Застосування гідравлічних розділювачів з котлами BAXI

Навіть досвідчені монтажні та проектні організації часто незаслужено забувають про застосування гідравлічних розділювачів. При цьому під час проведення численних семінарів, присвячених газовим котлам BAXI, тема застосування гідравлічних розділювачів завжди викликає інтерес учасників семінарів.

У даній статті хотілося б в черговий раз в простій і доступній формі пояснити принцип дії гідравлічного розділювача і зупинитися на перевагах у застосуванні даного приладу.

 

1. Навіщо потрібний гідравлічний розділювач

У традиційних опалювальних установках всі вторинні контури, що обслуговують опалювальні зони або бойлери ГВП, підключаються до загальної колекторної трубі, яка проходить від первинного контуру котла. У цьому випадку насоси вторинних контурів установки будуть суттєво впливати на функціонування насоса первинного контуру. Розглянемо наступні приклади:

Непрацюючі насоси

Непрацюючі насоси

 

Один працюючий насос

Один працюючий насос

 

Два працюючих насоса

Два працюючих насоса

 

Всі працюючі насоси

Всі працюючі насоси

Як видно на попередніх малюнках, якщо змінюється кількість одночасно працюючих насосів, то різниця тиску між контуром подачі і повернення первинного контуру теж змінюється. Сумарна продуктивність працюючих насосів може значно перевищувати продуктивність котлового насоса. Робота кожного насоса в цьому випадку схильна до істотного впливу з боку інших насосів системи. В результаті ми стикаємося з такими проблемами:

  • Насоси можуть не забезпечити необхідну продуктивність (в установках з різними насосами, великими і малими). Це особливо відноситься до малопотужних насосів, які повинні витрачати багато енергії для подолання впливу насосів більшої потужності.
  • Насоси можуть вийти з ладу (вплив додаткових контурів може змусити насоси працювати в неоптимальному або позаштатному режимі).
  • Система опалення працює більшу частину часу в умовах, далеких від оптимальних, а не в тих, на які вона була розрахована при проектуванні.
  • Використання пристроїв регулювання витрати в зональних системах призводить до розбалансування.
  • Радіатори можуть нагріватися навіть при зупинених насосах (через паразитні течії, створювані іншими працюючими насосами). Ці явища викликаються природною циркуляцією або циркуляцією в байпасах при вимкнених клапанах.
  • Складності з підбором насосів. Правильний підбір насосів для такої системи є непростим завданням. Зокрема, сумарний тиск, що створюється котельним насосом повинен перевершувати сумарне розрядження ∆P, створюване зональними насосами. Збільшена швидкість протоку води може збільшити шум в системі

Уникнути всіх перерахованих вище проблем і забезпечити стійку роботу системи допоможе застосування такого простого елемента, як гідравлічний розділювач. Іноді його також називають гідравлічною стрілкою.

Схема з встановленим гідравлічним розділювачем

Схема з встановленим гідравлічним розділювачем

 

2. Робота гідравлічного розділювача

Функцією гідравлічного розділювача, як випливає з його назви, є відділення первинного (котлового) контуру від вторинного (опалювального). При використанні гідравлічного розділювача тиск ∆P між колекторами подачі і повернення близький до нуля. Тиск ∆P визначається гідравлічним опором розділювача, який є незначним. Крім того, це значення є постійною величиною, що не залежить від кількості одночасно працюючих насосів у вторинному контурі.

Зазвичай, ∆P вважають показником, який визначає взаємний зв'язок між контурами. У будь-якому випадку, можна зафіксувати мінімально допустиму величину ∆P, яка є мінімальною величиною, при якій взаємний зв'язок між контурами не викликає явних відхилень функціонування, оскільки ці величини залежать від занадто великої кількості змінних.

Можна користуватися таким правилом:

∆P < 0,4 ÷ 0,5 м вод.ст.

При розміщенні гідравлічного розділювача між контуром котла і контуром, який включає колектори і вторинні елементи системи, ∆P між лініями повернення і подачі стає рівним опору потоку гідравлічного розділювача, яке несуттєвим. Крім того, ця величина постійна і не залежить від кількості вторинних насосів, які функціонують одночасно в конкретний момент часу.

При установці гідравлічного розділювача температура на подачі в опалювальний контур буде відрізняться від розрахованої за його відсутності. Це обумовлено процесами змішування води подачі і повернення. Таким чином, якщо установка гідравлічного розділювача здійснюється у вже існуючу систему, можливо, буде необхідно змінити розміри радіаторів, враховуючи різницю температур при рішенні без гідравлічного розділювача. Максимальна температура потоку до радіаторів дорівнюватиме T3 (див. малюнок нижче).

Гідравлічний розділювач може працювати в трьох режимах.

Вихідна температура котлового контуру дорівнює вхідній температурі вторинного контуру

Теж саме відбувається в традиційній опалювальній системі (в якій насоси первинного контуру обрані з вхідними параметрами, аналогічними відповідним параметрам вторинного контуру). У цьому випадку, як можна зрозуміти з наведених нижче пояснень, використання розділювача не змінює ці значення температури, тому розміри радіаторів можна вибирати виходячи з максимальної температури потоку теплоносія, яку виробляє котел.

 

У цьому випадку зв'язок між температурами, як передбачалося вище, має вигляд:

T1= T3 і T4=T2
Вихідна температура котлового контуру вище, ніж вхідна температура вторинного контуру

Така ситуація відбувається тоді, коли для системи опалення достатньо роботи всього одного котла з декількох, що працюють в каскаді.

У цьому випадку зв'язок між температурами води при підключенні гідравлічного розділювача має наступний вигляд:

T1 > T3 і T2 = T4          ∆Tкотла=Q/Gкотла ∆Tсистеми=Q/Gсистеми
T2=T1-∆Tкотла                  T3=T4+∆Tсистеми=T2+∆Tсистеми

де Q – споживана теплова потужність котлів, а G системи і G котла - корисна теплова потужність контуру опалення і котла, відповідно.

У даному режимі перевага віддається підтримці величини корисної потужності котлового контуру, а не зменшенню витрат на систему і експлуатаційні витрати.

Вхідна температура котлового контуру нижче, ніж вхідна температура вторинного контуру

Така ситуація відбувається тоді, коли потрібно тепло не для всіх зон опалення (або не потрібно взагалі).

У цьому режимі співвідношення мають такий вигляд:

T1 = T3 и T2 > T4          ∆Tкотла=Q/Gкотла               ∆Tсистми=Q/Gсистеми           T2=T1-∆Tкотла

Символи мають ті ж значення. Ця ситуація може бути вдалим для експлуатації в установках з радіаторними панелями, пов'язаними з традиційними котлами, для підвищення температури повернення в котел вище величини, при якій починається процес конденсації в продуктах згоряння.

 

3. Розміри і розрахунок гідравлічного розділювача

При самостійному виготовленні гідравлічного розділювача зазвичай застосовують два методи для визначення оптимальних розмірів - метод трьох діаметрів і метод патрубків, які чергуються. Єдиний розмір, який необхідно визначити при підборі розділювача - це діаметр розділювача (або діаметр підвідних патрубків). Гідравлічний розділювач підбирається, виходячи з максимально можливого протоку води в системі (куб. м / год) і забезпечення мінімальної швидкості води в розділювачі і в підвідних патрубках. Рекомендована максимальна швидкість руху води через поперечний переріз гідравлічного розділювача становить приблизно 0,2 м / сек.

Метод трьох діаметрів

 

Метод патрубків, які чергуються

 

Розрахунок гідравлічного розділювача.

Опускаючи нескладні математичні викладки, отримуємо такі формули

Залежність діаметра гідравлічного розділювача від максимального протоку води в системі

 

Використовувані математичні позначення:

D - діаметр гідравлічного розділювача, мм;

d - діаметр підвідних патрубків, мм;

G - максимальний проток води через розділювач, куб. м/год;

w - максимальна швидкість руху води через поперечний переріз гідравлічного розділювача, м/сек (орієнтовне значення становить приблизно 0,2 м/сек);

с - теплоємність теплоносія, в даному прикладі - теплоємність води (константа);

P - максимальна потужність встановлюваного котельного обладнання, кВт;

∆T - задається різниця температур між подачею і поверненням системи опалення, °С (приймаємо рівною приблизно 10 °С).

Приклад. Після підбору насосів вийшли наступні значення для максимальних режимів.

У котельному контурі витрата води через кожен з котлів склав 3,2 куб. м/год. Підсумкова витрата води в котельному контурі становить 3,2 + 3,2 = 6,4 куб. м/год.

В опалювальному контурі маємо:

- Перша зона системи опалення - 1,9 куб. м/год;

- Друга зона системи опалення - 1,8 куб. м/год;

- Низькотемпературна зона - 1,4 куб. м/год;

- Бойлер ГВП - 2,3 куб. м/год.

Підсумкова витрата води через опалювальний контур в піковому режимі становить 1,9 + 1,8 + 1,4 + 2,3 = 7,6 куб. м/год.

Пікова витрата води в опалювальному контурі вище витрати води в котловому контурі, тому розміри гідравлічного розділювача визначаємо по витраті в опалювальному контурі.

Таким чином орієнтовний діаметр розділювача вийшов рівним 116 мм.

Залежність діаметра гідравлічного розділювача від максимальної потужності встановлюваного котельного обладнання.

Якщо насоси ще не підібрані, то приблизно оцінити розміри гідравлічного розділювача можна по максимальній потужності встановлюваного котельного обладнання, задавши різниця температур між подачею і поверненням системи опалення рівною приблизно 10 °С.

Приклад. Використовуватися будуть два котла з максимальною потужністю кожного - 49 кВт.

Орієнтовний діаметр розділювача вийшов рівним 121 мм.

 

4. Застосування готових гідравлічних розділювачів

Останнім часом все частіше застосовують готові гідравлічні розділювачі, наявні в продажі. У цьому випадку розділювач вибирається по каталогу в залежності від необхідної потужності (в кВт) і максимального протоку води в системі (л/год). У таких розділювачах використовуються сучасні конструкторські розробки. Вони піддаються антикорозійній обробці, часто забезпечені готовою ізоляцією, автоматичним дегазатором і відділювачем шламу. Відзначимо також, що виготовляються в заводських умовах гідравлічні розділювачі можуть мати форми, відмінні від розглянутих вище.

Гідравлічні розділювачі компанії BAXI мають такі характеристики:

  • сталевий корпус з епоксидним покриттям
  • максимальний робочий тиск: 10 бар
  • оснащений автоматичним розвантажувальним і клапаном відведення повітря
  • оснащений ½ "F затискачем тримача датчика вхідної / вихідної температури
  • теплоізоляція з жорсткого пінополіуретану

 

5. Ще раз про деякі переваги гідравлічного розділювача

  1. Істотно спрощується підбір насосів.
  2. Поліпшується режим роботи і довговічність котельного обладнання.
  3. Гідравлічна стійкість системи, відсутність розбалансування.
  4. Якщо типовий настінний двоконтурний котел працює на велику систему опалення, то вбудованого насоса може бути недостатньо. Ідеальним варіантом є застосування гідравлічного розділювача і невеликих насосів на кожну зону.
  5. Готові розділювачі, наявні в продажі, можна використовувати в якості ефективних відділювачів шламу та повітря з системи.

Статті