Hidrauliskā bulta apkurei: mērķis + uzstādīšanas shēma + parametru aprēķini

Apkures sistēmas to mūsdienīgajā izskatā – tās ir sarežģītas būves, kas aprīkotas ar dažādu aprīkojumu. To efektīvu darbību pavada optimāla visu to sastāvdaļu balansēšana. Hidrauliskais sadalītājs apkurei ir paredzēts, lai nodrošinātu līdzsvaru. Ar tā darbības principu ir vērts iepazīties, vai jūs piekrītat?

Mēs pastāstīsim par to, kā darbojas hidrauliskais sadalītājs, kādas priekšrocības piemīt ar to aprīkotajam apkures kontūram. Mūsu sniegtajā rakstā ir aprakstīti uzstādīšanas un pieslēgšanas noteikumi. Ir sniegti noderīgi ieteikumi ekspluatācijai.

Hidraulisko plūsmu atdalīšana

Hidrobultu apkurei bieži dēvē par hidraulisko sadalītāju. No tā kļūst skaidrs, ka šī sistēma ir paredzēta ieviešanai apkures shēmās.

Apkurē ir paredzēta vairāku kontūru izmantošana, piemēram, šādu:

• līnijas ar radiatoru grupām;
• siltās grīdas sistēma;
• karstā ūdens apgāde caur boileri.

Ja nav hidrauliskā sadalītāja šādai apkures sistēmai, tad būs jāveic vai nu rūpīgi izrēķināts projekts katram kontūram, vai jāaprīko katrs kontūrs ar individuālu cirkulācijas sūkni.

Bet pat šajos gadījumos nav pilnīgas pārliecības par optimāla līdzsvara sasniegšanu.

Aptuveni šādu var uzskatīt par klasisko hidraulisko sadalītāju konstrukciju, kas balstīta uz apaļām vai taisnstūra caurulēm. Vienkāršs, bet efektīvs risinājums, kas kardināli maina apkures sistēmas stāvokli ar katla piedalīšanos.

Tikmēr uzdevums tiek atrisināts vienkārši. Ir nepieciešams tikai pielietot hidraulisko sadalītāju shēmā – hidrobultu. Tādējādi visi sistēmā ietilpstošie kontūri tiks optimāli atdalīti bez hidraulisko zudumu riska katrā no tiem.

Hidrobulta ir ikdienas nosaukums. Pareizajam nosaukumam atbilst definīcija – «hidrauliskais sadalītājs». No konstruktīvā viedokļa ierīce izskatās kā parasta doba caurule (apaļa, taisnstūra šķērsgriezuma).

Abi caurules gala griezumi ir aizbāzti ar metāla diskiem, un dažādās korpusa pusēs ir ieejas/izejas sprauslas (pa pāri katrā pusē).

Izstrādājumu dabiskais tips – hidrauliskās bultiņas, kas izgatavotas no taisnstūra šķērsgriezuma caurules un apaļas caurules. Abi varianti uzrāda augstu efektivitāti. Tomēr hidrauliskās bultiņas, kas balstītas uz apaļām caurulēm, joprojām tiek uzskatītas par vēlamāku variantu.

Tradicionāli montāžas darbu pabeigšana apkures sistēmas ierīkošanai ir nākamā procesa – testēšanas – sākums. Izveidotā santehnikas konstrukcija tiek piepildīta ar ūdeni (T = 5 – 15°С), pēc tam tiek ieslēgts apkures katls.

Līdz brīdim, kamēr siltumnesējs nav uzsildīts līdz vajadzīgajai temperatūrai (ko nosaka katla programma), ūdens plūsma tiek cirkulēta ar primārās ķēdes cirkulācijas sūkni. Sekundāro ķēžu cirkulācijas sūkņi nav pieslēgti. Siltumnesējs tiek virzīts caur hidraulisko bultiņu no karstās puses uz auksto (Q1 > Q2).

Kad siltumnesējs sasniedz iestatīto temperatūru, tiek aktivizētas apkures sistēmas sekundārās ķēdes. Pamatķēdes un sekundāro ķēžu siltumnesēja plūsmas izlīdzinās. Hidrauliskā bultiņa šādos apstākļos darbojas tikai kā filtrs un gaisa atdalītājs (Q1 = Q2).

Klasiskās hidrauliskās bultiņas darbības funkcionālā shēma trīs dažādiem katla darbības režīmiem. Shēma uzskatāmi parāda siltuma plūsmu sadalījumu katram atsevišķam katla iekārtas darbības režīmam.

Ja kāda apkures sistēmas daļa (piemēram, siltās grīdas kontūrs) sasniedz noteikto sildīšanas punktu, siltumnesēja atlase no sekundārās ķēdes uz laiku tiek pārtraukta. Cirkulācijas sūknis tiek izslēgts ar automātiku, un ūdens plūsma tiek virzīta caur hidraulisko bultiņu no aukstās puses uz karsto (Q1 < Q2).

Hidrauliskā sadalītāja aprēķina parametri

Galvenais atbalsta parametrs aprēķinam ir siltumnesēja ātrums vertikālās kustības posmā hidrauliskās bultiņas iekšpusē. Parasti ieteicamā vērtība ir ne vairāk kā 0,1 m/s, jebkurā no diviem nosacījumiem (Q1 = Q2 vai Q1 < Q2).

Mazais ātruma lielums ir pamatots ar pilnīgi saprātīgiem secinājumiem. Pie šāda ātruma ūdens plūsmā esošie gruži (dūņas, smiltis, kaļķakmens u.tml.) paspēj nogulsnēties hidrauliskās bultiņas caurules apakšā. Turklāt zemā ātruma dēļ paspēj veidoties nepieciešamais temperatūras spiediens.

Divi konstruktīvie hidraulisko bultiņu veidi, kuriem parasti veic aprēķinus: 1 – pēc trim diametriem; 2 – pēc atzarojumu secības. Neatkarīgi no tā, kura metodika tiek pieņemta, aprēķinu pamatparametri vienmēr ir tipiski – siltumnesēja plūsma pa kontūriem un ātruma parametrs.

Mazais siltumnesēja pārvades ātrums veicina labāku gaisa atdalīšanu no ūdens, lai pēc tam to izvadītu caur hidrauliskās atdalīšanas sistēmas gaisa atdalītāju. Kopumā standarta parametrs ir izvēlēts, ņemot vērā visus būtiskos faktorus.

Aprēķiniem bieži izmanto tā saukto trīs diametru un mainīgu cauruļu metodi. Šeit galīgais aprēķina parametrs ir separatora diametra vērtība.

Pamatojoties uz iegūto vērtību, tiek aprēķinātas visas pārējās nepieciešamās vērtības. Tomēr, lai uzzinātu hidroseparatora diametra izmēru, ir nepieciešami dati:

• par plūsmas ātrumu pirmajā kontūrā (Q1);
• par plūsmas ātrumu sekundārajā kontūrā (Q2);
• vertikālās ūdens plūsmas ātrums hidrobultiņā (V).

Būtībā šie dati aprēķinam vienmēr ir pieejami.

Piemēram, plūsmas ātrums pirmajā kontūrā ir 50 l/min. (no sūkņa 1 tehniskās specifikācijas). Plūsmas ātrums otrajā kontūrā ir 100 l/min. (no sūkņa 2 tehniskās specifikācijas). Hidrobultiņas diametra vērtību aprēķina pēc formulas:

Formula hidrobultiņas caurules diametra aprēķināšanai atkarībā no siltumnesēja plūsmas parametriem (plūsma pēc sūkņa raksturlielumiem) un vertikālās plūsmas ātruma.

kur: Q – plūsmas ātrumu Q1 un Q2 starpība; V – vertikālās plūsmas ātrums bultiņas iekšpusē (0,1 m/s), π – konstanta vērtība 3,14.

Tikmēr hidrauliskā separatora (nosacīto) diametru ir pieļaujams izvēlēties, izmantojot aptuveno standarta vērtību tabulu.

Augstuma parametrs siltuma plūsmu sadalīšanas ierīcei nav kritisks. Faktiski caurules augstumu var izvēlēties jebkuru, bet ņemot vērā ieplūdes/izplūdes cauruļvadu līmeņus.

Cauruļu nobīdes shēmas risinājums

Klasiskais hidrauliskā separatora variants paredz veidot atzarojumus simetriski izvietotus vienu pret otru. Tomēr tiek praktizēts arī shēmas variants ar nedaudz atšķirīgu konfigurāciju, kur atzarojumi ir izvietoti asimetriski. Ko tas dod?

Hidrauliskā separatora izgatavošanas shēma, kurā sekundārā kontūra atzarojumi ir nedaudz nobīdīti attiecībā pret primārā kontūra atzarojumiem. Pēc izgudrotāju domām (un praksē pierādīts), šis variants šķiet produktīvāks daļiņu filtrēšanā un gaisa atdalīšanā.

Kā rāda asimetrisko shēmu praktiska pielietošana, šajā gadījumā notiek efektīvāka gaisa atdalīšana, kā arī tiek panākta labāka siltumnesējā esošo suspendēto daļiņu filtrācija (nosēdināšana).

Savienojumu skaits uz hidrauliskā sadalītāja

Klasiskā shēmu tehnika nosaka četru cauruļvadu pievienošanu hidrauliskā separatora konstrukcijai. No tā neizbēgami rodas jautājums par iespēju palielināt ieeju/izeju skaitu. Principā šāda konstruktīva pieeja netiek izslēgta. Tomēr shēmas efektivitāte samazinās, palielinoties pievadu/atvadu skaitam.

Apskatīsim iespējamo variantu ar lielāku atzarojumu skaitu atšķirībā no klasikas un veiksim hidrauliskās sadalīšanas sistēmas darbības analīzi šādiem uzstādīšanas apstākļiem.

Daudzkanālu siltuma plūsmu sadalītāja shēma. Šī opcija ļauj apkalpot lielākas sistēmas, bet, ja savienojumu skaits pārsniedz četrus, sistēmas kopējā efektivitāte strauji samazinās.

Šajā gadījumā siltuma plūsmu Q1 pilnībā absorbē siltuma plūsma Q2, ja sistēmas stāvoklī šo plūsmu plūsmas ātrumi ir faktiski līdzvērtīgi:

Q1=Q2.

Tajā pašā sistēmas stāvoklī siltuma plūsma Q3 pēc temperatūras vērtības ir aptuveni vienāda ar vidējām vērtībām (Tvid), kas plūst pa atgaitas līnijām (Q6, Q7, Q8). Tajā pašā laikā tiek novērota neliela temperatūras atšķirība starp Q3 un Q4 līnijām.

Ja siltuma plūsma Q1 kļūst vienāda ar siltuma komponentu Q2+Q3, tiek novērots temperatūras spiediena sadalījums atkarībā:

T1=T2, T4=T5,

turpretim

T3= T1+T5/2.

Ja savukārt siltuma plūsma Q1 kļūst vienāda ar visu pārējo plūsmu Q2, Q3, Q4 siltuma summu, šādā stāvoklī visi četri temperatūras spiedieni (T1=T2=T3=T4) izlīdzinās.

Daudzkanālu sadalītājsistēma ar četrām ieejām/četrām izejām, kas praksē tiek izmantota diezgan bieži. Privātās mājsaimniecības apkures sistēmu apkalpošanai šāds risinājums pilnībā apmierina pēc tehnoloģiskiem parametriem un katla darbības stabilizācijas.

Šādā situācijā daudzkanālu sistēmās (vairāk nekā četras) tiek novēroti šādi faktori, kas negatīvi ietekmē ierīces darbību kopumā:

• samazinās dabiskā konvekcija hidrauliskā sadalītāja iekšienē;
• samazinās dabiskās sajaukšanas efekts starp padevi un atgaitas līniju;
• sistēmas kopējā efektivitāte tiecas uz nulli.

Izrādās, ka atkāpšanās no klasiskās shēmas, palielinot atzarojumu skaitu, praktiski pilnībā iznīcina darba īpašību, kādai būtu jāpiemīt hidrauliskajai bultai.

Hidrauliskais sadalītājs bez filtra

Bultas konstrukcija, kurā nav gaisa atdalītāja un nosēdumu filtra funkciju, arī nedaudz atšķiras no pieņemtā standarta. Tomēr šādā konstrukcijā var iegūt divas plūsmas ar dažādiem kustības ātrumiem (dinamiski neatkarīgas ķēdes).

Nestandarta konstruktīvais risinājums hidrauliskās bultas izgatavošanai. Tas atšķiras no klasikas ar to, ka tajā nav filtrācijas un gaisa izvadīšanas funkciju. Turklāt siltuma plūsmu sadalījums ir perpendikulāras transportēšanas shēmā, ar ko tiek panākta ātruma atsaiste.

Piemēram, ir katla kontūra siltuma plūsma un apkures ierīču ( radiatoru ) kontūra siltuma plūsma. Nestandarta konstrukcijā, kur plūsmu virziens ir perpendikulārs, sekundārā kontūra ar sildierīcēm plūsmas ātrums ievērojami palielinās.

Pa katla kontūru, gluži pretēji, kustība ir palēnināta. Tiesa, tas ir tīri teorētisks skatījums. Praktiski jātestē konkrētos apstākļos.

Ar ko ir noderīgs hidrauliskais sadalītājs?

Nepieciešamība izmantot klasisko hidrauliskā sadalītāja konstrukciju ir acīmredzama. Turklāt sistēmās ar katliem šī elementa ieviešana kļūst par obligātu darbību.

Hidrauliskās bultas uzstādīšana sistēmā, kuru apkalpo katls, nodrošina plūsmu (dzesēšanas šķidruma caurplūdes) stabilitāti. Rezultātā pilnībā tiek novērsts risks hidrotriecienu un temperatūras lēcienu rašanās.

Hidraulisko bultu piemēri klasiskā vienkāršā izpildījumā uz plastmasas cauruļvadu bāzes. Tagad šādas konstrukcijas var sastapt pat biežāk nekā metāla. Darbības efektivitāte ir praktiski tāda pati kā metāla, bet fakts par ietaupījumu uz ierīci un tās ieviešanu sistēmā.

Jebkurā parastā ūdens apkures sistēmā, kas izveidota bez hidrauliskā sadalītāja, daļas līniju atslēgšana neizbēgami izraisa strauju katla kontūra temperatūras paaugstināšanos neliela caurplūdes dēļ. Vienlaikus notiek stipri atdzesētas atgaitas plūsmas atgriešanās.

Parādās hidrotriecienu veidošanās risks. Šādas parādības draud ar ātru katla atteici un ievērojami samazina iekārtas kalpošanas laiku.

Mājsaimniecības sistēmām vairumā gadījumu labi piemērotas plastmasas konstrukcijas. Šis pielietojuma variants šķiet ekonomiskāks uzstādīšanas ziņā.

Turklāt veidgabalu izmantošana padara iespējamu veikt polimēru cauruļu sistēmas montāžu un plastmasas hidraulisko bultu pieslēgšanu bez metināšanas. No apkopes viedokļa šādi risinājumi arī ir vēlami, jo uz veidgabaliem uzstādīto hidraulisko sadalītāju var viegli noņemt jebkurā brīdī.

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Video par praktisko pielietojumu: kad rodas nepieciešamība uzstādīt hidraulisko bultu, un kad tā nav vajadzīga.

Hidrauliskās bultas nozīmi siltuma plūsmu sadalē ir grūti pārvērtēt. Tā ir patiešām nepieciešama iekārta, kas jāuzstāda katrā individuālās apkures un karstā ūdens apgādes sistēmā.

Galvenais – pareizi aprēķināt, projektēt, izgatavot ierīci – hidraulisko sadalītāju. Tieši precīzs aprēķins ļauj sasniegt maksimālu atdevi no ierīces.

Lūdzu, rakstiet komentārus zemāk esošajā blokā, publicējiet fotogrāfijas par raksta tēmu, uzdodiet jautājumus. Pastāstiet par to, kā aprīkojāt apkures sistēmu ar hidraulisko bultu. Aprakstiet, kā mainījās tīkla darbība pēc tās uzstādīšanas, kādas priekšrocības sistēma ieguva pēc šīs ierīces iekļaušanas shēmā.