Hydraulisk pil för uppvärmning: syfte + installationsschema + parameterberäkningar

Värmesystem i modern form – det är komplexa konstruktioner utrustade med olika utrustning. Deras effektiva drift åtföljs av optimal balansering av alla ingående element. Värmevakten för uppvärmning är avsedd att säkerställa balans. Det är värt att förstå dess funktionsprincip, är du med?

Vi berättar om hur den hydrauliska separatorn fungerar, vilka fördelar en värmekrets utrustad med den har. I vår artikel beskrivs installations- och anslutningsregler. Användbara driftsrekommendationer ges.

Separation av hydrauliska flöden

Värmevakten för uppvärmning kallas oftare hydraulisk separator. Härifrån blir det tydligt att detta system är avsett att införas i värmesystem.

I uppvärmning förutsätts användning av flera kretsar, till exempel såsom:

• ledningar med grupper av radiatorer;
• golvvärmesystem;
• varmvattenförsörjning via varmvattenberedare.

Utan en värmevakt för ett sådant värmesystem måste man antingen göra en noggrant beräknad projektering av varje krets eller utrusta varje krets med en individuell cirkulationspump.

Men även i dessa fall finns det ingen fullständig säkerhet att uppnå optimal balans.

Ungefär så kan man se den klassiska konstruktionen av hydrauliska separatorer gjorda av runda eller rektangulära rör. En enkel men effektiv lösning som radikalt förändrar tillståndet i ett värmesystem med en panna.

Men uppgiften löses enkelt. Det räcker med att tillämpa en hydraulisk separator i schemat – en värmevakt. På så sätt kommer alla kretsar i systemet att separeras optimalt utan risk för hydrauliska förluster i någon av dem.

Värmevakt är ett 'vardagligt' namn. Den korrekta benämningen motsvarar definitionen – 'hydraulisk separator'. Ur konstruktiv synvinkel ser enheten ut som en bit av ett vanligt ihåligt rör (rund eller rektangulär sektion).

Båda ändarna av röret är förslutna med metallplattor, och på olika sidor av höljet finns inlopps-/utloppsrör (ett par på varje sida).

Naturligt utseende av produkter – hydrauliska pilar tillverkade av rektangulära och runda rör. Båda alternativen visar hög effektivitet. Dock anses hydraulpilar baserade på runda rör fortfarande vara ett mer föredraget alternativ.

Traditionellt sett är slutförandet av installationsarbetet för värmeinstallationen starten på nästa process – testning. Den skapade VVS-konstruktionen fylls med vatten (T = 5 – 15°C), varefter värmepannan startas.

Tills värmeöverföringsmediet har värmts upp till önskad temperatur (inställd av pannans program), cirkuleras vattenflödet av primärkretsens cirkulationspump. Sekundärkretsarnas cirkulationspumpar är inte anslutna. Värmeöverföringsmediet leds genom hydraulpilen från varma sidan till kalla sidan (Q1 > Q2).

När värmeöverföringsmediet når inställd temperatur aktiveras värmesystemets sekundärkretsar. Flödena för värmeöverföringsmediet i huvud- och sekundärkretsarna jämnas ut. Under sådana förhållanden fungerar hydraulpilen endast som filter och luftavskiljare (Q1 = Q2).

Funktionellt schema för en klassisk hydraulpils verkan för tre olika pannlägen. Schemat visar tydligt fördelningen av värmeflöden för varje enskilt driftläge för pannutrustningen.

Om en del (t.ex. golvvärmekretsen) av värmesystemet når den inställda uppvärmningspunkten, avbryts uttaget av värmeöverföringsmedium från sekundärkretsen tillfälligt. Cirkulationspumpen stängs av av automatik, och vattenflödet leds genom hydraulpilen från den kalla sidan till den varma sidan (Q1 < Q2).

Beräkningsparametrar för värmevakt

Huvudreferensparametern för beräkning är hastigheten hos värmeöverföringsmediet i den vertikala rörelsezonen inuti hydraulpilen. Vanligtvis rekommenderas ett värde på högst 0,1 m/s, under något av de två villkoren (Q1 = Q2 eller Q1 < Q2).

Det låga hastighetsvärdet beror på ganska rimliga slutsatser. Vid denna hastighet hinner skräp (slam, sand, kalksten etc.) i vattenflödet sedimentera på botten av hydraulpilens rör. Dessutom hinner det nödvändiga temperaturtrycket bildas på grund av den låga hastigheten.

Två konstruktionstyper av hydraulpilar som vanligtvis beräknas: 1 – efter tre diametrar; 2 – efter växling av röranslutningar. Oavsett vilken metod som väljs är de grundläggande beräkningsparametrarna alltid typiska – flöde av värmeöverföringsmedium genom kretsar och hastighetsparameter.

Den låga hastigheten för överföring av värmeöverföringsmedium bidrar till bättre separation av luft från vatten för efterföljande avlägsnande genom luftavskiljaren i hydrauliska separationssystemet. I allmänhet väljs standardparametern med hänsyn till alla betydande faktorer.

För beräkningar används ofta den så kallade metoden med tre diametrar och växlande rörstosar. Här är den slutliga beräkningsparametern värdet på separatorns diameter.

Utifrån det erhållna värdet beräknas alla andra önskade värden. Men för att veta storleken på diametern för hydroseparatorn behövs data:

• om flödet i den första kretsen (Q1);
• om flödet i sekundärkretsen (Q2);
• hastigheten för vertikalt vattenflöde genom den hydrauliska pilen (V).

I princip finns dessa data för beräkning alltid tillgängliga.

Till exempel är flödet i den första kretsen 50 l/min (från pump 1:s tekniska specifikation). Flödet i den andra kretsen är 100 l/min (från pump 2:s tekniska specifikation). Värdet på diametern för den hydrauliska pilen beräknas med formeln:

Formel för beräkning av diametern på röret för den hydrauliska pilen beroende på parametrarna för kylvätskeflödet (flöde enligt pumpens specifikationer) och hastigheten för det vertikala flödet

där: Q – skillnaden mellan flödena Q1 och Q2; V – hastigheten för vertikalt flöde inuti pilen (0,1 m/s), π – konstanten 3,14.

Samtidigt kan diametern för den hydrauliska separatorn (nominell) väljas med hjälp av en tabell med ungefärliga standardvärden.

Höjdparametern för anordningen för separation av värmeflöden är inte kritisk. I praktiken kan rörets höjd vara vilken som helst, men med hänsyn till nivåerna för in- och utloppsledningarna.

Schematisk lösning för förskjutning av röranslutningar

Den klassiska versionen av en hydraulisk separator innebär att röranslutningar placeras symmetriskt i förhållande till varandra. Men det finns också en schematisk variant med en något annorlunda konfiguration där röranslutningarna är asymmetriskt placerade. Vad ger detta?

Konstruktionsschema för en hydraulisk separator där röranslutningarna i sekundärkretsen är något förskjutna i förhållande till röranslutningarna i primärkretsen. Enligt uppfinnarna (och bevisat i praktiken) verkar detta alternativ vara mer effektivt för partikelfiltrering och luftavskiljning.

Som praktisk tillämpning av asymmetriska scheman visar, sker i detta fall en mer effektiv luftavskiljning, och även en bättre filtrering (sedimentering) av suspenderade partiklar som finns i kylvätskan.

Antal anslutningar på värmevakten

Klassisk schemateknik innebär att fyra rörledningar ansluts till konstruktionen av den hydrauliska separatorn. Härifrån uppstår oundvikligen frågan om möjligheten att öka antalet in-/utgångar. I princip utesluts inte ett sådant konstruktivt tillvägagångssätt. Dock minskar schemats effektivitet med ökande antal anslutningar.

Låt oss överväga ett möjligt alternativ med ett större antal röranslutningar till skillnad från klassikern och analysera funktionen hos det hydrauliska separationssystemet för sådana installationsförhållanden.

Schema för separatoren för flerkanalig fördelning av värmeflöden. Detta alternativ gör det möjligt att betjäna större system, men om antalet anslutningar överstiger fyra minskar systemets totala effektivitet dramatiskt.

I detta fall absorberas värmeflödet Q1 fullständigt av värmeflödet Q2 när systemet är i ett tillstånd där flödeshastigheten för dessa flöden är praktiskt taget likvärdig:

Q1=Q2.

I samma systemtillstånd är värmeflödet Q3 temperaturmässigt ungefär lika med medelvärdet Tsr, som strömmar genom returledningarna (Q6, Q7, Q8). Samtidigt noteras en liten temperaturskillnad mellan ledningarna med Q3 och Q4.

Om värmeflödet Q1 blir lika med den termiska komponenten Q2+Q3, noteras en fördelning av temperaturtrycket enligt följande beroende:

T1=T2, T4=T5,

medan

T3= T1+T5/2.

Om värmeflödet Q1 blir lika med summan av värmen från alla andra flöden Q2, Q3, Q4, så utjämnas i detta tillstånd alla fyra temperaturtrycken (T1=T2=T3=T4).

Flerkanaligt separationssystem med fyra ingångar/fyra utgångar, ganska ofta använt i praktiken. För att betjäna värmesystem i privata hushåll är en sådan lösning fullt tillfredsställande när det gäller tekniska parametrar och stabilisering av pannans drift.

I detta läge, för flerkanaliga system (fler än fyra), observeras följande faktorer som har en negativ inverkan på enhetens totala funktion:

• naturlig konvektion inuti den hydrauliska separatom minskas;
• effekten av naturlig blandning av framledning med returledning minskar;
• systemets totala effektivitet närmar sig noll.

Det visar sig att avvikelsen från den klassiska schemat med ökat antal avtappningsrör praktiskt taget helt upphäver den arbetsegenskap som en hydraulisk pil bör ha.

Hydraulisk separator utan filter

Konstruktionen av en pil där funktionerna för luftavskiljare och sedimentfilter utesluts, avviker också något från den vedertagna standarden. Samtidigt kan man med en sådan konstruktion få två flöden med olika hastigheter (dynamiskt oberoende kretsar).

Icke-standard konstruktionslösning för tillverkning av hydraulisk pil. Skiljer sig från klassikern genom att det inte finns några filtrerings- och luftavlägsningsfunktioner. Dessutom har fördelningen av värmeflöden ett schema med vinkelrät transport, vilket uppnår hastighetsseparation.

Till exempel finns det värmeflöde från pannkretsen och värmeflöde från kretsen för värmeavgivare (element). Med en icke-standard konstruktion där flödena har vinkelrät riktning, ökar flödeshastigheten i den sekundära kretsen med värmeavgivare avsevärt.

Längs pannans kontur är rörelsen tvärtom långsammare. Detta är dock en rent teoretisk syn. I praktiken måste man testa under specifika förhållanden.

Vad är värmevakten bra för?

Behovet av att använda den klassiska konstruktionen av en hydraulisk avskiljare är uppenbart. Dessutom blir installationen av detta element obligatorisk i system med pannor.

Installation av en hydraulisk avskiljare i ett system som betjänas av en panna säkerställer stabilitet i flödena (värmebärarens flöde). Som ett resultat elimineras risken för vattentrycksslag och temperaturhöjningar helt.

Exempel på hydrauliska avskiljare i en klassisk enkel utförande baserad på plaströr. Nu kan man stöta på sådana konstruktioner oftare än metalliska. Verkningsgraden är nästan densamma som för metalliska, men faktum är att det blir en besparing vid tillverkning och installation i systemet.

För varje vanligt vattenburet värmesystem som gjorts utan hydraulisk avskiljare, innebär avstängning av delar av ledningar oundvikligen en kraftig temperaturökning i pannans krets på grund av lågt flöde. Samtidigt förekommer en retur av kraftigt nedkyld returström.

Det finns risk för vattentrycksslag. Sådana fenomen leder till snabba fel på pannan och förkortar utrustningens livslängd avsevärt.

För hushållssystem fungerar plastkonstruktioner i de flesta fall bra. Detta alternativ verkar mer ekonomiskt vid installation.

Dessutom gör användningen av kopplingar det möjligt att installera systemet med polymerrör och ansluta plastbaserade hydrauliska avskiljare utan svetsning. Ur underhållssynpunkt välkomnas också sådana lösningar, eftersom den hydrauliska avskiljaren som är monterad på kopplingar lätt kan tas bort när som helst.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Video om praktisk tillämpning: när det finns behov av att installera en hydraulisk avskiljare och när den inte behövs.

Betydelsen av den hydrauliska avskiljaren för fördelningen av värmeflöden kan inte överskattas. Det är verkligen nödvändig utrustning som bör installeras i varje individuellt värmesystem och varmvattensystem.

Det viktigaste är att korrekt beräkna, konstruera och tillverka enheten – den hydrauliska avskiljaren. Det är just en exakt beräkning som gör det möjligt att få maximal effekt från enheten.

Skriv gärna kommentarer i blocket nedan, publicera foton på ämnet, ställ frågor. Berätta om hur du utrustade värmesystemet med en hydraulisk avskiljare. Beskriv hur nätverkets funktion förändrades efter installationen, vilka fördelar systemet fick efter att denna enhet inkluderades i schemat.