Hydrošíp pre kúrenie: účel + schéma inštalácie + výpočty parametrov

Vykurovacie systémy v ich súčasnej podobe – sú to zložité konštrukcie, vybavené rôznym zariadením. Ich efektívna práca je sprevádzaná optimálnym vyvážením všetkých prvkov, ktoré sú ich súčasťou. Hydraulický oddeľovač pre kúrenie má za úlohu zabezpečovať rovnováhu. S jeho princípom fungovania sa oplatí oboznámiť, súhlasíte?

Povieme vám o tom, ako funguje hydraulický oddeľovač, akými výhodami disponuje ním vybavený vykurovací okruh. V nami predloženom článku sú opísané pravidlá inštalácie a pripojenia. Sú uvedené užitočné odporúčania pre prevádzku.

Rozdelenie hydraulických tokov

Hydraulický oddeľovač pre kúrenie sa častejšie nazýva hydraulickým deličom. Odtiaľ je zrejmé, že tento systém je určený na začlenenie do schém vykurovania.

Vo vykurovaní sa predpokladá použitie niekoľkých okruhov, napríklad takých ako:

• linky so skupinami radiátorov;
• systém podlahového vykurovania;
• teplá úžitková voda cez bojler.

Pri absencii hydraulického oddeľovača pre takýto vykurovací systém bude potrebné buď vypracovať dôkladne vypočítaný projekt každého okruhu, alebo vybaviť každý okruh individuálnym cirkulačným čerpadlom.

Ale aj v týchto prípadoch nie je úplná istota dosiahnutia optimálnej rovnováhy.

Približne takúto možno považovať za klasickú konštrukciu hydraulických oddeľovačov, vyrobených na báze okrúhlych alebo obdĺžnikových rúr. Jednoduché, ale efektívne riešenie, ktoré zásadne mení stav vykurovacieho systému s účasťou kotla.

Medzitým sa úloha rieši jednoducho. Je potrebné len aplikovať hydraulický oddeľovač do schémy – hydraulický oddeľovač. Takto budú všetky okruhy v systéme optimálne oddelené bez rizika hydraulických strát v každom z nich.

Hydraulický oddeľovač – názov „bežný“. Správnemu pomenovaniu zodpovedá definícia – „hydraulický oddeľovač“. Z konštrukčného hľadiska vyzerá zariadenie ako kus obyčajnej dutej rúry (kruhového, obdĺžnikového prierezu).

Oba čelné rezy rúry sú uzavreté kovovými platničkami a na rôznych stranách telesa sú vstupné/výstupné hrdlá (pár na každej strane).

Prírodný vzhľad výrobkov – hydraulických šípov, vyrobených z rúr obdĺžnikového a kruhového prierezu. Obe varianty vykazujú vysokú účinnosť. Avšak hydrošípy na báze kruhových rúr sa stále považujú za výhodnejšiu variantu.

Tradične je dokončenie montážnych prác na zariadení vykurovacieho systému začiatkom nasledujúceho procesu – testovania. Vytvorená konštrukcia inštalatérskeho zariadenia sa naplní vodou (T = 5 – 15 °C), potom sa spustí vykurovací kotol.

Až do momentu, kým nie je teplonosné médium zohriate na požadovanú teplotu (nastavenú programom kotla), vodný prúd je „poháňaný“ cirkulačným čerpadlom primárneho okruhu. Cirkulačné čerpadlá sekundárnych okruhov nie sú zapojené. Teplonosné médium smeruje cez hydrošíp od horúcej strany k studenej (Q1 > Q2).

Za podmienky dosiahnutia teplonosného média nastavenej teploty sa aktivujú sekundárne okruhy vykurovacieho systému. Toky teplonosného média primárneho a sekundárnych okruhov sa vyrovnajú. Hydrošíp v takýchto podmienkach funguje iba ako filter a odvodňovač vzduchu (Q1 = Q2).

Funkčná schéma činnosti klasického hydraulického šípu pre tri rôzne režimy prevádzky kotla. Schéma prehľadne zobrazuje rozdelenie tepelných tokov pre každý jednotlivý režim prevádzky kotlového zariadenia.

Ak nejaká časť (napríklad okruh podlahového vykurovania) vykurovacieho systému dosiahne nastavený bod ohrevu, odber teplonosného média sekundárnym okruhom sa dočasne zastaví. Cirkulačné čerpadlo sa vypne automatikou a vodný prúd smeruje cez hydrošíp z chladnej strany na horúcu (Q1 < Q2).

Výpočtové parametre hydraulického oddeľovača

Hlavným referenčným parametrom pre výpočet je rýchlosť teplonosného média na úseku vertikálneho pohybu vo vnútri hydrošípu. Zvyčajne je odporúčaná hodnota najviac 0,1 m/s pri ktorejkoľvek z dvoch podmienok (Q1 = Q2 alebo Q1 < Q2).

Malá veľkosť rýchlosti je odôvodnená celkom rozumnými závermi. Pri takejto rýchlosti stihne nečistota nachádzajúca sa v zložení vodného prúdu (kal, piesok, vápenec a pod.) usadiť na dno rúry hydrošípu. Navyše vďaka nízkej rýchlosti stihne vzniknúť potrebný teplotný spád.

Dva konštrukčné typy hydrošípov, na ktoré sa zvyčajne vykonávajú výpočty: 1 – podľa troch priemerov; 2 – podľa striedania hrdiel. Nezávisle od prijatia tej či onej metodiky sú základné parametre výpočtov vždy typické – prietok teplonosného média podľa okruhov a parameter rýchlosti.

Malá rýchlosť prenosu teplonosného média prispieva k lepšiemu oddeleniu vzduchu od vody na následné odvedenie cez odvzdušňovač hydraulického separačného systému. Všeobecne je štandardný parameter zvolený s ohľadom na všetky významné faktory.

Na výpočty sa často používa takzvaná metóda troch priemerov a striedavých patrúbok. Konečným výpočtovým parametrom je hodnota priemeru separátora.

Získaná hodnota slúži na výpočet všetkých ostatných požadovaných hodnôt. Na zistenie priemeru hydroseparátora sú však potrebné tieto údaje:

• o prietoku na prvom okruhu (Q1);
• o prietoku na vedľajšom okruhu (Q2);
• rýchlosť vertikálneho prúdu vody v hydroseparátore (V).

V podstate tieto údaje sú pre výpočet vždy k dispozícii.

Napríklad prietok na prvom okruhu je 50 l/min (z technických parametrov čerpadla 1). Prietok na druhom okruhu je 100 l/min (z technických parametrov čerpadla 2). Hodnota priemeru hydroseparátora sa vypočíta podľa vzorca:

Vzorec na výpočet priemeru rúrky hydroseparátora v závislosti od parametrov prietoku nosiča tepla (prietok podľa charakteristík čerpadla) a rýchlosti vertikálneho prúdenia.

kde: Q – rozdiel prietokov Q1 a Q2; V – rýchlosť vertikálneho prúdenia vnútri separátora (0,1 m/s), π – konštanta 3,14.

Medzitým je prípustné zvoliť (orientačný) priemer hydraulického separátora pomocou tabuľky približných štandardných hodnôt.

Parameter výšky zariadenia na separáciu tepelných tokov nie je kritický. V skutočnosti je možné zvoliť akúkoľvek výšku rúrky, ale s ohľadom na úrovne prívodu vstupných/výstupných potrubí.

Schémové riešenie pre posun hrdiel

Klasický variant hydraulického separátora predpokladá vytvorenie patrúbok symetricky umiestnených voči sebe. Praktizuje sa však aj schematický variant s trochu inou konfiguráciou, kde sú patrúbky umiestnené asymetricky. Čo to prináša?

Schéma výroby hydraulického separátora, v ktorom sú patrúbky sekundárneho okruhu mierne posunuté voči patrúbkam primárneho okruhu. Podľa názoru vynálezcov (a potvrdené praxou) je tento variant považovaný za produktívnejší z hľadiska filtrácie častíc a oddeľovania vzduchu.

Ako ukazuje praktické použitie asymetrických schém, v tomto prípade dochádza k efektívnejšiemu oddeľovaniu vzduchu a tiež k lepšej filtrácii (usadzovaniu) suspendovaných častíc prítomných v nosiči tepla.

Počet prípojok na hydraulickom oddeľovači

Klasická schéma určuje prívod štyroch potrubí na konštrukciu hydraulického separátora. Z toho nevyhnutne vyvstáva otázka možnosti zvýšenia počtu vstupov/výstupov. V zásade tento konštrukčný prístup nie je vylúčený. Účinnosť schémy však klesá so zvyšujúcim sa počtom prívodov/odvodov.

Pozrime sa na možný variant s väčším počtom patrúbok na rozdiel od klasiky a vykonajme analýzu práce hydraulického separačného systému pre takéto podmienky inštalácie.

Schéma rozdeľovača viackanálového rozvodu tepelných tokov. Táto možnosť umožňuje obsluhovať objemnejšie systémy, ale za predpokladu, že počet prípojok presiahne štyri, účinnosť systému ako celku prudko klesá.

V tomto prípade je tepelný tok Q1 úplne pohltený tepelným tokom Q2 pre stav systému, keď je veľkosť prietoku pre tieto toky fakticky rovnocenná:

Q1=Q2.

V tom istom stave systému sa tepelný tok Q3 svojou teplotnou hodnotou približne rovná priemerným hodnotám Tpriem., pretekajúcim po spätných vedeniach (Q6, Q7, Q8). Zároveň sa zaznamenáva nepatrný rozdiel teplôt vo vedeniach Q3 a Q4.

Ak sa tepelný tok Q1 stane rovným tepelnej zložke Q2+Q3, zaznamenáva sa rozdelenie teplotného spádu v nasledujúcej závislosti:

T1=T2, T4=T5,

zatiaľ čo

T3= T1+T5/2.

Ak sa tepelný tok Q1 stane rovným súčtu tepla všetkých ostatných tokov Q2, Q3, Q4, v takom stave sa vyrovnajú všetky štyri teplotné spády (T1=T2=T3=T4).

Viackanálový rozdeľovací systém so štyrmi vstupmi/štyrmi výstupmi, pomerne často používaný v praxi. Pre obsluhu vykurovacích systémov súkromných domácností takéto riešenie plne vyhovuje z hľadiska technologických parametrov a stabilizácie činnosti kotla.

Pri takomto stave vecí na viackanálových systémoch (viac ako štyri) sa zaznamenávajú nasledujúce faktory, ktoré majú negatívny vplyv na činnosť zariadenia ako celku:

• skracuje sa prirodzená konvekcia vnútri hydraulického rozdeľovača;
• znižuje sa účinok prirodzeného miešania prívodu so spätným vedením;
• celková účinnosť systému sa blíži k nule.

Vychádza z toho, že odklon od klasickej schémy so zvyšovaním počtu odbočných prípojok prakticky úplne ničí pracovnú vlastnosť, ktorou by mal disponovať hydraulický šíp.

Hydraulický oddeľovač bez filtra

Konštrukcia šípky, kde je vylúčená prítomnosť funkcií odlučovača vzduchu a filtra-usadzovača, sa tiež trochu odchyľuje od prijatého štandardu. Medzitým na takejto konštrukcii možno dosiahnuť dva toky s rôznymi rýchlosťami pohybu (dynamicky nezávislé okruhy).

Neštandardné konštrukčné riešenie výroby hydraulického šípu. Líši sa od klasiky tým, že tu nie sú funkcie filtrácie a odvodu vzduchu. Navyše rozvod tepelných tokov má schému kolmého transportu, čím sa dosahuje rozviazanie podľa rýchlosti.

Napríklad existuje tepelný tok okruhu kotla a tepelný tok okruhu vykurovacích zariadení (radiátorov). Neštandardnou konštrukciou, kde je kolmé smerovanie tokov, rýchlosť toku vedľajšieho okruhu s vykurovacími zariadeniami výrazne narastá.

Po okruhu kotla, naopak, pohyb je spomalený. Pravda, je to čisto teoretický pohľad. Prakticky je potrebné skúšať v konkrétnych podmienkach.

Čím je užitočný hydraulický oddeľovač?

Potreba použitia klasickej konštrukcie hydraulického oddeľovača je zrejmá. Navyše, v systémoch s kotlami sa zavedenie tohto prvku stáva povinným opatrením.

Inštalácia hydraulickej šípky do systému obsluhovaného kotlom zabezpečuje stabilitu tokov (prietoku teplonosného média). V dôsledku toho sa úplne eliminuje riziko vzniku vodných rázov a teplotných skokov.

Príklady hydraulických šípok v klasickom jednoduchom prevedení na báze plastových potrubí. Teraz takéto konštrukcie možno stretnúť dokonca častejšie ako kovové. Účinnosť je prakticky rovnaká ako u kovových, ale je tu skutočnosť úspory na zariadení a zavedení do systému.

Pre akýkoľvek bežný vodný vykurovací systém vyrobený bez hydraulického oddeľovača, vypnutie časti okruhov je nevyhnutne sprevádzané prudkým nárastom teploty okruhu kotla z dôvodu malého prietoku. Zároveň dochádza k návratu silne ochladeného spätného toku.

Objavuje sa riziko vzniku vodných rázov. Takéto javy sú sprevádzané rýchlym zlyhaním kotla a výrazne skracujú životnosť zariadenia.

Pre domáce systémy vo väčšine prípadov dobre vyhovujú plastové konštrukcie. Táto možnosť použitia sa javí ako úspornejšia z hľadiska inštalácie.

Navyše použitie tvaroviek umožňuje vykonávať montáž systému z polymérnych rúr a pripojenie plastových hydraulických šípok bez zvárania. Z hľadiska údržby sú tieto riešenia tiež vítané, pretože hydraulický oddeľovač inštalovaný na tvarovkách možno kedykoľvek ľahko odstrániť.

Závery a užitočné video k téme

Video o praktickom použití: kedy vzniká potreba inštalácie hydraulickej šípky a kedy nie je potrebná.

Význam hydraulickej šípky v distribúcii tepelných tokov je ťažké preceniť. Je to skutočne potrebné zariadenie, ktoré by malo byť inštalované v každom systéme individuálneho vykurovania a teplej úžitkovej vody (TÚV).

Hlavné je správne vypočítať, navrhnúť a vyrobiť zariadenie – hydraulický oddeľovač. Práve presný výpočet umožňuje dosiahnuť maximálny výkon zariadenia.

Prosím, píšte komentáre do bloku nižšie, uverejňujte fotografie k téme článku, kladte otázky. Povedzte nám, ako ste osadili vykurovací systém hydraulickou šípkou. Opíšte, ako sa zmenila prevádzka siete po jej inštalácii, aké výhody systém získal po začlenení tohto zariadenia do schémy.