Správný, stabilní a bezproblémový provoz topného systému přímo závisí na vyvážení jeho uzlů – to je axiom. V tomto případě je důležité jak prvotní seřízení klíčových komponent zařízení, tak i úprava parametrů v rámci pravidelné údržby. Výše uvedený proces je zvláště relevantní pro složité rozvětvené systémy s velkým počtem obvodů.
Určené okruhy v rámci kombinovaných topných systémů mají téměř vždy:
- Individuální schémata termostatické regulace;
- Vlastní teplotní gradient;
- Variabilní propustnost;
- Samostatné požadavky na úroveň tlaku nosiče tepla.
Hydraulická šipka pro vytápění, která je klasickým hydraulickým oddělovačem, napomáhá správnému a spolehlivému spojení uzlů topného systému do jediné společné konstrukce.
Jmenování zařízení
Hydrodynamický tepelný separátor je obecně navržen tak, aby vyrovnal teplotu a tlak v systému. Jedná se o vertikální nádobu s určitým průřezem a je vybavena čtyřmi pracovními tryskami. Při správné instalaci komponentu běží kotel snadněji a měkčí než bez hydraulického separátoru.
Kromě přímého vyrovnávání výkonu kotlového systému při změně parametrů hlavního okruhu působí hydraulická šipka již podruhé jako „žumpa“, kde se zadržují usazeniny přítomné v nosiči tepla. Mluvíme o takových nežádoucích produktech, jako je vodní kámen, koroze a tak dále. Po určité době v rámci pravidelné údržby se prvek snadno čistí.
Jak ukazuje praxe, účinek použití hydraulického separátoru je patrný pouze v dostatečně rozšířených topných systémech provozovaných z výkonných kotlů (35 kW a více). Mluvíme o místnostech s velkou plochou.
Přehled
Moderní tovární hydraulické šípy jsou vyrobeny převážně z černé oceli a nerezové oceli. Použití tohoto produktu snižuje riziko selhání klíčových prvků topného systému. Modul navíc přispívá ke kvalitnímu odvodu vzniklého vzduchu v nosiči tepla, což zpomaluje oxidační procesy a předurčuje zvýšení životnosti zařízení.
Klasická verze nejjednoduššího hydrodynamického tepelného separátoru zajišťuje přítomnost jednoho okruhu. Samozřejmě jsou k dispozici možnosti zakoupení produktů pro dva, tři nebo více okruhů. Když je vypnuto několik větví systému, spotřeba tepla systému klesá. V tomto případě teplota nosiče tepla i po projetí celé dráhy mírně klesá. Hydraulický šíp vlastně udržuje stabilní úroveň spotřeby tepla a zajišťuje jeho stabilitu.
Potenciální problémy a řešení
Běžný uživatel často nechápe princip fungování hydraulického separátoru v praxi. Abychom pochopili podstatu procesu, je nutné jasně porozumět všem vlastnostem topného systému. Jednoduchá verze schématu obsahuje:
- Kotel. Zde se nosič tepla zahřeje na požadovanou teplotu.
- Čerpadlo. Organizuje cirkulaci nosiče tepla v systému přes přívodní potrubí a zpětné potrubí. Může být vestavěný (charakteristický rys téměř všech nástěnných kotlů) nebo externí, namontovaný na potrubí.
- Topení radiátory. Produkty, jejichž prostřednictvím dochází k výměně tepla mezi systémem a vnitřním vzduchem.
S relativně malými plochami prostor a jejich kompaktním uspořádáním se čerpadlo dokonale vyrovná se svou funkcí a pravidelně pohání chladicí kapalinu potrubím. S nárůstem celkové délky vedení však začne kapalina proudit pomaleji a výměna tepla slábne.
Tento problém lze samozřejmě do určitých mezí vyřešit zvýšením výkonu čerpadla. Je však třeba vzít v úvahu pevnostní omezení konstrukčních prvků otopného systému. Pokud je tlak příliš vysoký, potrubí může prasknout a poškodit hlavní zařízení. Proto je nesmírně důležité správně vybrat nejen kotel požadovaného výkonu, ale také oběhové čerpadlo, které je nedílnou součástí topného systému.
Nevíte, jak to udělat správně? Kontaktujte specializované specialisty, kteří dokážou správně vypočítat zatížení, vzít v úvahu všechny parametry a správně vybrat správné moduly.
Při značném počtu místností a jejich velké ploše je nutné použít více topných okruhů. Hydrodynamický tepelný separátor je také relevantní v systémech s několika takovými moduly. Složité schéma zahrnuje kolektor, díky kterému je společný nosič tepla distribuován do proudů. Ty druhé poskytují práci:
- Několik okruhů včetně podlahových konvektorůa radiátory ocelové trubkové, a deskové radiátory a článkové radiátory. Mohou mít různé rozvržení.
- Komponenty pro zásobování prostor teplou vodou pro domácí potřeby. Hovoříme o použití nepřímých topných kotlů, které vyžadují zvláštní podmínky pro cirkulaci tepelného nosiče. Ten má stabilní průtok a koreluje s dynamickou změnou teploty ohřevu kapaliny v automatickém režimu.
- Podlahy vyhřívané vodou. Teplota posledně jmenovaného je obvykle mnohem nižší než u klasického topného systému a teplé užitkové vody a přímé nastavení hodnot se provádí pomocí přídavných termostatů. Zároveň je délka obrysů podlahového vytápění výrazně delší než u klasického rozvodu radiátorů, což vytváří další požadavky na výkon čerpání nosiče tepla a poměr jeho výkonu ke strukturální pevnosti materiálů, ze kterých taková vedení jsou vyrobeny.
Vzhledem k poměrně vysokým požadavkům na kombinované komplexní otopné systémy je poměrně obtížné vystačit s pouhým použitím čerpadla, zvláště pokud existují významná omezení horního prahu tlaku / teploty hlavního zařízení.
Navíc oběhové čerpadlo pracující na hranici svých možností a v konstantním režimu rychleji selhává, generuje zvýšenou hlučnost a také předurčuje zvýšenou spotřebu elektrické energie.
K vyřešení výše uvedených problémů je oddělený okruh kotle izolován instalací hydraulické šipky mezi hlavním zdrojem chladicí kapaliny a kolektorem.
Moderní a správně navržené hydraulické separátory, pokud jsou instalovány v topném systému, minimalizují rizika teplotních rázů.
Hydraulický separátor a jeho zařízení
Externě je hydrodynamický tepelný separátor vertikální nádoba s vnitřní dutinou. Skládá se také z trubek velkého průměru se čtvercovým profilem a eliptickými koncovkami.
Skutečné rozměry výrobku jsou v korelaci s výkonem kotle, přímo závislým na objemu a počtu připojených okruhů. Tělo nízkoztrátového separátoru je vyrobeno z kovu a upevněno na stojanech, aby se eliminovalo riziko dodatečného namáhání potrubí. Malá zařízení mohou být zavěšena na stěnách, upevněna pomocí držáků.
Automatický odvzdušňovací ventil je umístěn v horní části tělesa hydrodynamického tepelného separátoru. Usazenina vytvořená v dutině od chladicí kapaliny (koroze, vodní kámen atd.) se čistí ručně. K uspořádání posledního postupu se používá ventil nebo ventil umístěný na spodní straně produktu.
Nejčastěji jsou hydraulické šípy vyrobeny z černé oceli opatřené základním nátěrem. Existují alternativní verze na bázi mědi, polypropylenu. Tělo hydraulického separátoru je nutně ošetřeno antikorozní směsí a je také pokryto tepelně izolační vrstvou.
Provozní režimy hydrodynamického tepelného separátoru
Hydraulický separátor, bez ohledu na jeho konstrukční vlastnosti, rozměry a materiály výroby, má tři hlavní režimy provozu.
První režim
Rovnovážná poloha parametrů. Průtok zvoleného okruhu se může jen nepatrně lišit od celkového průtoku všech okruhů připojených ke kolektoru/hydraulickému spínači.
Nosič tepla nezůstává v produktu, ale volně prochází ve vodorovné rovině. Ve skutečnosti zde není žádný vertikální pohyb (kromě náhodných výkyvů). Teplotní údaje na tryskách jsou shodné s mírným zaoblením. Podobná situace je pozorována na součástech zařízení připojených k “zpátečce”. V tomto režimu nemá hydrodynamický tepelný separátor žádný vliv na topný systém.
Je třeba poznamenat, že zařízení zřídka pracuje v prvním režimu, protože rovnovážná poloha je pozorována pouze příležitostně během nepřetržitého provozu topení – po krátké době se hlavní parametry dynamicky mění.
Na moderním trhu se často vyskytují modely kolektorů s integrovanými hydraulickými šípy. Nejoblíbenější zařízení jsou navržena pro 2-5 okruhů.
Druhý režim
Odpovídá překročení hodnoty celkového průtoku na topných okruzích nad odpovídající parametr ve vztahu k samotnému kotli. Tato situace nastává, když moduly připojené ke kolektoru vyžadují maximální možný průtok termonosiče. V jednodušším výkladu – převis spotřeby ve vztahu k výrobě.
Když taková situace nastane v hydrodynamickém tepelném separátoru, dojde k vertikálnímu proudění směrem nahoru z „zpětné“ odbočné trubky k odpovídající součásti odpovědné za přívod kapaliny. Paralelně se provádí přimíchávání horké chladicí kapaliny cirkulující v „malém“ vyhrazeném okruhu.
V topných systémech sestávajících ze tří okruhů se téměř vždy používá hydrodynamický tepelný separátor. Ty implementují správnou funkci topných radiátorů, kotle a modulu „teplé podlahy“. Pokud je k dispozici zařízení určené pro práci se čtyřmi okruhy, je možné do ventilačního systému připojit ohřívač vzduchové hmoty. Hydraulický spínač pro pět okruhů umožňuje realizovat kombinovaný komplex se všemi výše uvedenými komponenty + záložní kotel.
Třetí režim
V obecném případě při správné instalaci základního vybavení a hydraulického šípu je to hlavní. Skutečná spotřeba nosiče tepla v odděleném malém okruhu převyšuje celkový ukazatel ostatních kolektorových okruhů. V jednoduchém výkladu – přemíra generace nad „poptávkou“. Nejčastěji je aktivace tohoto režimu provozu způsobena snížením nebo dočasným zastavením toku nosiče tepla z napájecího potrubí do zařízení pro výměnu tepla v důsledku hardwarových termostatických řídicích modulů.
V nepřímém topném kotli dosahuje teplota kapaliny svých maximálních hodnot na pozadí nepřítomnosti příjmu vody. Ukončení cirkulace v tomto modulu může být doprovázeno odstavením jednotlivých radiátorů/okruhů, např. pokud není potřeba zahřívat prostory nebo provádět preventivní údržbu. Úplné zprovoznění topného systému a jeho nastavení standardních parametrů se provádí po etapách, postupným zapínáním jednotlivých okruhů.
Když hydraulický separátor pracuje v tomto režimu, přebytek tepelného nosiče jde do “zpátečky” malého okruhu. Dochází tak k bezpečné akumulaci přebytečné energie s jejím následným porcovaným výdejem.
Při instalaci hydrodynamického tepelného separátoru pro jednotlivé topné systémy soukromých domů / chat se často používají plastové modely, které se instalují pomocí armatur.
Navzdory skutečnosti, že třetí režim je považován za hlavní pro hydraulický separátor, pravidelně se mění na první a druhý analog. Současně převaha druhého režimu nad ostatními naznačuje chyby instalace nebo jiné problémy, protože ve skutečnosti většina tepelného nosiče cirkuluje v kruhu od spotřebitelů, což snižuje teplotu topného systému a vyžaduje maximální výkon generátoru tepla. Optimální možností je dodávka vody o požadované teplotě a konzistentní snižování teplotních hodnot chladicí kapaliny v okruzích pomocí třícestných ventilů.
Shrneme-li všechny výše uvedené body, lze poznamenat, že hydrodynamický tepelný separátor v topném systému jakékoli složitosti je zodpovědný za vytvoření zóny s nulovým tlakem, ze které je možné vybrat nosič tepla pro libovolný počet připojených spotřebitelů.
Výpočet hydraulického separátoru
Nejjednodušší metodou pro výpočet parametrů požadovaného hydrodynamického tepelného separátoru při absenci odborných znalostí oboru je výpočet na základě výkonu otopné soustavy. Níže uvedené hlavní výpočty se také používají při nezávislé výrobě hydraulické pistole.
Univerzální kalkulační vzorec
Univerzální výpočetní vzorec v závislosti na výkonu topného systému popisuje přímou závislost toku nosiče tepla na:
- Celková potřeba tepelné energie;
- Skutečná tepelná kapacita nosiče tepla;
- Teplotní rozdíl mezi potrubím pro přívod chladicí kapaliny a “zpátečkou”.
Fyzikální výklad vzorce: Q = W / (s × Δt)
Označení písmen
- Q je průtok nosiče tepla. Jednotkou měření je litr/hodina.
- W je výkon topného systému. Měrnou jednotkou je kW.
- C je tepelná kapacita nosiče tepla. Protože voda je poslední, tento parametr je konstanta s odpovídající hodnotou 1,16 kilowattů / metr krychlový* °C.
- Δt je teplotní rozdíl mezi přívodem a zpátečkou. Jednotkou měření jsou stupně Celsia.
Odpovídající průtokový parametr Q se vypočítá vynásobením plochy průřezu potrubí (S) průtokem tekutiny (V). První hodnota se měří v metrech čtverečních. Druhá je v metrech/sekundu.
Postupně: S = Q / V= W / (s × Δt × V)
Vlastním experimentováním byl vybrán optimální ukazatel rychlosti – jedná se o rozsah od 0,1 do 0,2 metru/s. V tomto případě hydrodynamický tepelný separátor kvalitativně promíchává teplonosnou látku, přičemž účinně odděluje v něm vzniklý vzduch a přispívá k vysrážení kalu (způsobeného vodním kamenem, korozí, znečištěním a dalšími důvody) do místního ložiska. Při převodu uvedené rychlosti z m/h na m/h vynásobením hodnot 3600 sekund dostaneme rozsah 360-720 metrů/hod. Průměrná hodnota minimální a maximální hodnoty je 540 metrů/hod.
Vzhledem k tomu, že základem pro výpočty na straně nosiče tepla je voda, jejíž vlastnosti jsou dobře známé, je možné výrazně zjednodušit hlavní vzorec zavedením staticky digitálních parametrů do něj při výpočtu průřezu:
S = W / (1,16 × ∆t × 540) = W / (626 × ∆t)
Požadovaný průměr se vypočítá pomocí vzorce pro oblast kruhu:
D = √ (4×S/π) = 2 × √ (S/π)
Dosazením příslušných hodnot dostaneme:
D = 2 × √ (W / (626 × Δt × π)) = 2 × √ (W / (1966 × Δt)) = 2 × 0,02255 × √ (W/Δt) = 0,0451 × √ (W /Δt)
Pro další výpočet a vhodný výběr hodnot je výhodnější převést metry na milimetry vynásobením výsledku předchozí akce tisíci.
Konečný výpočetní vzorec pro hydrodynamický tepelný separátor s rychlostí proudění v potrubí 0,15 metru/s:
D = 45,1 √ (W/Δt)
Analogicky můžete vypočítat hodnotu požadovaného průměru s ohledem na minimální a maximální hodnoty povoleného průtoku:
- Rychlost 0,1 metru/s. D = 55,2 √ (W/Δt)
- Rychlost 0,2 metru/s. D = 39,1 √ (W/Δt)
Po správném výpočtu průměru hydraulického separátoru je snadné zvolit průměry pro vstupní a výstupní potrubí produktu.
Namísto následného slova
Neumíte si sami spočítat? Máte dotazy k provozu hydrodynamického tepelného separátoru? Potřebujete kvalifikovanou radu v souvisejících otázkách? Kontaktujte profesionály!
Pece a topné systémy
Pomocí speciálních přídavných zařízení můžete modernizovat starý topný systém a včas provést úpravy nového projektu. Pokud víte, jak hydraulický šíp funguje, princip fungování, účel a výpočty, bude snazší vyřešit odpovídající problémy v praxi. Tyto informace budou užitečné i při výběru hotového továrního výrobku v distribuční síti.
Pomocí tohoto uzlu se zlepšují základní parametry systému zásobování teplem
Proč potřebujeme hydraulický šíp: princip fungování, účel a výpočty
Při provozu individuálního topného systému vznikají problémy spojené s nesouladem mezi objemem spotřeby a výkonem kotle. V některých režimech je možné přijímat signály z teplotních čidel, které zvýší výkon na maximální hodnoty. Nedostatečná spotřeba média sekundárním okruhem přitom nadměrně zvýší tepelné zatížení. Takové situace zvyšují pravděpodobnost nehod.
V případě poruchy budete potřebovat pomoc specialistů
Pro popis jiné situace je nutné vycházet z toho, že výkon kotle uvedený v technickém listu je 50 l/min. i přes to, že je potřeba zapojit radiátory topení s dvojnásobnou spotřebou. Bez nadměrného zatížení zařízení nebude fungovat tolik zvýšit výkon.
Dalším problémem je vzájemné ovlivňování různých typů spotřebičů (tepelně izolované podlahy, externí kotel, několik skupin radiátorů). Pro jejich normální fungování jsou zapotřebí různé objemy a teploty chladicí kapaliny.
Takové problémy je možné řešit pomocí dalších senzorů a nastavení. To však povede k výrazné komplikaci konstrukce a snížení celkové úrovně spolehlivosti. V praxi zkušení odborníci doporučují používat elegantní inženýrské řešení, které je podrobně popsáno v tomto článku.
Principy činnosti hydraulických šipek v topných systémech a hlavní funkce
Hlavním účelem tohoto zařízení je omezit a v ideálním případě vyloučit hydrodynamický vliv různých okruhů v topném systému na sebe. K tomu použijte speciální nádoby, které se vkládají do mezery mezi dvěma okruhy.
Typické hydraulické šípy ve tvaru válce a kostky v řezu
Tento obrázek ukazuje schéma sestavy zařízení se dvěma čerpadly a připojenými radiátory.
Systém dvou smyček
Zde Q1 a Q2 jsou průtoky vody v každém okruhu. Když jsou tyto hodnoty stejné, tekutina se pohybuje podél společného úplného obrysu, jak je znázorněno na obrázku níže.
Standardní pohyb po společném obrysu
Následující ukazuje, jak se mění průchod kapaliny, když je narušena rovnováha spotřeby:
Zpětný průtok je větší než přívodní průtok Průtokový průtok je větší než zpětný průtok
Aby bylo možné získat vysoce kvalitní hydraulický šíp, který plní své funkce, bude princip fungování, účel a výpočty koordinovány zvláštním způsobem. Je nutné vytvořit poslední možnost s pomalým pohybem vody uvnitř zařízení ve směru shora dolů. Odborníci doporučují omezit rychlost tohoto procesu na úroveň 0,09-0,12 m/s. To pomůže vyřešit následující problémy:
- Za takových podmínek se na dně nádrže postupně usadí mechanické nečistoty. Při vybavení speciálním zařízením, sběrem, bude možné čistit systém při běžné údržbě.
- Nízká rychlost umožní použití hydraulické šipky k odběru kapaliny do jiných okruhů s různými teplotními gradienty.
- Je také užitečný pro hromadění plynových bublin v horní části těla. Tam můžete nainstalovat automatické zařízení pro odstranění vzduchu.
Vyhřívání hydraulického šípového zařízení
Následující obrázek ukazuje standardní produkt v této kategorii.
Ventil instalovaný na dně je určen k vypouštění kapaliny spolu s mechanickými nečistotami. Dávejte pozor na speciální zúžení ve spodní části. Znečištění se v něm hromadí a není přenášeno prouděním kapaliny dále do systému. Nahoře je namontován automatický odvzdušňovací ventil.
V případě potřeby jsou hydraulické šipky vybaveny tlakoměry, ventily a dalšími zařízeními
Způsob výpočtu
Chcete-li vyrobit hydraulickou šipku pro vytápění vlastníma rukama, budete potřebovat předběžné výpočty. Tento obrázek ukazuje princip, pomocí kterého můžete rychle vypočítat rozměry zařízení s poměrně vysokou přesností.
Tyto proporce byly získány s přihlédnutím k výsledkům experimentů, účinnosti zařízení v různých režimech. Hodnotu D, která se skládá ze tří d, lze vypočítat pomocí následujícího vzorce:
- RV – spotřeba vody v metrech krychlových;
- SP je rychlost průtoku vody v m/s.
Aby byly splněny výše uvedené optimální podmínky, je do vzorce vložena hodnota SP=0,1. Průtok v tomto zařízení se vypočítá z rozdílu Q1-Q2. Bez měření lze tyto hodnoty zjistit pomocí údajů z technických listů oběhových čerpadel každého okruhu.
Kalkulačka pro výpočet parametrů hydraulické šipky na základě výkonu kotle
Kalkulačka pro výpočet parametrů hydraulické šipky na základě výkonu čerpadel
Výrobci a ceny
Jednodušší bude nákup hydraulické šipky pro vytápění po přečtení údajů z následující tabulky. Aktuální cenové nabídky je možné upřesnit bezprostředně před nákupem zboží. Tyto informace jsou však užitečné pro srovnávací analýzu, která bere v úvahu různé vlastnosti produktů.
Tabulka 1. Charakteristiky a průměrné náklady na hydraulické zbraně
| Изображение | Model vybavení | Výkon topného systému v kW (max.) | Cena v rub. | Poznámky |
|---|---|---|---|---|
| GR-40-20, Gidruss (Rusko) | 40 | 3 600 – 3 800 | Krychlové tělo je vyrobeno z uhlíkové oceli s antikorozním povlakem, nejjednodušší model. | |
| GRSS-60-25, Gidruss (Rusko) | 60 | 9 800 – 10 600 | Tělo z nerezové oceli, šest trysek, integrovaná separační clona a montážní držáky jako standard. | |
| TGR-60-25х5, Gidruss (Rusko) | 60 | 10 300 – 11 800 | Pouzdro z nízkolegované oceli, možnost připojení až 4 externích okruhů + topení. | |
| GRSS-150-40, Gidruss (Rusko) | 150 | 15 100 – 16 400 | Nerezová ocel, 6 přípojek. | |
| MH50, Meibes (Německo) | 135 | 54 600 – 56 200 | Sofistikovaný design s vestavěným zařízením pro odvod kalu a vzduchu. |
Moderní vodní pistole
Z tabulky je zřejmé, že cenu kromě obecných technických parametrů ovlivňují následující faktory:
- materiál pouzdra;
- možnost připojení dalších obvodů;
- složitost designu;
- dostupnost dodatečného vybavení;
- jméno výrobce.
Využití hydraulického šípu spolu se sběračem a řešení dalších problémů
Instalace hydraulické šipky ve schématu připojení s několika výměnami vytápění se provádí pomocí speciálního rozvaděče. Kolektor se skládá ze dvou samostatných částí s tryskami. Jsou na ně připojeny uzavírací armatury, měřicí a další zařízení.
Hydraulická pistole v jedné jednotce se sběračem
Pro připojení kotlů na tuhá paliva se doporučuje zvětšit objem hydraulického kompenzátoru. Vytvoří se tak ochranná bariéra, která zabrání prudkému zvýšení teploty v systému. Takové skoky v parametrech jsou typické pro stárnoucí zařízení.
Dávejte pozor! Nové modely kotlů jsou vybaveny automatikou, která blokuje nebezpečné režimy.
V přítomnosti posunu výstupních trubek podél výšky se pohyb kapaliny poněkud zpomalí a dráha se zvětší. Takový upgrade v horní části zlepšuje separaci plynových bublin a ve spodní části je užitečný pro sběr nečistot.
Propojení několika různých spotřebitelů
Toto spojení několika okruhů poskytuje různé teplotní úrovně. Je však třeba pochopit, že není možné získat přesné hodnoty distribuce tepla v dynamice. Například přibližná rovnost hodnot spotřeby Q1 a Q2 povede k tomu, že teplotní rozdíl v obrysech radiátorů a podlahového vytápění bude zanedbatelný.
Závěry a doporučení
Chcete-li vyrobit hydraulický šíp z polypropylenu vlastníma rukama, budete potřebovat speciální páječku. Práce s kovy bude vyžadovat svařovací zařízení a odpovídající dovednosti. Přes velké množství návodů na internetu bude těžké vyrobit kvalitní produkty. Vzhledem ke všem nákladům a obtížím je výhodnější koupit hotové zařízení v obchodě.
S pomocí znalostí o hydraulických šípech, principech činnosti, účelu a výpočtech je vybrán konkrétní model. Vezměte v úvahu vlastnosti kotlů a spotřebitelů tepla.
Chcete-li vytvořit složité systémy, můžete vyhledat pomoc od specializovaných specialistů
