Hidravlična puščica za ogrevanje: namen + shema namestitve + izračuni parametrov

Ogrevalni sistemi v sodobni obliki – so zapletene naprave, opremljene z različno opremo. Njihovo učinkovito delovanje spremlja optimalno uravnoteženje vseh elementov, ki so del njih. Hidravlični separator za ogrevanje je namenjen zagotavljanju ravnovesja. S tem načelom delovanja se je vredno seznaniti, se strinjate?

Povedali vam bomo, kako deluje hidravlični separator, kakšne prednosti ima ogrevalni krog, opremljen z njim. V predstavljenem članku so opisana pravila vgradnje in priključitve. Podana so koristna priporočila za uporabo.

Ločevanje hidravličnih tokov

Hidravlični separator za ogrevanje pogosto imenujemo hidravlični ločilec. Zato postane jasno, da je ta sistem namenjen za vgradnjo v ogrevalne sheme.

Pri ogrevanju se predvideva uporaba več krogov, na primer:

• vodi s skupinami radiatorjev;
• sistem talnega ogrevanja;
• oskrba s toplo vodo preko bojlerja.

V odsotnosti hidravličnega separatorja za tak ogrevalni sistem bo treba bodisi narediti natančno izračunan projekt vsakega kroga bodisi opremiti vsak krog z individualno obtočno črpalko.

Toda tudi v teh primerih ni popolnega prepričanja o doseganju optimalnega ravnovesja.

Približno takšno lahko obravnavamo klasično konstrukcijo hidravličnih separatorjev, izdelanih na osnovi okroglih ali pravokotnih cevi. Preprosta, a učinkovita rešitev, ki korenito spreminja stanje ogrevalnega sistema s kotlom

Medtem se naloga rešuje preprosto. Potrebno je samo uporabiti hidravlični separator v shemi – hidravlični ločilec. Tako bodo vsi v sistem vključeni krogi optimalno ločeni brez tveganja hidravličnih izgub v vsakem od njih.

Hidravlični separator je pogovorno ime. Pravilnemu imenu ustreza definicija – «hidravlični ločilec». S konstrukcijskega vidika je naprava videti kot kos navadne votle cevi (okroglega, pravokotnega prereza).

Oba končna reza cevi sta zaprta s kovinskimi ploščami, na različnih straneh ohišja pa so vhodne/izhodne priključne cevi (po par na vsaki strani).

Naraven videz izdelkov – hidravličnih puščic, izdelanih iz cevi pravokotnega in okroglega prereza. Obe različici kažeta visoko učinkovitost. Vendar se hidro puščice na osnovi okroglih cevi vseeno obravnavajo kot bolj zaželena možnost.

Tradicionalno je zaključek montažnih del pri napravi ogrevalnega sistema začetek naslednjega postopka – testiranja. Ustvarjena vodovodna konstrukcija se napolni z vodo (T = 5 – 15 °C), nato pa se zažene ogrevalni kotel.

Do trenutka, ko toplotni nosilec ni segret na zahtevano temperaturo (nastavljeno s programom kotla), vodni tok »kroži« s cirkulacijsko črpalko primarnega kroga. Cirkulacijske črpalke sekundarnih krogov niso priključene. Toplotni nosilec je usmerjen skozi hidro puščico od vroče strani k hladni (Q1 > Q2).

Pod pogojem, da toplotni nosilec doseže nastavljeno temperaturo, se aktivirajo sekundarni krogi ogrevalnega sistema. Tokovi toplotnega nosilca primarnega in sekundarnih krogov se izenačijo. Hidro puščica v takih pogojih deluje le kot filter in odzračevalnik (Q1 = Q2).

Funkcionalna shema delovanja klasične hidravlične puščice za tri različne načine delovanja kotla. Shema nazorno prikazuje porazdelitev toplotnih tokov za vsak posamezni način delovanja kotlovske opreme.

Če kateri koli del (npr. krog talnega gretja) ogrevalnega sistema doseže nastavljeno točko segrevanja, se odvzem toplotnega nosilca s sekundarnim krogom začasno ustavi. Cirkulacijska črpalka se izklopi s pomočjo avtomatike, vodni tok pa se usmeri skozi hidro puščico s hladne strani na vročo (Q1 < Q2).

Izračunski parametri hidravličnega separatorja

Glavni referenčni parameter za izračun je hitrost toplotnega nosilca na odseku navpičnega gibanja znotraj hidro puščice. Običajno priporočena vrednost ni večja od 0,1 m/s, pri katerem koli od obeh pogojev (Q1 = Q2 ali Q1 < Q2).

Majhna vrednost hitrosti je posledica povsem razumnih ugotovitev. Pri taki hitrosti ima umazanija (mulj, pesek, apnenec itd.), ki je del vodnega toka, čas, da se usede na dno cevi hidro puščice. Poleg tega se zaradi nizke hitrosti uspe oblikovati potreben temperaturni tlak.

Dve konstrukcijski vrsti hidro puščic, za kateri se običajno izvajajo izračuni: 1 – po treh premerih; 2 – po menjavanju priključkov. Ne glede na uporabo ene ali druge metode so osnovni parametri izračunov vedno tipični – pretok toplotnega nosilca po krogih in parameter hitrosti.

Majhna hitrost prenosa toplotnega nosilca omogoča boljše ločevanje zraka od vode za poznejši odvod skozi odzračevalnik hidravličnega ločilnega sistema. Na splošno je standardni parameter izbran ob upoštevanju vseh pomembnih dejavnikov.

Za izračune se pogosto uporablja tako imenovana metoda treh premerov in izmeničnih priključkov. Tukaj je končni izračunani parameter vrednost premera separatorja.

Izhajajoč iz pridobljene vrednosti se izračunajo vse druge zahtevane vrednosti. Vendar pa so za določitev velikosti premera hidravličnega separatorja potrebni podatki:

• o pretoku v prvem krogu (Q1);
• o pretoku v sekundarnem krogu (Q2);
• hitrost vertikalnega toka vode skozi hidravlični separator (V).

V bistvu so ti podatki za izračun vedno na voljo.

Na primer, pretok v prvem krogu znaša 50 l/min (iz tehničnih podatkov črpalke 1). Pretok v drugem krogu je 100 l/min (iz tehničnih podatkov črpalke 2). Vrednost premera hidravličnega separatorja se izračuna po formuli:

Formula za izračun premera cevi hidravličnega separatorja v odvisnosti od parametrov pretoka toplotnega nosilca (pretok po značilnostih črpalke) in hitrosti vertikalnega toka

kjer: Q – razlika pretokov Q1 in Q2; V – hitrost vertikalnega toka znotraj separatorja (0,1 m/s), π – konstanta 3,14.

Medtem je dovoljeno izbrati (pogojni) premer hidravličnega separatorja s pomočjo tabele približnih standardnih vrednosti.

Parameter višine za napravo za ločevanje toplotnih tokov ni kritičen. Dejansko lahko višino cevi vzamete poljubno, vendar ob upoštevanju nivojev dovoda vhodnih/izhodnih cevovodov.

Shemska rešitev za premik priključnih cevi

Klasična različica hidravličnega separatorja predvideva izdelavo priključkov, simetrično nameščenih drug glede na drugega. Vendar se uporablja tudi shematska različica nekoliko drugačne konfiguracije, kjer so priključki nameščeni asimetrično. Kaj to prinaša?

Shema izdelave hidravličnega separatorja, v katerem so priključki sekundarnega kroga nekoliko premaknjeni glede na priključke primarnega kroga. Po mnenju izumiteljev (in praksa je to dokazala) se ta različica zdi bolj produktivna pri filtraciji delcev in ločevanju zraka

Kot kaže praktična uporaba asimetričnih shem, se v tem primeru učinkoviteje ločuje zrak in doseže se boljša filtracija (usedanje) suspendiranih delcev, prisotnih v toplotnem nosilcu.

Število priključkov na hidravličnem separatorju

Klasična shematika določa priključitev štirih cevovodov na konstrukcijo hidravličnega separatorja. Od tod neizogibno nastane vprašanje o možnosti povečanja števila vhodov/izhodov. Načeloma tak konstrukcijski pristop ni izključen. Vendar se učinkovitost sheme zmanjšuje s povečevanjem števila dovodov/odvodov.

Oglejmo si možno različico z večjim številom priključkov v nasprotju s klasiko in naredimo analizo delovanja hidravličnega ločilnega sistema za takšne pogoje montaže.

Shema separatorja večkanalnega razporeda toplotnih tokov. Ta možnost omogoča servisiranje večjih sistemov, vendar se pri povečanju števila priključkov nad štiri učinkovitost sistema na splošno strmo zmanjša.

V tem primeru toplotni tok Q1 popolnoma absorbira toplotni tok Q2 za stanje sistema, ko je vrednost pretoka za ta dva tokova dejansko enakovredna:

Q1=Q2.

V istem stanju sistema je toplotni tok Q3 po vrednosti temperature približno enak povprečnim vrednostim Tpov., ki tečejo po povratnih linijah (Q6, Q7, Q8). Hkrati opažamo neznatno temperaturno razliko v linijah s Q3 in Q4.

Če toplotni tok Q1 postane enak po toplotni komponenti Q2+Q3, opazimo porazdelitev temperaturnega tlaka v naslednji odvisnosti:

T1=T2, T4=T5,

medtem ko

T3= T1+T5/2.

Če pa toplotni tok Q1 postane enak vsoti toplote vseh ostalih tokov Q2, Q3, Q4, se v tem stanju izenačijo vsi štirje temperaturni tlaki (T1=T2=T3=T4).

Večkanalni separacijski sistem s štirimi vhodi/štirimi izhodi, ki se precej pogosto uporablja v praksi. Za servisiranje ogrevalnih sistemov zasebnega gospodinjstva takšna rešitev popolnoma ustreza po tehnoloških parametrih in stabilizaciji delovanja kotla.

Pri takšnem stanju stvari na večkanalnih sistemih (nad štirimi) opažamo naslednje dejavnike, ki imajo negativen vpliv na delovanje naprave kot celote:

• Skrajša se naravna konvekcija znotraj hidravličnega separatorja;
• Zmanjša se učinek naravnega mešanja dovoda s povratkom;
• Skupna učinkovitost sistema teži k ničli.

Izkazalo se je, da odmik od klasične sheme s povečanjem števila odvodnih priključkov praktično popolnoma izniči delovno lastnost, ki bi jo morala imeti hidravlična puščica.

Hidravlični separator brez filtra

Konstrukcija puščice, kjer je izključena prisotnost funkcij odzračevalnika in usedalnega filtra, prav tako nekoliko odstopa od sprejetega standarda. Medtem je na takšni konstrukciji mogoče dobiti dva tokova z različnimi hitrostmi gibanja (dinamično neodvisna tokokroga).

Nestandardna konstrukcijska rešitev izdelave hidravlične puščice. Od klasične se razlikuje po tem, da tukaj ni funkcij filtriranja in odvajanja zraka. Poleg tega ima razporeditev toplotnih tokov shemo pravokotnega transporta, s čimer se doseže ločitev po hitrosti.

Na primer, obstajata toplotni tok kotla in toplotni tok ogrevalnih teles (radiatorjev). Z nestandardno konstrukcijo, kjer je pravokotna smer tokov, se hitrost toka sekundarnega tokokroga z grelnimi telesi znatno poveča.

Po konturi kotla je, nasprotno, gibanje upočasnjeno. Vendar je to zgolj teoretičen pogled. Praktično je treba preizkusiti v konkretnih pogojih.

Kakšne so prednosti hidravličnega separatorja?

Nujnost uporabe klasične konstrukcije hidravličnega ločevalnika je očitna. Poleg tega v sistemih s kotli postane vgradnja tega elementa obvezno dejanje.

Namestitev hidravličnega ločevalnika v sistem, ki ga oskrbuje kotel, zagotavlja stabilnost tokov (pretoka toplotnega nosilca). Posledično je popolnoma odpravljeno tveganje za nastanek vodnih udarov in temperaturnih skokov.

Primeri hidravličnih ločevalnikov v klasični preprosti izvedbi na osnovi plastičnih cevovodov. Zdaj je takšne konstrukcije mogoče srečati celo pogosteje kot kovinske. Učinkovitost delovanja je praktično enaka kot pri kovinskih, vendar je dejstvo prihranka pri napravi in vgradnji v sistem.

Za vsak običajen vodni ogrevalni sistem, narejen brez hidravličnega ločevalnika, izklop dela linij neizogibno spremlja močan dvig temperature konture kotla zaradi majhnega pretoka. Hkrati pa pride do vračanja močno ohlajenega povratnega toka.

Pojavi se tveganje za nastanek vodnih udarov. Takšni pojavi ogrožajo hiter izpad kotla in znatno skrajšujejo življenjsko dobo opreme.

Za gospodinjske sisteme so v večini primerov uspešno primerne plastične konstrukcije. Ta možnost uporabe se zdi bolj ekonomična glede namestitve.

Poleg tega uporaba fitingov omogoča izvedbo montaže sistema iz polimernih cevi in priključitev plastičnih hidravličnih ločevalnikov brez varjenja. Z vidika vzdrževanja so takšne rešitve prav tako dobrodošle, saj je hidravlični ločevalnik, nameščen na fitingih, enostavno odstraniti kadar koli.

Zaključki in koristen video na to temo

Video o praktični uporabi: kdaj se pojavi potreba po namestitvi hidravličnega ločevalnika in kdaj ni potreben.

Pomembnost hidravličnega ločevalnika pri razporeditvi toplotnih tokov je težko preceniti. To je resnično potrebna oprema, ki jo je treba namestiti na vsak sistem individualnega ogrevanja in sanitarne tople vode.

Glavno je pravilno izračunati, načrtovati in izdelati napravo – hidravlični ločevalnik. Prav natančen izračun omogoča doseganje maksimalnega izkoristka naprave.

Napišite, prosim, komentarje v spodnjem bloku, objavite fotografije na temo članka, postavljajte vprašanja. Povejte, kako ste opremili ogrevalni sistem s hidravličnim ločevalnikom. Opišite, kako se je spremenilo delovanje omrežja po njegovi namestitvi, kakšne prednosti je sistem pridobil po vključitvi te naprave v shemo.