Šildymo hidrostrelė: paskirtis + montavimo schema + parametrų skaičiavimai

Šildymo sistemos šiuolaikine jų išvaizda – tai sudėtingi statiniai, aprūpinti įvairia įranga. Jų efektyvų darbą lydi optimalus visų į juos įeinančių elementų balansavimas. Hidrostrėlė šildymui yra skirta užtikrinti balansą. Verta suprasti jos veikimo principą, ar sutinkate?

Papasakosime apie tai, kaip veikia hidraulinis atskyriklis, kokiais privalumais pasižymi juo aprūpinta šildymo kontūra. Mūsų pateiktame straipsnyje aprašytos montavimo ir prijungimo taisyklės. Pateiktos naudingos eksploatacijos rekomendacijos.

Hidraulinių srautų atskyrimas

Hidrostrėlė šildymui dažniau vadinama hidrauliniu atskyrikliu. Iš to tampa aišku, kad ši sistema skirta diegti šildymo schemose.

Šildyme numatomas kelių kontūrų naudojimas, pavyzdžiui, tokių kaip:

• linijos su radiatorių grupėmis;
• šiltų grindų sistema;
• karštas vandens tiekimas per boilerį.

Nesant hidrostrėlės tokiai šildymo sistemai, teks arba kruopščiai apskaičiuoti kiekvieno kontūro projektą, arba aprūpinti kiekvieną kontūrą individualiu cirkuliaciniu siurbliu.

Tačiau net šiais atvejais nėra visiško užtikrintumo dėl optimalaus balanso pasiekimo.

Maždaug tokią galima laikyti klasikine hidraulinių atskyriklių konstrukcija, pagaminta iš apvalių arba stačiakampių vamzdžių. Paprastas, bet efektyvus sprendimas, iš esmės keičiantis šildymo sistemos su katilu būklę.

Tuo tarpu uždavinys sprendžiamas paprastai. Tereikia pritaikyti hidraulinį atskyriklį schemoje – hidrostrėlę. Taip visi į sistemą įeinantys kontūrai bus optimaliai atskirti be hidraulinių nuostolių rizikos kiekviename iš jų.

Hidrostrėlė – „buitinis“ pavadinimas. Teisingą pavadinimą atitinka apibrėžimas – „hidraulinis atskyriklis“. Konstrukciniu požiūriu prietaisas atrodo kaip įprasto tuščiavidurio vamzdžio gabalas (apvalaus, stačiakampio skerspjūvio).

Abu vamzdžio galiniai pjūviai užkimšti metaliniais diskais, o skirtingose korpuso pusėse yra įvadiniai/išvadiniai vamzdžiai (po porą kiekvienoje pusėje).

Natūrali gaminių išvaizda – hidraulinių strėlių, pagamintų iš stačiakampio ir apvalaus skerspjūvio vamzdžių. Abu variantai demonstruoja didelį efektyvumą. Tačiau hidrostrelės, pagamintos iš apvalių vamzdžių, vis dėlto laikomos labiau pageidaujamu variantu.

Tradiciškai montavimo darbų pabaiga pagal šildymo sistemos įrengimą yra kito proceso – testavimo – pradžia. Santechnikos konstrukcija užpildoma vandeniu (T = 5 – 15°С), tada paleidžiamas šildymo katilas.

Iki tol, kol šilumnešis neįšyla iki reikiamos temperatūros (nustatytos katilo programa), vandens srautas „sukasi“ pirminio kontūro cirkuliaciniu siurbliu. Antrinių kontūrų cirkuliaciniai siurbliai nėra prijungti. Šilumnešis nukreipiamas per hidrostrelę nuo karštosios pusės į šaltąją (Q1 > Q2).

Esant sąlygai, kad šilumnešis pasiekia nustatytą temperatūrą, aktyvuojami antriniai šildymo sistemos kontūrai. Pagrindinio ir antrinių kontūrų šilumnešio srautai susilygina. Hidrostrelė tokiomis sąlygomis veikia tik kaip filtras ir oro išvadas (Q1 = Q2).

Funkcinė klasikinės hidrostrelės veikimo schema trims skirtingiems katilo darbo režimams. Schema aiškiai nurodo šilumos srautų pasiskirstymą kiekvienam atskirai paimtam katilinės įrangos darbo režimui.

Jei kuri nors šildymo sistemos dalis (pavyzdžiui, šiltųjų grindų kontūras) pasiekia nustatytą šilimo tašką, šilumnešio paėmimas antruoju kontūru laikinai nutraukiamas. Cirkuliacinis siurblys išjungiamas automatikos, o vandens srautas nukreipiamas per hidrostrelę nuo šaltosios pusės į karštąją (Q1 < Q2).

Hidrostrėlės skaičiavimo parametrai

Pagrindinis atskaitos parametras skaičiavimui yra šilumnešio greitis vertikalaus judėjimo atkarpoje hidrostrelės viduje. Paprastai rekomenduojama vertė yra ne didesnė kaip 0,1 m/s, esant bet kuriai iš dviejų sąlygų (Q1 = Q2 arba Q1 < Q2).

Mažas greitis pagrįstas visiškai pagrįstomis išvadomis. Esant tokiam greičiui, vandens sraute esančios šiukšlės (dumblas, smėlis, klintys ir pan.) spėja nusėsti ant hidrostrelės vamzdžio dugno. Be to, dėl mažo greičio spėja susidaryti reikalingas temperatūrinis slėgis.

Du konstrukciniai hidrostrelių tipai, kuriems paprastai atliekami skaičiavimai: 1 – pagal tris skersmenis; 2 – pagal vamzdžių kaitaliojimą. Nepriklausomai nuo to, kuri metodika pasirenkama, pagrindiniai skaičiavimo parametrai visada tipiniai – šilumnešio srautas kontūruose ir greičio parametras.

Mažas šilumnešio perdavimo greitis skatina geresnį oro atskyrimą nuo vandens, kad vėliau būtų pašalintas per hidraulinės atskyrimo sistemos oro išvadą. Apskritai, standartinis parametras pasirinktas atsižvelgiant į visus reikšmingus veiksnius.

Skaičiavimams dažnai naudojama vadinamoji trijų diametrų ir besikeičiančių vamzdžių metodika. Čia galutinis skaičiavimo parametras yra atskyriklio diametro reikšmė.

Remiantis gauta reikšme, apskaičiuojamos visos kitos reikalingos reikšmės. Tačiau norint sužinoti hidraulinio atskyriklio diametro dydį, reikalingi duomenys:

• pagal srautą pirmoje grandinėje (Q1);
• pagal srautą antrinėje grandinėje (Q2);
• vertikalaus vandens srauto greitis hidrostrėlėje (V).

Iš esmės šie duomenys skaičiavimams visada yra.

Pavyzdžiui, srautas pirmoje grandinėje yra 50 l/min. (iš siurblio 1 techninių charakteristikų). Srautas antroje grandinėje yra 100 l/min. (iš siurblio 2 techninių charakteristikų). Hidrostrėlės diametro reikšmė apskaičiuojama pagal formulę:

Formulė, skirta hidrostrėlės vamzdžio diametrui apskaičiuoti priklausomai nuo šilumnešio srauto parametrų (srautas pagal siurblio charakteristikas) ir vertikalaus srauto greičio

čia: Q – srautų Q1 ir Q2 skirtumas; V – vertikalaus srauto greitis strėlės viduje (0,1 m/sek.), π – pastovus dydis 3,14.

Tuo tarpu hidraulinio atskyriklio (sąlyginį) diametrą leidžiama pasirinkti naudojantis apytikslių standartinių dydžių lentele.

Aukščio parametras šilumos srautų atskyrimo įrenginiui nėra kritinis. Iš tikrųjų vamzdžio aukštį galima imti bet kokį, tačiau atsižvelgiant į įeinančių/išeinančių vamzdynų prijungimo lygius.

Patrubkų poslinkio schema

Klasikinis hidraulinio atskyriklio variantas numato vamzdžių, simetriškai išdėstytų vienas kito atžvilgiu, sukūrimą. Tačiau praktikuojamas ir šiek tiek kitokios konfigūracijos scheminis variantas, kai vamzdžiai išdėstomi asimetriškai. Ką tai duoda?

Hidraulinio atskyriklio gamybos schema, kai antrinės grandinės vamzdžiai yra šiek tiek paslinkti pirminės grandinės vamzdžių atžvilgiu. Išradėjų nuomone (ir praktiškai įrodyta), šis variantas yra produktyvesnis dalelių filtravimo ir oro atskyrimo požiūriu.

Kaip rodo praktinis asimetrinių schemų taikymas, šiuo atveju vyksta efektyvesnis oro atskyrimas, taip pat pasiekiama geresnė šilumnešyje esančių suspenduotų dalelių filtravimas (nusodinimas).

Hidrostrėlės jungčių skaičius

Klasikinė schemotechnika numato keturių vamzdynų prijungimą prie hidraulinio atskyriklio konstrukcijos. Iš čia neišvengiamai kyla klausimas apie galimybę padidinti įėjimų/išėjimų skaičių. Iš principo toks konstruktyvus požiūris nėra atmetamas. Tačiau schemos efektyvumas mažėja didėjant prijungimų/atšakų skaičiui.

Panagrinėkime galimą variantą su didesniu vamzdžių skaičiumi, kitaip nei klasikinis, ir atliksime hidraulinės atskyrimo sistemos veikimo analizę tokioms montavimo sąlygoms.

Daugiakanalio šilumos srautų paskirstymo separatoriaus schema. Šis variantas leidžia aptarnauti didesnės apimties sistemas, tačiau kai vamzdžių skaičius viršija keturis, bendras sistemos efektyvumas smarkiai sumažėja.

Šiuo atveju šilumos srautas Q1 visiškai sugeriamas šilumos srauto Q2, kai sistemos būsenoje šių srautų debitas yra faktiškai lygiavertis:

Q1=Q2.

Toje pačioje sistemos būsenoje šilumos srauto Q3 temperatūra yra maždaug lygi vidutinėms Tvid reikšmėms, tekančioms grįžtamosiose linijose (Q6, Q7, Q8). Tuo pačiu metu pastebimas nežymus temperatūros skirtumas linijose su Q3 ir Q4.

Jei šilumos srautas Q1 tampa lygus šiluminei sudėčiai Q2+Q3, temperatūrinio slėgio pasiskirstymas atitinka šią priklausomybę:

Т1=Т2, Т4=Т5,

tuo tarpu

Т3= Т1+Т5/2.

Jei šilumos srautas Q1 tampa lygus visų kitų srautų Q2, Q3, Q4 šilumos sumai, tokioje būsenoje visi keturi temperatūriniai slėgiai išlyginami (Т1=Т2=Т3=Т4).

Daugiakanalė skirstymo sistema su keturiais įėjimais/keturiais išėjimais, gana dažnai naudojama praktikoje. Atskirų namų ūkių šildymo sistemoms aptarnauti toks sprendimas visiškai atitinka technologinius parametrus ir užtikrina stabilų katilo darbą.

Esant tokiai situacijai daugiakanalėse sistemose (daugiau nei keturių kanalų) pastebimi šie veiksniai, darantys neigiamą įtaką viso įrenginio darbui:

• sumažėja natūrali konvekcija hidrauliniame skirstytuve;
• sumažėja natūralaus tiekimo ir grįžtamosios linijos maišymo efektas;
• bendras sistemos efektyvumas artėja prie nulio.

Pasirodo, kad nukrypimas nuo klasikinės schemos didinant atšakinių vamzdžių skaičių beveik visiškai panaikina darbinę savybę, kurią turėtų turėti hidrostrelė.

Hidraulinis atskyriklis be filtro

Strėlės konstrukcija, kurioje nėra oro separavimo ir nusodinimo filtro funkcijų, taip pat šiek tiek nukrypsta nuo priimto standarto. Vis dėlto su tokia konstrukcija galima gauti du srautus su skirtingais judėjimo greičiais (dinamiškai nepriklausomi kontūrai).

Nestandartinis hidrostrelės gamybos konstrukcinis sprendimas. Nuo klasikinio skiriasi tuo, kad čia nėra filtravimo ir oro pašalinimo funkcijų. Be to, šilumos srautų paskirstymas vyksta pagal statmenos transportavimo schemą, taip pasiekiamas greičio atskyrimas.

Pavyzdžiui, yra katilo kontūro šilumos srautas ir šildymo prietaisų (radiatoriaus) kontūro šilumos srautas. Nestandartinėje konstrukcijoje, kur srautai yra statmeni, antrinio kontūro su šildymo prietaisais srauto greitis žymiai padidėja.

Prie katilo kontūro, priešingai, judėjimas sulėtėjęs. Tiesa, tai grynai teorinis požiūris. Praktiškai būtina išbandyti konkrečiomis sąlygomis.

Kuo naudinga hidrostrėlė?

Klasikinės hidraulinio separatoriaus konstrukcijos taikymo būtinybė akivaizdi. Be to, sistemose su katilais šio elemento diegimas tampa privalomu veiksmu.

Hidrostrelės įrengimas katilo aptarnaujamoje sistemoje užtikrina srautų (šilumnešio debitų) stabilumą. Dėl to visiškai pašalinama hidraulinių smūgių ir temperatūros šuolių atsiradimo rizika.

Hidrostrelių pavyzdžiai klasikiniame paprastame vykdyme, naudojant plastikinius vamzdynus. Dabar tokias konstrukcijas galima sutikti net dažniau nei metalines. Veikimo efektyvumas praktiškai toks pat kaip metalinių, tačiau sutaupoma įrengus ir integravus į sistemą.

Bet kuriai įprastai vandens šildymo sistemai, pagamintai be hidraulinio separatoriaus, dalies linijų atjungimas neišvengiamai lydimas staigaus katilo kontūro temperatūros kilimo dėl mažo debito. Tuo pačiu metu grįžta stipriai atvėsęs atvirkštinis srautas.

Atsiranda hidraulinių smūgių susidarymo rizika. Tokie reiškiniai gali greitai sugadinti katilą ir žymiai sumažinti įrangos tarnavimo laiką.

Buitinėms sistemoms daugeliu atvejų tinka plastikinės konstrukcijos. Šis taikymo variantas atrodo ekonomiškesnis montavimo atžvilgiu.

Be to, jungiamųjų detalių naudojimas leidžia atlikti polimerinių vamzdžių sistemos montavimą ir plastikinių hidrostrelių prijungimą be suvirinimo. Aptarnavimo požiūriu tokie sprendimai taip pat sveikintini, nes ant jungiamųjų detalių sumontuotą hidraulinį separatorių bet kada lengva nuimti.

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

Vaizdo įrašas apie praktinį taikymą: kada atsiranda poreikis įrengti hidrostrelę, o kada ji nereikalinga.

Hidrostrelės reikšmę šilumos srautų paskirstyme sunku pervertinti. Tai tikrai būtina įranga, kurią reikėtų įrengti kiekvienoje individualaus šildymo ir karšto vandens tiekimo sistemoje.

Svarbiausia – teisingai apskaičiuoti, suprojektuoti, pagaminti įrenginį – hidraulinį separatorių. Būtent tikslus skaičiavimas leidžia pasiekti maksimalų įrenginio efektyvumą.

Rašykite, prašau, komentarus žemiau esančiame bloke, publikuokite nuotraukas straipsnio tema, užduokite klausimus. Papasakokite, kaip įrengėte šildymo sistemą su hidrostrele. Apibūdinkite, kaip pasikeitė tinklo darbas po jos įrengimo, kokius pliusus įgijo sistema įtraukus šį įrenginį į schemą.