Hidraulički separator za grijanje: namjena + shema ugradnje + proračuni parametara

Sustavi grijanja u njihovom suvremenom obliku – složeni su objekti opremljeni različitom opremom. Njihov učinkovit rad popraćen je optimalnim balansiranjem svih elemenata koji ih čine. Hidraulički separator za grijanje namijenjen je osiguravanju ravnoteže. Vrijedno je razumjeti njegov princip rada, jeste li suglasni?

Reći ćemo vam kako radi hidraulički separator, koje prednosti ima krug grijanja opremljen njime. U našem članku opisana su pravila ugradnje i povezivanja. Navedene su korisne preporuke za rad.

Razdvajanje hidrauličkih tokova

Hidraulički separator za grijanje često se naziva hidrauličkim razdjeljivačem. Odatle postaje jasno da je ovaj sustav namijenjen implementaciji u sheme grijanja.

U grijanju se pretpostavlja upotreba nekoliko krugova, na primjer, poput:

• linije s grupama radijatora;
• sustav podnog grijanja;
• potrošna topla voda preko bojlera.

Bez hidrauličkog separatora za takav sustav grijanja, morat će se ili izraditi pažljivo izračunat projekt svakog kruga, ili opremiti svaki krug individualnom cirkulacijskom pumpom.

Ali čak i u tim slučajevima nema potpunog povjerenja u postizanje optimalne ravnoteže.

Približno takvom može se smatrati klasična konstrukcija hidrauličkih separatora izrađenih na bazi okruglih ili pravokutnih cijevi. Jednostavno, ali učinkovito rješenje koje radikalno mijenja stanje sustava grijanja s kotlom.

U međuvremenu, problem se rješava jednostavno. Potrebno je samo primijeniti hidraulički separator u shemi – hidraulički razdjeljivač. Na taj način, svi krugovi u sustavu bit će optimalno razdvojeni bez rizika od hidrauličkih gubitaka u svakom od njih.

Hidraulički separator je naziv "uobičajen". Ispravnom nazivu odgovara definicija – "hidraulički razdjeljivač". S konstruktivnog gledišta, uređaj izgleda kao komad obične šuplje cijevi (okruglog, pravokutnog presjeka).

Oba krajnja reza cijevi zatvorena su metalnim poklopcima, a na različitim stranama kućišta nalaze se ulazni/izlazni priključci (po par na svakoj strani).

Prirodni izgled proizvoda – hidrauličnih strelica, izrađenih od cijevi pravokutnog i okruglog presjeka. Obje varijante pokazuju visoku učinkovitost. Međutim, hidraulične strelice na bazi okruglih cijevi ipak se smatraju poželjnijom opcijom.

Tradicionalno, završetak montažnih radova na uređenju sustava grijanja početak je sljedećeg procesa – testiranja. Izrađena instalacija puni se vodom (T = 5 – 15 °C), nakon čega se pokreće kotao za grijanje.

Sve dok grijaći medij nije zagrijan do zahtijevane temperature (zadane programom kotla), vodeni tok cirkulira putem cirkulacijske pumpe primarnog kruga. Cirkulacijske pumpe sekundarnih krugova nisu priključene. Grijaći medij usmjeren je kroz hidrauličnu strelicu od tople prema hladnoj strani (Q1 > Q2).

Pod uvjetom da grijaći medij postigne zadanu temperaturu, aktiviraju se sekundarni krugovi sustava grijanja. Tokovi grijaćeg medija primarnog i sekundarnih krugova se izjednačavaju. Hidraulična strelica u takvim uvjetima funkcionira samo kao filter i odvodnik zraka (Q1 = Q2).

Funkcionalna shema djelovanja klasične hidraulične strelice za tri različita načina rada kotla. Shema jasno prikazuje raspodjelu toplinskih tokova za svaki pojedini način rada kotlovske opreme.

Ako neki dio (npr. krug podnog grijanja) sustava grijanja dosegne zadanu točku zagrijavanja, uzimanje grijaćeg medija sekundarnim krugom privremeno prestaje. Cirkulacijska pumpa se isključuje automatizacijom, a tok vode usmjerava se kroz hidrauličnu strelicu od hladne prema toploj strani (Q1 < Q2).

Proračunski parametri hidrauličkog separatora

Glavni reerentni parametar za proračun je brzina grijaćeg medija na dijelu vertikalnog kretanja unutar hidraulične strelice. Obično preporučena vrijednost nije veća od 0,1 m/s, za bilo koji od dva uvjeta (Q1 = Q2 ili Q1 < Q2).

Mala vrijednost brzine uvjetovana je sasvim razumnim zaključcima. Pri takvoj brzini, otpad (mulj, pijesak, vapnenac i sl.) koji se nalazi u vodenom toku stigne se taložiti na dno cijevi hidraulične strelice. Osim toga, zbog niske brzine stigne se formirati potrebna temperaturna razlika.

Dva konstrukcijska tipa hidrauličnih strelica za koje se obično provode proračuni: 1 – prema tri promjera; 2 – prema izmjeni priključaka. Neovisno o prihvaćanju jedne ili druge metode, osnovni parametri proračuna uvijek su tipični – protok grijaćeg medija po krugovima i parametar brzine.

Mala brzina prijenosa grijaćeg medija doprinosi boljem odvajanju zraka od vode radi naknadnog izlaza kroz odvodnik zraka hidrauličkog razdjelnog sustava. Općenito, standardni parametar odabran je uzimajući u obzir sve značajne čimbenike.

Za proračune se često koristi takozvana metoda tri promjera i izmjeničnih priključaka. Ovdje je konačni proračunski parametar vrijednost promjera hidrauličke strelice.

Na temelju dobivene vrijednosti izračunavaju se sve ostale potrebne vrijednosti. Međutim, za određivanje promjera hidrauličke strelice potrebni su sljedeći podaci:

• o protoku u prvom krugu (Q1);
• o protoku u sekundarnom krugu (Q2);
• brzina vertikalnog toka vode kroz hidrauličku strelicu (V).

U suštini, ti su podaci za proračun uvijek dostupni.

Na primjer, protok u prvom krugu iznosi 50 l/min. (iz tehničkih karakteristika pumpe 1). Protok u sekundarnom krugu jednak je 100 l/min. (iz tehničkih karakteristika pumpe 2). Vrijednost promjera hidrauličke strelice izračunava se formulom:

Formula za izračun promjera cijevi hidrauličke strelice ovisno o parametrima protoka rashladne tekućine (protok prema karakteristikama pumpe) i brzini vertikalnog protoka

gdje je: Q – razlika protoka Q1 i Q2; V – brzina vertikalnog protoka unutar strelice (0,1 m/s), π – konstanta 3,14.

U međuvremenu, promjer hidrauličke strelice (nazivni) dopušteno je odabrati pomoću tablice približnih standardnih vrijednosti.

Parametar visine za uređaj za razdvajanje toplinskih tokova nije kritičan. Zapravo, visina cijevi može se uzeti bilo koja, ali uzimajući u obzir razine dovoda ulaznih/izlaznih cjevovoda.

Shematsko rješenje za pomak priključaka

Klasična izvedba hidrauličke strelice pretpostavlja izradu priključaka simetrično raspoređenih jedan u odnosu na drugi. Međutim, također se prakticira shematska izvedba nešto drugačije konfiguracije, gdje su priključci raspoređeni nesimetrično. Što to daje?

Shema izrade hidrauličke strelice u kojoj su priključci sekundarnog kruga nešto pomaknuti u odnosu na priključke primarnog kruga. Prema izumiteljima (i dokazano praksom), ova se varijanta čini produktivnijom za filtraciju čestica i odvajanje zraka

Kako pokazuje praktična primjena nesimetričnih shema, u ovom slučaju dolazi do učinkovitijeg odvajanja zraka, kao i do bolje filtracije (taloženja) suspendiranih čestica prisutnih u rashladnoj tekućini.

Broj spojeva na hidrauličkom separatoru

Klasična shema određuje dovod četiri cijevi na konstrukciju hidrauličke strelice. Otuda se neminovno postavlja pitanje mogućnosti povećanja broja ulaza/izlaza. U principu, takav se konstrukcijski pristup ne isključuje. Međutim, učinkovitost sheme smanjuje se s povećanjem broja dovoda/odvoda.

Razmotrimo moguću varijantu s većim brojem priključaka za razliku od klasike i napravimo analizu rada hidrauličkog razdjelnog sustava za takve uvjete montaže.

Shema separatora s višekanalnom raspodjelom toplinskih tokova. Ova varijanta omogućuje opsluživanje većih sustava, ali pod uvjetom povećanja broja priključaka na više od četiri, učinkovitost sustava u cjelini naglo opada.

U ovom slučaju toplinski tok Q1 u potpunosti je apsorbiran toplinskim tokom Q2 za stanje sustava kada je vrijednost protoka za te tokove zapravo jednakovrijedna:

Q1=Q2.

U istom stanju sustava, toplinski tok Q3 po vrijednosti temperature približno je jednak prosječnim vrijednostima Tpros. koje teku povratnim linijama (Q6, Q7, Q8). U isto vrijeme, primjećuje se neznatna razlika temperatura u linijama s Q3 i Q4.

Ako toplinski tok Q1 postane jednak po toplinskoj komponenti Q2+Q3, primjećuje se raspodjela temperaturne razlike u sljedećem odnosu:

T1=T2, T4=T5,

dok

T3= T1+T5/2.

Ako pak toplinski tok Q1 postane jednak zbroju topline svih ostalih tokova Q2, Q3, Q4, u takvom se stanju izjednačavaju sve četiri temperaturne razlike (T1=T2=T3=T4).

Višekanalni separacijski sustav s četiri ulaza/četiri izlaza, prilično često korišten u praksi. Za opsluživanje sustava grijanja privatnog domaćinstva, takvo rješenje u potpunosti zadovoljava po tehnološkim parametrima i stabilizaciji rada kotla.

U takvom stanju stvari na višekanalnim sustavima (više od četiri) primjećuju se sljedeći čimbenici koji imaju negativan utjecaj na rad uređaja u cjelini:

• smanjuje se prirodna konvekcija unutar hidrauličkog separatora;
• smanjuje se učinak prirodnog miješanja dovodnog s povratnim tokom;
• ukupna učinkovitost sustava teži nuli.

Ispada da odstupanje od klasične sheme s povećanjem broja odvodnih priključaka praktički potpuno poništava radno svojstvo koje bi hidraulička strelica trebala imati.

Hidraulički separator bez filtra

Konstrukcija strelice gdje se isključuje prisutnost funkcija odvajača zraka i filtera-taloga, također donekle odstupa od prihvaćenog standarda. U međuvremenu, na takvoj konstrukciji moguće je dobiti dva toka s različitim brzinama kretanja (dinamički neovisni krugovi).

Nestandardno konstrukcijsko rješenje izrade hidrauličke strelice. Razlikuje se od klasike po tome što ovdje nema funkcija filtriranja i odzračivanja. Uz to, raspodjela toplinskih tokova ima shemu okomitog transporta, čime se postiže razdvajanje po brzini.

Na primjer, postoji toplinski tok kruga kotla i toplinski tok kruga uređaja za grijanje (radijatora). Nestandardnom konstrukcijom, gdje je okomit smjer tokova, brzina toka sekundarnog kruga s uređajima za grijanje značajno se povećava.

Po konturi kotla, naprotiv, kretanje je usporeno. Istina, to je čisto teoretski pogled. U praksi je potrebno ispitivati u konkretnim uvjetima.

Koje su koristi hidrauličkog separatora?

Potreba primjene klasične konstrukcije hidrauličkog separatora je očita. Štoviše, u sustavima s kotlovima ugradnja ovog elementa postaje obvezna raduja.

Ugradnja hidrauličkog separatora u sustav koji opslužuje kotao osigurava stablinost protoka (protoka toplinskog medija). Kao rezultat, potpuno se uklanja rizik od pojave hidrauličkih udara i temperaturnih skokova.

Primjeri hidrauličkih separatora u klasičnom jednostavnom izdanju na bazi plastičnih cjevovoda. Sada se takve konstrukcije mogu susresti čak i češće nego metalne. Učinkovitost djelovanja praktički ista je kao kod metalnih, ali uz činjenicu uštede na uređaju i ugradnji u sustav.

Za bilo koji uobičajeni sustav vodenog grijanja izrađen bez hidrauličkog separatora, isključivanje dijela vodova neizbježno je popraćeno naglim porastom temperature kruga kotla zbog malog protoka. Istovremeno, dolazi do povratka jako ohlađenog povratnog toka.

Pojavljuje se rizik od stvaranja hidrauličkih udara. Takve pojave prijete brzim kvarom kotla i značajno skraćuju vijek trajanja opreme.

Za kućne sustave u većini slučajeva dobro pristaju plastične konstrukcije. Ova varijanta primjene čini se ekonomičnijom u pogledu ugradnje.

Osim toga, korištenje fitinza omogućuje montažu sustava od polimernih cijevi i priključivanje plastičnih hidrauličkih separatora bez zavarivanja. S gledišta održavanja, takva rješenja su također dobrodošla, jer se hidraulički separator postavljen na fitinzima lako može skinuti u bilo kojem trenutku.

Zaključci i koristan video na temu

Video o praktičnoj primjeni: kada se javlja potreba za ugradnjom hidrauličkog separatora, a kada nije potreban.

Važnost hidrauličkog separatora u raspodjeli toplinskih tokova teško je precijeniti. To je doista potrebna oprema koju treba instalirati na svakom sustavu individualnog grijanja i pripreme tople vode (PTV).

Glavno je ispravno izračunati, projekirati i izraditi uređaj – hidraulički separator. Upravo točan izračun omogućuje postizanje maksimalne učinkovitosti uređaja.

Molimo vas, napišite komentare u bloku ispod, objavite fotografije vezane uz temu članka, postavite pitanja. Ispričajte nam kako ste opremili sustav grijanja hidrauličkim separatorom. Opišite kako se promijenio rad mreže nakon njegove ugradnje, koje je prednosti sustav stekao nakon uključivanja ovog uređaja u šemu.