мощность котла и скорость циркуляции всё время, при этом излишек нагретого теплоносителя поступает обратно в котёл. При включении дополнительного потребителя разница расходов снижается и излишек уже направляется не в теплообменник, а в открытый контур.

Гидрострелка также может служить коллектором генераторной части при согласовании работы двух котлов, особенно если их мощность существенно отличается.

Дополнительным эффектом от работы гидрострелки можно назвать защиту котла от температурного шока, но для этого расход в генераторной части должен превышать расход в сети потребителей не менее чем на 20%. Последнее достигается путём установки насосов соответствующей производительности.

Схема подключения и монтаж

Гидравлическая стрелка имеет схему подключения, столь же простую, как и собственное устройство. Большая часть правил относится не столько к подключению, сколько к расчёту пропускной способности и расположению выводов. Тем не менее, знание полной информации позволит провести монтаж корректно, а также убедиться в пригодности выбранной гидрострелки для её установки в конкретную систему отопления.

Первое, что нужно чётко усвоить — гидрострелка будет работать только в системах отопления с принудительной циркуляцией. При этом насосов в системе должно быть как минимум два: один в контуре генерационной части, и хотя бы один в потребительской. При прочих условиях гидравлический разделитель будет играть роль шунта с нулевым сопротивлением и, соответственно, закоротит собой всю систему.

Пример схемы подключения гидрострелки: 1 — котёл отопления; 2 — группа безопасности котла; 3 — расширительный бак; 4 — циркуляционный насос; 5 — гидравлический разделитель; 6 — автоматический воздухоотводчик; 7 — запорные вентили; 8 — кран слива; 9 — контур № 1 бойлер косвенного нагрева; 10 — контур № 2 радиаторы отопления; 11 — трёхходовой кран с электроприводом; 12 — контур № 3 тёплый пол

Следующий аспект — размеры гидрострелки, диаметр и расположение выводов. В общем случае диаметр колбы определяется исходя из наибольшего расчётного протока в магистрали. За максимум может приниматься расход теплоносителя либо в генерационной, либо в потребительской части системы отопления согласно данным гидравлического расчёта.

Зависимость диаметра колбы разделителя от протока описывается соотношением расхода к скорости протока теплоносителя через колбу. Последний параметр фиксированный и, в зависимости от мощности котельной установки, может варьироваться от 0,1 до 0,25 м/с. Частное, полученное при вычислении указанного соотношения, нужно умножить на поправочный коэффициент 18,8.

Диаметр патрубков подключения должен составлять 1/3 от диаметра колбы. При этом вводные патрубки располагаются от верха и низа колбы, а также друг от друга на расстоянии, равном диаметру колбы. В свою очередь выходные патрубки располагаются так, чтобы их оси были смещены относительно осей вводов на два собственных диаметра. Описанными закономерностями определяется общая высота корпуса гидрострелки.

Гидрострелка подключается к прямому и возвратному магистральному трубопроводам котла или нескольких котлов. Разумеется, при подключении гидрострелки не должно быть и намёка на сужение условного прохода. Это правило вынуждает использовать в обвязке котла и при подключении коллектора трубы с очень значительным условным проходом, что несколько осложняет вопрос оптимизации компоновки оборудования котельной и повышает материалоёмкость обвязки.

О сепарационных коллекторах

Напоследок кратко коснёмся темы многовыводных гидрострелок, также известных как сепколлы. По сути своей это коллекторная группа, в которой подающий и возвратный разветвитель объединены разделителем. Такого рода устройства крайне полезны при согласовании работы нескольких контуров отопления с разной нормой расхода и температурой теплоносителя.

Сепарационный коллектор вертикального монтажа позволяет обеспечить градиент температур в выходных патрубках за счёт смешивания порций теплоносителя. Это делает возможным прямое подключение, к примеру, бойлера косвенного нагрева, радиаторной группы и петель тёплого пола без смесительной группы: разница температур между соседними выводами сепколла будет естественным образом поддерживаться в пределах 10–15 °С в зависимости от режима циркуляции. Однако стоит помнить, что такой эффект возможен только если возвратный патрубок генераторной части расположен выше возвратных отводов потребителей.

В качестве итога дадим важную рекомендацию. Для большинства бытовых систем отопления мощностью до 100 кВт установка гидравлического разделителя не требуется.

Гораздо более правильным решением будет подобрать производительность циркуляционных насосов и согласовать их работу, а для защиты котла от температурного шока связать магистрали трубкой-байпасом.

Если же проектная либо монтажная организация настаивают на установке гидрострелки, это решение обязательно должно обосновываться технологически. опубликовано econet.ru  Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта здесь.

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление — мы вместе изменяем мир! © econet

В чем разница между символами гидравлической цепи?

Загрузите эту статью в формате PDF.

Гидравлические контуры состоят из цилиндров, клапанов, насосов и соединены гидравлическими трубами и трубками. Сложность этих компонентов трудно представить полностью, поэтому вместо них используются схемы гидравлических символов. Гидравлические символы обеспечивают четкое представление функций каждого гидравлического компонента. Многие конструкции гидравлических символов основаны на отраслевых стандартах, таких как DIN24300, ISO1219.-1 или -2, ANSI Y32.10 или ISO5599. Хотя в идеале все гидравлические контуры должны использовать универсальные обозначения, на чертежах гидравлических контуров можно найти различия в зависимости от компании и/или поставщика. Это связано с тем, что каждый хочет, чтобы его рисунки отличались от других рисунков, найденных в отрасли.

Символы, обозначающие гидравлические компоненты, обычно отображают следующие характеристики: функция, способы приведения в действие и обратного приведения в действие, количество соединений и положений переключения, общий принцип работы и упрощенное представление пути гидравлического потока. Характеристики, которые не включены для упрощения схемы, включают размер или размеры компонента, производителя деталей, работу портов, физические детали элементов и любые соединения или соединения, кроме соединений. Цель этого повторения — помочь определить некоторые общепринятые базовые символы, которые вы можете использовать для создания собственных рисунков и чтения рисунков из других источников.

На изображении выше показаны некоторые из наиболее распространенных символов, используемых для гидравлических контуров.

 

Гидравлические трубы

Напорные и обратные гидравлические линии изображаются в виде отдельных прямых линий. Линии пилотного потока изображаются пунктирными или пунктирными линиями. Они передают только подачу под давлением или небольшие управляющие потоки. Границы коллектора и сборки показаны чередующимися пунктирными линиями. Они используются для определения физического предела групповых клапанов или оборудования. Линии шлангов нарисованы в виде дуги с точкой на каждом конце, чтобы указать точки их соединения. Точка также используется, чтобы показать, где пересекающиеся линии имеют физическое пересекающееся соединение друг с другом. Если линии пересекаются без точки, они не соединяются. Наконец, резервуар или открытая атмосферная точка показаны как символ чашки.

Шаровые краны и запорные клапаны

Двойные треугольники используются для обозначения шаровых кранов и запорных клапанов. Когда треугольники нарисованы черным цветом, клапан нормально закрыт, а чистый треугольник указывает на то, что клапан открыт. Круглый символ с двумя линиями под углом 90 градусов представляет собой трехходовой шаровой кран. Символ показывает три соединения порта, а две соединенные линии показаны в нормальном положении. Различные схемы подключения могут быть показаны в середине круга, чтобы указать варианты схемы и подключения.

Челночный клапан

В системах измерения нагрузки обычно используются челночные клапаны. Их конструкция гарантирует, что к верхнему соединению всегда будет подаваться самое высокое давление. На символе изображен шаровой кран, и когда он сталкивается с двумя разными давлениями, шар будет двигаться в любом направлении, чтобы максимальное давление текло к верхнему соединению.

Обратные клапаны и запорные клапаны

Обратные клапаны пропускают поток только в одном направлении. Пример символа здесь показывает, что поток идет сверху вниз только тогда, когда давление превышает номинал пружины. Обычно рекомендуется указывать давление пружины рядом с обратным клапаном.

Обратные клапаны с пилотным управлением

В приведенном здесь примере символа пунктирная линия используется для обозначения линии пилота. Пилотная линия используется для открытия обратного клапана и пропускания потока обратно через клапан. Нижний символ на изображении выше представляет собой общий формат для обратных многослойных пластинчатых клапанов с двойным пилотным управлением. Они часто используются с направляющими клапанами CETOP. Когда давление приложено к одной стороне, свободный поток допускается в обоих направлениях. Но когда направляющий клапан закрыт и на клапан не подается давление, оба обратных клапана закрыты и удерживают груз на месте.

Направляющие клапаны

В соответствии с ISO5599 порты на клапанах маркируются по системе букв или цифр. Вот список общих портов и их обозначение:

 

Для 4/2-ходового позиционного клапана имеется четыре соединения труб: порт нагнетания, обратный порт, порт A и порт B. «2-е положение» в 4/2-ходовой позиционный клапан означает, что клапан имеет два переключаемых положения, что означает, что он может находиться либо в положении A, либо в положении B. Для 4/3-ходового позиционного клапана имеется четыре трубных соединения, но три возможных положения переключения.

Типы активации клапана

Существует несколько способов активации гидравлического клапана. Приведенные выше символы обозначают различные способы активации клапана: электрический соленоид, пружина, электрический с гидравлическим пилотом, аварийный ручной, пропорциональный соленоид, ручной рычаг и ножное управление.

На изображении выше показан пример направляющего клапана с пилотным управлением. Это большой донный клапан с гидравлическим приводом и высоким расходом. Он имеет небольшой пилотный клапан с электрическим приводом. Электромагнитные клапаны показывают гидравлическое управление, внешнее управляющее давление (X) и слив внешнего управляющего давления (Y). Символ указывает давление в открытом центре (P) для возврата (T) золотникового клапана.

Гидравлические фильтры, водяные охладители и аккумуляторы

Гидравлический фильтр выше показывает, что поток будет поступать сверху из-за перепускного обратного клапана, показанного сбоку. Обратный клапан защищает контур от избыточного давления в случае засорения фильтра. Охладитель гидравлической воды пересекает гидравлическую трубу выше. Пути потока воды не показаны на символе, но могут быть включены.

Изображения аккумуляторов на изображении выше обозначают разные этапы. Первый представляет собой аккумулятор под давлением газа и диафрагму для разделения сред. Второй — газонапорный аккумулятор с диафрагмой для разделения сред. Третий – газонапорный аккумулятор с поршнем. Наконец, четвертый аккумулятор — это запасная бутылка.

Логические операторы

Логические клапаны доступны в нескольких различных вариантах. На изображении выше показаны четыре распространенных случая. Все приведенные выше символы относятся к тарельчатому клапану картриджного управления направлением. Верхнее левое изображение имеет соотношение сторон 1:1. На это указывает прямой характер корпуса золотника/тарелки. Верхний правый символ имеет отношение площадей, равное или меньшее 0,7. Нижний левый имеет отношение площадей больше 0,7. В правом нижнем углу отношение площадей равно или меньше 0,7 с носовой частью демпфера/дросселя.

Энергоснабжение, сервисные блоки, регулирующие клапаны и приводы

Остальные символы ниже являются общими обозначениями энергоснабжения (т. е. насосов, компрессоров и воздушных ресиверов), сервисных блоков (т. клапаны (т. е. расход и давление) и приводы (т. е. одинарного и двойного действия). Эти компоненты являются движущей силой гидравлических контуров. Они регулируют давление, контролируют поток, а также направление гидравлического потока.

СИМВОЛ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЙ В ГИДРАВЛИЧЕСКОМ КОНТУРЕ

Гидравлические символы используются для обозначения компонентов, используемых в гидравлическом контуре системы, мы должны отметить, что эти символы не определяют конструкцию компонента, но обеспечивают функцию компонента. Гидравлическая схема

состоит из этих гидравлических символов, и для понимания одной гидравлической системы нам необходимо понять схему гидравлической системы.

Итак, давайте начнем понимать различные символы, используемые в гидравлической схеме 

Гидравлические насосы и гидромотор 

Гидравлический насос и гидравлический двигатель, оба представлены одним кругом. Расположение ведущего вала или выходного вала также будет указано в символе.

Треугольники внутри круга используются для обозначения потока жидкости.

В случае однонаправленного насоса или двигателя будет один треугольник, а если мы рассмотрим двунаправленный насос или двигатель, то по сторонам круга будет два треугольника.

Поскольку мы используем гидравлическую жидкость в гидравлической системе, поэтому треугольники будут заполнены, но для пневматической системы треугольники не будут заполнены. 

Существует одно различие между символом гидравлического двигателя и символом гидравлического насоса, и это направление потока жидкости. Мы можем видеть гидравлические символы, как показано ниже, для насоса и двигателя.

Гидравлический насос, однонаправленный, с постоянным рабочим объемом, с электродвигателем

Гидравлический насос, двунаправленный, с постоянным рабочим объемом

Гидравлический насос, однонаправленный, с переменным рабочим объемом

Аналогичным образом может отображаться гидравлический двигатель, но направление потока будет противоположным

Стрелки направления

Стрелки используются для указания направления потока жидкости

Порты клапанов

Клапаны будут иметь следующие типы портов

Направленный регулирующий клапан  

Направленные регулирующие клапаны используются для управления направлением потока жидкости. Обычно мы говорили клапан постоянного тока. Клапаны постоянного тока отображаются несколькими квадратами, соединенными между собой. Эти квадраты состоят из стрелок, и эти стрелки указывают направление потока жидкости.

Мы можем понять следующие моменты после обсуждения символов клапана постоянного тока

1. Положения переключения будут отображаться квадратами

2. Направление потока будет отображаться стрелкой

3. Порты блокировки будут отображаться линиями, и эти линии будут горизонтальными

Клапан постоянного тока Способы приведения в действие

В основном существует четыре основных способа приведения в действие направляющего регулирующего клапана

Ручной

Механический

Пилотный

Электромагнитный

Также возможны комбинации вышеуказанных основных способов приведения в действие

Эти приводы клапанов в основном используются для перемещения золотника в различные положения.