Separator hidraulic pentru încălzire: scop + schemă de instalare + calcule ale parametrilor

Sistemele de încălzire în forma lor modernă – sunt structuri complexe, dotate cu diverse echipamente. Funcționarea lor eficientă este însoțită de o balansare optimă a tuturor elementelor componente. Separatorul hidraulic pentru încălzire este destinat să asigure echilibrul. Merită să înțelegem principiul său de funcționare, nu-i așa?

Vă vom povesti despre cum funcționează separatorul hidraulic, ce avantaje are circuitul de încălzire dotat cu acesta. În articolul prezentat de noi sunt descrise regulile de instalare și conectare. Sunt oferite recomandări utile privind exploatarea.

Separarea fluxurilor hidraulice

Separatorul hidraulic pentru încălzire este adesea numit separator hidraulic. De aici devine clar că acest sistem este destinat integrării în schemele de încălzire.

În încălzire se preconizează utilizarea mai multor circuite, de exemplu:

• linii cu grupuri de radiatoare;
• sistem de încălzire în pardoseală;
• alimentare cu apă caldă prin boiler.

În lipsa separatorului hidraulic pentru un astfel de sistem de încălzire, va trebui fie să se realizeze un proiect atent calculat al fiecărui circuit, fie să se doteze fiecare circuit cu o pompă de circulație individuală.

Dar chiar și în aceste cazuri nu există certitudinea atingerii unui echilibru optim.

Aproximativ aceasta poate fi considerată construcția clasică a separatoarelor hidraulice, realizate pe baza țevilor rotunde sau dreptunghiulare. O soluție simplă, dar eficientă, care schimbă radical starea sistemului de încălzire cu participarea cazanului.

Între timp, problema se rezolvă simplu. Este suficient doar să se aplice un separator hidraulic în schemă – o săgeată hidraulică. Astfel, toate circuitele care intră în sistem vor fi separate optim, fără riscul de pierderi hidraulice în fiecare dintre ele.

Săgeata hidraulică – o denumire „obișnuită”. Denumirea corectă corespunde definiției – „separator hidraulic”. Din punct de vedere constructiv, dispozitivul arată ca o bucată de țeavă goală obișnuită (cu secțiune rotundă sau dreptunghiulară).

Ambele capete ale țevii sunt astupate cu discuri metalice, iar pe părțile laterale ale corpului există țevi de intrare/ieșire (câte o pereche pe fiecare parte).

Aspectul natural al produselor – separatoarele hidraulice, realizate din țeavă cu secțiune dreptunghiulară și circulară. Ambele variante prezintă o eficiență ridicată. Cu toate acestea, separatoarele hidraulice pe bază de țevi circulare sunt considerate în continuare varianta preferabilă.

În mod tradițional, finalizarea lucrărilor de montaj privind instalarea sistemului de încălzire marchează începutul următorului proces – testarea. Construcția sanitară creată se umple cu apă (Т = 5 – 15°C), după care se pornește centrala de încălzire.

Până când agentul termic nu este încălzit la temperatura necesară (setată de programul cazanului), fluxul de apă este „rotit” de pompa de circulație a circuitului primar. Pompele de circulație ale circuitelor secundare nu sunt conectate. Agentul termic este direcționat prin separatorul hidraulic de la partea caldă la cea rece (Q1 > Q2).

În condiția atingerii de către agentul termic a temperaturii setate, circuitele secundare ale sistemului de încălzire se activează. Debitele agentului termic ale circuitului principal și ale circuitelor secundare se egalizează. Separatorul hidraulic în astfel de condiții funcționează doar ca filtru și degazor (Q1 = Q2).

Schema funcțională de acțiune a separatorului hidraulic clasic pentru trei moduri diferite de funcționare a cazanului. Schema indică vizual distribuția fluxurilor termice pentru fiecare mod de funcționare al echipamentului cazanului.

Dacă o anumită parte (de exemplu, circuitul podelelor încălzite) a sistemului de încălzire atinge punctul setat de încălzire, prelevarea agentului termic de către circuitul secundar se oprește temporar. Pompa de circulație este deconectată de automatizare, iar fluxul de apă este direcționat prin separatorul hidraulic de la partea rece la cea caldă (Q1 < Q2).

Parametrii de calcul ai separatorului hidraulic

Parametrul principal de referință pentru calcul este viteza agentului termic pe sectorul de mișcare verticală din interiorul separatorului hidraulic. De obicei, valoarea recomandată nu depășește 0,1 m/s, în oricare dintre cele două condiții (Q1 = Q2 sau Q1 < Q2).

Valoarea mică a vitezei se datorează unor concluzii foarte rezonabile. La această viteză, impuritățile din fluxul de apă (nămol, nisip, calcar etc.) apucă să se depună pe fundul țevii separatorului hidraulic. În plus, datorită vitezei reduse, se formează diferența de temperatură necesară.

Două tipuri constructive de separatoare hidraulice pentru care se efectuează de obicei calculele: 1 – după trei diametre; 2 – după alternarea racordurilor. Indiferent de adoptarea uneia sau altei metode, parametrii de bază ai calculelor sunt întotdeauna tipici – debitul agentului termic pe circuite și parametrul de viteză.

Viteza redusă de transfer a agentului termic contribuie la o mai bună separare a aerului de apă pentru evacuarea ulterioară prin degazorul sistemului hidraulic de separare. În general, parametrul standard a fost ales ținând cont de toți factorii semnificativi.

Pentru calcule, este adesea utilizată așa-numita metodă a trei diametre și a țevilor alternante. Aici, parametrul final de calcul este valoarea diametrului separatorului.

Pe baza valorii obținute, se calculează toate celelalte valori necesare. Totuși, pentru a afla dimensiunea diametrului hidroseparatorului, sunt necesare următoarele date:

• privind debitul pe primul circuit (Q1);
• privind debitul pe circuitul secundar (Q2);
• viteza curentului vertical al apei prin săgeata hidraulică (V).

În esență, aceste date sunt întotdeauna disponibile pentru calcul.

De exemplu, debitul pe primul circuit este de 50 l/min. (din caracteristica tehnică a pompei 1). Debitul pe circuitul secundar este de 100 l/min. (din caracteristica tehnică a pompei 2). Valoarea diametrului săgeții hidraulice se calculează cu formula:

Formula pentru calculul diametrului țevii săgeții hidraulice în funcție de parametrii debitului agentului termic (debit conform caracteristicilor pompei) și viteza fluxului vertical

unde: Q – diferența dintre debitele Q1 și Q2; V – viteza fluxului vertical în interiorul săgeții (0,1 m/s), π – constanta 3,14.

Între timp, diametrul separatorului hidraulic (nominal) poate fi ales folosind un tabel cu valori standard aproximative.

Parametrul de înălțime pentru dispozitivul de separare a fluxurilor termice nu este critic. De fapt, înălțimea țevii poate fi oricare, dar ținând cont de nivelurile de conectare a conductelor de intrare/ieșire.

Soluția de schemă pentru deplasarea țevilor

Varianta clasică a separatorului hidraulic presupune crearea de țevi dispuse simetric una față de cealaltă. Cu toate acestea, se practică și o variantă schematică cu o configurație ușor diferită, unde țevile sunt dispuse asimetric. Ce oferă acest lucru?

Schema de fabricație a separatorului hidraulic, în care țevile circuitului secundar sunt ușor deplasate față de țevile circuitului primar. În opinia inventatorilor (și demonstrat prin practică), această variantă este considerată mai eficientă în ceea ce privește filtrarea particulelor și separarea aerului.

După cum arată aplicarea practică a schemelor asimetrice, în acest caz are loc o separare mai eficientă a aerului, precum și o filtrare (decantare) mai bună a particulelor în suspensie prezente în agentul termic.

Numărul de conexiuni pe separatorul hidraulic

Tehnica schematică clasică prevede conectarea a patru conducte la construcția separatorului hidraulic. De aici apare inevitabil întrebarea privind posibilitatea creșterii numărului de intrări/ieșiri. În principiu, o astfel de abordare constructivă nu este exclusă. Cu toate acestea, eficiența schemei scade odată cu creșterea numărului de racorduri/derivații.

Să analizăm o variantă posibilă cu un număr mai mare de țevi, spre deosebire de varianta clasică, și să facem o analiză a funcționării sistemului de separare hidraulică pentru astfel de condiții de montaj.

Schema separatorului de distribuție multicanal a fluxurilor termice. Această variantă permite deservirea unor sisteme mai voluminoase, dar în condițiile creșterii numărului de racorduri la mai mult de patru, eficiența sistemului în ansamblu scade drastic.

În acest caz, fluxul termic Q1 este complet absorbit de fluxul termic Q2 pentru starea sistemului în care valoarea debitului pentru aceste fluxuri este practic echivalentă:

Q1=Q2.

În aceeași stare a sistemului, fluxul termic Q3, în funcție de valoarea temperaturii, este aproximativ egal cu valorile medii Tmed., care circulă prin liniile de retur (Q6, Q7, Q8). În același timp, se observă o diferență de temperatură nesemnificativă între liniile cu Q3 și Q4.

Dacă fluxul termic Q1 devine egal, din punct de vedere al componentei termice, cu Q2+Q3, se observă distribuția căderii de temperatură în următoarea dependență:

Т1=Т2, Т4=Т5,

în timp ce

Т3= Т1+Т5/2.

În schimb, dacă fluxul termic Q1 devine egal cu suma căldurii tuturor celorlalte fluxuri Q2, Q3, Q4, în această stare toate cele patru căderi de temperatură se egalizează (Т1=Т2=Т3=Т4).

Sistem separator multicanal cu patru intrări/patru ieșiri, destul de des utilizat în practică. Pentru deservirea sistemelor de încălzire ale gospodăriilor private, această soluție satisface pe deplin parametrii tehnologici și stabilizarea funcționării cazanului.

În această situație, la sistemele multicanal (mai mult de patru) se observă următorii factori care au un impact negativ asupra funcționării dispozitivului în ansamblu:

• se reduce convecția naturală în interiorul separatorului hidraulic;
• se diminuează efectul amestecării naturale a debitului cu returul;
• eficiența generală a sistemului tinde spre zero.

Rezultă că abaterea de la schema clasică, prin creșterea numărului de racorduri de evacuare, anulează aproape complet proprietatea de lucru pe care ar trebui să o aibă un separator hidraulic.

Separator hidraulic fără filtru

Construcția separatorului, în care se exclude prezența funcțiilor de degazare și de filtru-decantor, se abate, de asemenea, oarecum de la standardul acceptat. Între timp, pe o astfel de construcție se pot obține două fluxuri cu viteze diferite de mișcare (circuite dinamic independente).

Soluția constructivă nestandard de fabricare a separatorului hidraulic. Se deosebește de cea clasică prin faptul că aici nu există funcții de filtrare și eliminare a aerului. În plus, distribuția fluxurilor termice are o schemă de transport perpendicular, realizându-se astfel decuplarea pe viteză.

De exemplu, există fluxul termic al circuitului cazanului și fluxul termic al circuitului aparatelor de încălzire (radiatoarelor). Prin construcția nestandard, cu direcția perpendiculară a fluxurilor, viteza fluxului circuitului secundar cu aparatele de încălzire crește semnificativ.

De-a lungul conturului cazanului, dimpotrivă, mișcarea este încetinită. Este adevărat că aceasta este o viziune pur teoretică. Practic, este necesar să se testeze în condiții specifice.

La ce este util separatorul hidraulic?

Necesitatea utilizării construcției clasice a separatorului hidraulic este evidentă. Mai mult decât atât, în sistemele cu cazane, implementarea acestui element devine o acțiune obligatorie.

Instalarea săgeții hidraulice într-un sistem deservit de cazan asigură stabilitatea debitelor (debitul agentului termic). Ca rezultat, riscul apariției loviturilor de berbec și a salturilor de temperatură este complet eliminat.

Exemple de săgeți hidraulice în execuție clasică simplă pe bază de conducte din plastic. Acum astfel de construcții pot fi întâlnite chiar mai des decât cele metalice. Eficiența de funcționare este practic aceeași ca la cele metalice, dar faptul economisirii la dispozitiv și implementare în sistem

Pentru orice sistem obișnuit de încălzire cu apă, realizat fără separator hidraulic, deconectarea unei părți din linii este însoțită inevitabil de o creștere bruscă a temperaturii circuitului cazanului din cauza debitului redus. În același timp, are loc întoarcerea fluxului de retur puternic răcit.

Apare riscul formării loviturilor de berbec. Astfel de fenomene sunt periculoase prin defectarea rapidă a cazanului și reduc semnificativ durata de viață a echipamentului.

Pentru sistemele casnice, în majoritatea cazurilor, construcțiile din plastic sunt potrivite. Această variantă de utilizare pare mai economică la instalare.

Mai mult, utilizarea fitingurilor face posibilă realizarea montajului sistemului din țevi polimerice și conectarea săgeților hidraulice din plastic fără sudură. Din punct de vedere al întreținerii, astfel de soluții sunt, de asemenea, binevenite, deoarece separatorul hidraulic montat pe fitinguri poate fi demontat cu ușurință în orice moment.

Concluzii și material video util pe această temă

Video despre aplicarea practică: când apare necesitatea instalării unei săgeți hidraulice și când nu este necesară.

Importanța săgeții hidraulice în distribuția fluxurilor termice este dificil de supraestimat. Este cu adevărat un echipament necesar, care ar trebui instalat pe fiecare sistem individual de încălzire și ACM (apă caldă menajeră).

Principalul lucru este să calculați, să proiectați și să fabricați corect dispozitivul – separatorul hidraulic. Tocmai calculul exact permite obținerea unei eficiențe maxime de la dispozitiv.

Vă rugăm, scrieți comentarii în blocul de mai jos, publicați fotografii pe tema articolului, adresați întrebări. Povestiți despre cum ați dotat sistemul de încălzire cu o săgeată hidraulică. Descrieți cum s-a schimbat funcționarea rețelei după instalarea acesteia, ce avantaje a dobândit sistemul după includerea acestui dispozitiv în schemă.