Hydraulisk pil til opvarmning: formål + installationsskema + parameterberegninger

Varmesystemer i deres moderne form – er komplekse konstruktioner, udstyret med forskelligt udstyr. Deres effektive drift ledsages af optimal afbalancering af alle indgående elementer. Den hydrauliske separator til opvarmning skal sikre balancen. Det er værd at forstå dens funktionsprincip, er du enig?

Vi fortæller om, hvordan den hydrauliske separator fungerer, hvilke fordele det opvarmningskredsløb, der er udstyret med den, har. I den artikel, vi præsenterer, beskrives reglerne for installation og tilslutning. Der gives nyttige driftsanbefalinger.

Opdeling af hydrauliske strømme

Hydraulisk separator til opvarmning kaldes ofte en hydraulisk skilleenhed. Heraf bliver det klart, at dette system er beregnet til indførelse i varmediagrammer.

I opvarmning er det tænkt at bruge flere kredsløb, for eksempel som:

• linjer med grupper af radiatorer;
• gulvvarmesystem;
• varmtvandsforsyning via varmtvandsbeholder.

Uden en hydraulisk separator for et sådant varmesystem bliver man nødt til enten at lave en omhyggeligt beregnet plan for hvert kredsløb eller udstyre hvert kredsløb med en individuel cirkulationspumpe.

Men selv i disse tilfælde er der ikke fuld sikkerhed for at opnå optimal balance.

Omtrent sådan kan man betragte den klassiske konstruktion af hydrauliske skilleenheder, lavet på basis af runde eller rektangulære rør. En enkel, men effektiv løsning, der radikalt ændrer tilstanden af varmesystemet med en kedel.

Imidlertid løses opgaven enkelt. Man skal blot anvende en hydraulisk separator i diagrammet – en hydraulisk pil. På den måde vil alle indgående kredsløb i systemet være optimalt adskilt uden risiko for hydrauliske tab i hvert af dem.

Hydraulisk pil – et dagligdags navn. Den korrekte betegnelse svarer til definitionen – 'hydraulisk separator'. Fra et konstruktivt synspunkt ser enheden ud som et stykke almindeligt hult rør (rundt, rektangulært tværsnit).

Begge ender af røret er lukket med metalplader, og på forskellige sider af huset er der indløbs-/udløbsrørstudse (et par på hver side).

Naturligt udseende af produkter – hydrauliske fordelere, der er lavet af rektangulære og runde rør. Begge varianter viser høj effektivitet. Dog anses fordelere baseret på runde rør stadig for at være en mere fordelagtig mulighed.

Traditionelt set er afslutningen af installationsarbejdet med opbygning af varmesystemet begyndelsen på næste proces – testning. Den færdige VVS-installation fyldes med vand (T = 5 – 15°C), hvorefter varmekedlen startes.

Indtil varmebæreren er opvarmet til den ønskede temperatur (indstillet af kedelprogrammet), cirkuleres vandstrømmen af primærkredsens cirkulationspumpe. Cirkulationspumperne i sekundærkredsene er ikke tilsluttet. Varmebæreren ledes gennem fordelerrøret fra den varme side til den kolde (Q1 > Q2).

Når varmebæreren har nået den indstillede temperatur, aktiveres sekundærkredsene i varmesystemet. Varmebærerstrømmene i hovedkredsen og sekundærkredsene udlignes. Fordelerrøret fungerer under disse forhold kun som filter og luftudleder (Q1 = Q2).

Funktionelt diagram over en klassisk hydraulisk fordelers virkemåde for tre forskellige kedeldriftstilstande. Diagrammet viser tydeligt fordelingen af varmestrømme for hver enkelt drifts tilstand for kedeludstyret.

Hvis en del (f.eks. gulvvarmekredsen) af varmesystemet når det indstillede opvarmningspunkt, stopper sekundærkredsens udtag af varmebærer midlertidigt. Cirkulationspumpen frakobles af automatikken, og vandstrømmen ledes gennem fordelerrøret fra den kolde side til den varme (Q1 < Q2).

Beregningsparametre for hydraulisk separator

Den primære referenceparameter for beregningen er varmebærerens hastighed i den vertikale bevægelsesstrækning inde i fordelerrøret. Normalt anbefales en værdi på højst 0,1 m/s, under begge betingelser (Q1 = Q2 eller Q1 < Q2).

Den lave hastighed er baseret på ganske fornuftige konklusioner. Ved denne hastighed når snavs i vandstrømmen (slam, sand, kalksten osv.) at bundfældes i bunden af fordelerrøret. Desuden når den nødvendige temperaturforskel at dannes takket være den lave hastighed.

To konstruktionstyper af fordelere, som der typisk udføres beregninger for: 1 – efter tre diametre; 2 – efter skiftende rørstudse. Uanset hvilken metode der vælges, er grundparametrene for beregningerne altid typiske – varmebærerstrøm i kredsene og hastighedsparameteren.

Den lave hastighed for varmebæreren fremmer bedre adskillelse af luft fra vand med henblik på efterfølgende udledning gennem luftudskilleren i det hydrauliske separationssystem. Generelt er standardparameteren valgt under hensyntagen til alle betydningsfulde faktorer.

Til beregninger bruges ofte den såkaldte metode med tre diametre og skiftende rør. Her er den endelige beregningsparameter diameteren på separatoren.

Ud fra den opnåede værdi beregnes alle andre nødvendige værdier. Men for at kende diameteren på hydraulikseparatoren er der brug for data:

• om flow i første kreds (Q1);
• om flow i sekundær kreds (Q2);
• hastigheden af den vertikale vandstrøm gennem hydraulikseparatoren (V).

I princippet er disse data altid tilgængelige til beregning.

For eksempel er flowet i første kreds 50 l/min (fra pumpe 1's tekniske specifikation). Flowet i anden kreds er 100 l/min (fra pumpe 2's tekniske specifikation). Diameteren på hydraulikseparatoren beregnes med formlen:

Formel til beregning af hydraulikseparatorens rørdiameter baseret på parametre for varmebærerens flow (flow i henhold til pumpens specifikationer) og hastighed af vertikal strømning

hvor: Q – forskellen mellem flow Q1 og Q2; V – hastighed af vertikal strømning inde i separatoren (0,1 m/s), π – konstant 3,14.

I mellemtiden kan diameteren af hydraulisk separator (nominel) vælges ved hjælp af en tabel med omtrentlige standardværdier.

Højdeparameteren for enheden til adskillelse af varmestrømme er ikke kritisk. Faktisk kan rørhøjden vælges vilkårligt, men under hensyntagen til niveauerne for tilslutning af indgående/udgående rør.

Skematisk løsning for forskydning af rørstudser

Den klassiske version af en hydraulisk separator indebærer at rørene placeres symmetrisk i forhold til hinanden. Dog praktiseres også en skematisk variant med en lidt anden konfiguration, hvor rørene placeres asymmetrisk. Hvad giver det?

Fremstillingsskema for en hydraulisk separator, hvor sekundærkredsens rør er lidt forskudt i forhold til primærkredsens rør. Ifølge opfinderne (og bevist i praksis) synes denne variant at være mere effektiv til partikelfiltrering og luftadskillelse.

Som praktisk anvendelse af asymmetriske skemaer viser, sker der i dette tilfælde en mere effektiv luftadskillelse, og der opnås også bedre filtrering (bundfældning) af suspenderede partikler, der er til stede i varmebæreren.

Antal forbindelser på hydraulisk separator

Klassisk skematik bestemmer tilslutning af fire rør til konstruktionen af en hydraulisk separator. Herfra opstår uundgåeligt spørgsmålet om muligheden for at øge antallet af indgange/udgange. I princippet udelukkes en sådan konstruktiv tilgang ikke. Dog falder skemaets effektivitet med stigende antal til- og fraføringer.

Lad os overveje en mulig variant med et større antal rør i modsætning til klassikeren og foretage en analyse af den hydrauliske separatorsystems funktion under sådanne installationsforhold.

Skema for en flerkanals separator til fordeling af varmestrømme. Denne variant muliggør betjening af større systemer, men hvis antallet af tilslutningsrør overstiger fire, falder systemets samlede effektivitet kraftigt.

I dette tilfælde absorberes varmestrømmen Q1 fuldstændigt af varmestrømmen Q2, når systemets tilstand er sådan, at flowhastigheden for disse strømme faktisk er ækvivalent:

Q1=Q2.

I samme systemtilstand er varmestrømmen Q3's temperatur omtrent lig med gennemsnitstemperaturerne Tgenn., der løber i returlinjerne (Q6, Q7, Q8). Samtidig bemærkes en ubetydelig temperaturforskel i linjerne Q3 og Q4.

Hvis varmestrømmen Q1 bliver lig med varmeandelen Q2+Q3, observeres en fordeling af temperaturforskellen i følgende afhængighed:

T1=T2, T4=T5,

hvorimod

T3= T1+T5/2.

Hvis varmestrømmen Q1 derimod bliver lig med summen af varmen fra alle de andre strømme Q2, Q3, Q4, udlignes alle fire temperaturforskelle (T1=T2=T3=T4).

Flerkanals separatorsystem med fire indgange/fire udgange, ret ofte anvendt i praksis. Til betjening af varmesystemer i private husholdninger opfylder en sådan løsning fuldt ud de teknologiske parametre og stabilisering af kedeldriften.

Under sådanne omstændigheder i flerkanalsystemer (mere end fire) observeres følgende faktorer, der har en negativ indvirkning på enhedens samlede funktion:

• naturlig konvektion inde i den hydrauliske separator reduceres;
• effekten af naturlig blanding af fremløb og returløb mindskes;
• systemets samlede effektivitet nærmer sig nul.

Det viser sig, at afvigelse fra det klassiske skema med en stigning i antallet af afgangsrør næsten fuldstændigt ophæver den arbejdsegenskab, som en hydraulisk separator bør have.

Hydraulisk separator uden filter

Konstruktionen af separatoren, hvor tilstedeværelsen af funktioner som luftudskiller og bundfaldssfilter udelades, afviger også noget fra den accepterede standard. Imidlertid kan man med en sådan konstruktion opnå to strømme med forskellige hastigheder (dynamisk uafhængige kredsløb).

Ustandard konstruktiv løsning til fremstilling af hydraulisk separator. Den adskiller sig fra klassikeren ved, at der ikke er funktioner til filtrering og luftudskilning. Derudover har fordelingen af varmestrømme en vinkelret transportordning, hvorved der opnås hastighedsadskillelse.

For eksempel er der varmestrømmen i kedelkredsløbet og varmestrømmen i varmeanordningernes kredsløb (radiatorer). Med en ustandard konstruktion, hvor strømningerne har vinkelret retning, øges flowhastigheden i det sekundære kredsløb med varmeanordninger betydeligt.

Langs kedlens kredsløb er bevægelsen tværtimod langsommere. Det er dog rent teoretisk. I praksis er det nødvendigt at teste under specifikke forhold.

Hvad er hydraulisk separator god for?

Nødvendigheden af at bruge den klassiske hydrauliske separator er indlysende. Desuden bliver implementeringen af denne komponent obligatorisk i systemer med kedler.

Installation af en hydraulisk separator i et system, der betjenes af en kedel, sikrer stabilitet i strømningerne (kølemiddelstrømmen). Som et resultat elimineres risikoen for vandhammer og temperatursvingninger fuldstændigt.

Eksempler på hydrauliske separatorer i klassisk enkelt udførelse med plastikrør. Sådanne konstruktioner ses nu oftere end metal. Virkningseffektiviteten er næsten den samme som metal, men besparelsen på enheden og installationen i systemet er en kendsgerning.

For ethvert almindeligt vandvarmesystem, der er lavet uden hydraulisk separator, ledsages frakobling af nogle linjer uundgåeligt af en kraftig temperaturstigning i kedlens kredsløb på grund af lav flow. Samtidig sker der en retur af stærkt afkølet returstrøm.

Der er risiko for vandhammer. Sådanne fænomener kan føre til hurtig nedbrud af kedlen og forkorte udstyrets levetid betydeligt.

Til husholdningssystemer er plastkonstruktioner i de fleste tilfælde velegnede. Denne anvendelse ses som mere økonomisk at installere.

Desuden gør brugen af fittings det muligt at installere systemer med polymerrør og tilslutte plastiske hydrauliske separatorer uden svejsning. Fra et vedligeholdelsessynspunkt er sådanne løsninger også velkomne, da den hydrauliske separator monteret på fittings nemt kan fjernes når som helst.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Video om praktisk anvendelse: hvornår er det nødvendigt at installere en hydraulisk separator, og hvornår er det ikke nødvendigt.

Betydningen af den hydrauliske separator i fordelingen af varmestrømme kan ikke overvurderes. Det er virkelig nødvendigt udstyr, der bør installeres i hvert enkelt varmesystem og brugsvandssystem.

Det vigtigste er at beregne, designe og fremstille enheden korrekt – den hydrauliske separator. Netop præcis beregning gør det muligt at opnå maksimal udbytte fra enheden.

Skriv venligst kommentarer i boksen nedenfor, offentliggør billeder om emnet for artiklen, stil spørgsmål. Fortæl om, hvordan du udstyrede varmesystemet med en hydraulisk separator. Beskriv, hvordan netværkets drift ændrede sig efter installationen, hvilke fordele systemet fik efter at have inkluderet denne enhed i skemaet.