V tomto článku se podíváme na princip fungování hydraulického separátoru (často nazývaného hydraulický separátor) a důvody, proč je nutné použít hydraulický separátor.
Kvalitní hydraulické šípy pro kotelnu vyrábí např. Sever a Meibes a Sever vyrábí velký sortiment kolektorů s hydraulickým šípem, kolektory bez hydraulického šípu a všechny tyto nerezové výrobky.
Pokud jsou v kotelně instalovány dva kotle nebo je topný systém rozdělen do více topných okruhů, instalace vodní pistole usnadňuje koordinaci kotle a topných okruhů.
Hydraulická šipka také vytváří příznivý provozní režim kotle a snižuje pravděpodobnost zničení litinového výměníku kotle vlivem teplotního namáhání.
Kotlový okruh obsahuje kotel (nebo několik kotlů) a čerpadlo (případně několik čerpadel).
Součástí topného okruhu je čerpadlo a topná tělesa.
Existuje také okruh kotle, podlahového vytápění, větrání, bazénu, v tomto článku budeme všechny tyto okruhy označovat jako skupinu topných okruhů.
Zvažte schéma kotelny s jedním kotlem a několika topnými okruhy:
Čerpadlo KH1 vytváří určitý průtok chladiva v okruhu kotle a čerpadla v topných okruzích také vytvářejí určitý průtok.
V ideálním případě by se celkový průtok kotlovým okruhem měl rovnat celkovému průtoku v topných okruzích.
V praxi je to nemožné, protože průtok chladicí kapaliny v topných okruzích se neustále mění:
v přímém (bez třícestného směšovače) topném okruhu s radiátory se mění průtok v důsledku činnosti termohlavic;
ve směšovacím (s třícestným ventilem) topném okruhu se průtok mění v závislosti na činnosti třícestného ventilu (směšovače);
v okruhu kotle se čerpadlo periodicky zapíná a vypíná, což vytváří malá vodní rázy.
Není tedy možné vyrovnat průtok v okruhu kotle a topných okruzích, což vede k následujícím důsledkům:
Některá čerpadla nemusí poskytovat požadovaný průtok (kapacitu). Zvláště slabá čerpadla, která se musí „namáhat“, aby překonala vliv větších čerpadel.
Čerpadla mohou selhat (rozdíly ve výkonu kotle a topných okruhů mohou způsobit, že čerpadla nebudou pracovat v optimálních nebo abnormálních režimech).
Kotelna a topný systém nepracují v optimálních navržených režimech.
Použití zařízení pro regulaci průtoku v zónových systémech vede k nerovnováze.
Radiátory se mohou zahřívat, i když čerpadla neběží (kvůli parazitním proudům vytvářeným jinými běžícími čerpadly.
Obtížný výběr čerpadel.
Vznik tepelných šoků a zničení částí litinového kotle v důsledku toho (s velkým teplotním rozdílem mezi přívodem a zpátečkou).
Těmto problémům pomáhá předcházet hydraulický separátor (hydraulická šipka, hydraulická šipka).
Schéma kotelny s hydraulickou šipkou bude vypadat takto:
Toto jednoduché zařízení řeší mnoho výše uvedených problémů.
Hydraulický odpor okruhu kotle je snížen téměř na nulu, což zajišťuje:
- optimální provozní podmínky a maximální životnost čerpadla,
- ideální provozní podmínky pro kotel: dostatečný průtok chladicí kapaliny, minimální teplotní rozdíl mezi přívodem a zpátečkou kotle, díky čemuž se výměník kotle zahřívá co nejrovnoměrněji a rozdíl teplot v různých bodech je minimální, a tím i teplota namáhání jsou minimální.
- zjednodušené spouštění kotle na zkrat. Kotel se topí celkem rychle. Pokud není žádný hydraulický ventil, do kotle vstupuje studená chladicí kapalina z topného systému, teplotní rozdíl mezi přívodem a zpátečkou je velký a litinový výměník tepla může prasknout.
Při použití hydraulické šipky se čerpadla vzájemně neovlivňují, topné okruhy se snadno seřizují.
I když se zastaví všechna čerpadla v topných okruzích, průtok kotlem se nesníží a nedovolí přehřátí výměníku (pokud se průtok kotlem zastaví, litinový výměník se rychle přehřeje, automatika kotle ne mít čas vypnout hořák, to vede minimálně k usazování vodního kamene ve výměníku tepla a maximálně ke zničení výměníku tepla).
Hydraulický odlučovač (vodní pistole) může pracovat v závislosti na průtokovém poměru v okruhu kotle a topných okruzích ve třech režimech:
Průtok v kotlovém okruhu je roven průtoku v topných okruzích.
V tomto případě chladicí kapalina přívodu kotle zcela vstupuje do napájení topných okruhů, stejně jako zpátečka.
Teplota na přívodu kotle je rovna teplotě na přívodu topných okruhů, stejná je i teplota ve zpátečce.
Tento režim provozu je možný, když kotelna pracuje v projektovém režimu a je správně zvolen výkon čerpadel.
Potrubí topné okruhy větší průtok kotlový okruh.
V tomto případě topné médium ze zpátečky topných okruhů částečně vstupuje do průtoku topného okruhu.
Výstupní teplota topného okruhu je nižší než teplota kotlového okruhu.
Tato situace je možná, pokud:
- V kotlovém okruhu běží méně čerpadel než v projektovém režimu, například běží jeden kotel ze dvou,
- průtok v topném okruhu je větší než vypočtený,
- Čerpadla nejsou dobře sladěná.
Průtok kotlového okruhu je větší než průtok topného okruhu.
V tomto případě chladicí kapalina z přívodu kotle částečně vstupuje do zpátečky kotle.
Teplota ve zpátečce kotle je nižší než teplota ve zpátečce topného okruhu.
Tato situace je možná, když nefungují všechny topné okruhy nebo nepracují na maximální průtok (například termohlavice jsou částečně uzavřeny).
Tato situace je žádoucí při spouštění kotle a topného systému a v případě velkého rozdílu teplot mezi přívodem a zpátečkou topného okruhu.
Při absenci přesných vypočítaných údajů je žádoucí zajistit výkonovou rezervu čerpadel v okruhu kotle.
Hydraulické parametry otopné soustavy v praxi nikdy neodpovídají vypočteným údajům a často se vůbec nepočítají, ale volí se na základě zkušeností, proto použití hydraulického odlučovače umožňuje zjednodušit návrh kotelny a výběr vybavení.
Příklad hydraulického separátoru: hydraulická šipka pro kotelnu do 50 kW, existují hydraulické děliče např. do 1000 kW hydroshooter North 220 (360 kW).
Na zakázku lze vyrobit hydraulickou pistoli libovolné síly.
V současné době se často používá zařízení, které kombinuje funkce hydraulického šípu a kolektoru – hydrokolektor.
Hydraulický kolektor zjednodušuje instalaci zařízení, snižuje náklady na jednotku a šetří místo v kotelně.
Hydraulické kolektory mohou být různých druhů, princip činnosti je podobný, vyznačují se snadnou instalací a umístěním čerpacích skupin topných okruhů.
Níže jsou uvedeny některé možnosti pro rozdělovače s hydraulickými šipkami:
Horizontální rozdělovač s hydraulickou šipkou pro 5 okruhů – Modulární typ hydraulického kolektoru “Sever-M5”, topné okruhy se připojují shora, zdola a jeden z boku.
Horizontální rozdělovač s hydraulickou šipkou v kompaktnějším provedení Sever -T4
Vertikální rozdělovač s hydraulickou šipkou pro 5 okruhů – Modulární typ hydraulického kolektoru „Sever-V5“, všechny topné okruhy jsou připojeny na stranu.
U všech hydrokolektorů se střídá přívod se zpátečkou, tzn. vhodné pro připojení čerpacích skupin.
Vzhledem k nárůstu plochy soukromých domů a stále většímu pronikání moderních světových standardů komfortu do našich životů se topné systémy stávají vyspělejšími, ale zároveň složitějšími.
Privátní topný systém, který má několik nezávislých cirkulačních okruhů propojených rozdělovacím rozdělovačem, se již dávno nestal výjimkou, ale pravidlem kvalitní odborné instalace při vytváření vyváženého, komfortního a spolehlivého topného systému. A hydraulický separátor (vodní pistole) je důležitým prvkem moderní kotelny. Navrhujeme to zvážit podrobněji – na příkladu hydraulického šípu vyrobeného slavnou italskou společností FAR Rubinetterie SpA
Hydraulický oddělovač (hydraulická šipka) je určen pro instalaci do otopných soustav vybavených dvěma a více oběhovými čerpadly s rozdělovacím rozdělovačem.
Jeho funkcí je hydraulické oddělení primárního okruhu vycházejícího z topného kotle od rozdělovače a sekundárních cirkulačních okruhů rozvádějících topné větve, jejichž průtoky jsou variabilní.
Stálost parametrů chladiva primárního cirkulačního okruhu, jak průtoku, tak teploty, výrazně zvyšuje životnost topných kotlů a oběhových čerpadel systému.
Hydraulický odlučovač funguje jako obtok mezi primárním (kotel) a sekundárním (topným) cirkulačním okruhem a chrání před parazitním vlivem primárního a sekundárního oběhového čerpadla na sebe. Tím je zajištěno, že každý topný okruh funguje správně tak, jak byl navržen.
Hydraulický odlučovač je navíc vybaven odlučovačem sítového typu, který filtruje případné nečistoty a odděluje vzduchové bubliny v topné kapalině, odstraňuje je z topného systému a chrání tak čerpadla před náhodným poškozením.
Princip činnosti
Jak je již zřejmé, hlavní funkcí hydraulického odlučovače je oddělit primární a sekundární oběhová čerpadla, eliminovat jejich vzájemné ovlivňování a zajistit nezávislou správnou funkci topných okruhů.
Uvažujeme-li systém bez vodní pistole, který má 3 čerpadla napájená chladivem z jednoho potrubí, vidíme, že když první a druhé čerpadlo běží, odčerpávají chladivo z rozdělovacího potrubí a tedy rozdíl tlaků (Δp) mezi přívodním a vratným potrubím se zvyšuje. K tomu dochází, i když je zapnuto jedno čerpadlo.
V důsledku toho, když je třetí čerpadlo vypnuto, bude chladivo v jeho cirkulačním okruhu proudit opačným směrem, poháněno činností dalších dvou čerpadel, která snižují tlak v přívodním potrubí. Po zapnutí třetího čerpadla bude pracovat za nepříznivých podmínek, což může mít za následek nízký průtok v jeho cirkulačním okruhu nebo dokonce ztrátu cirkulace. K tomu může dojít v důsledku vakua vytvořeného dalšími dvěma oběhovými čerpadly v přívodním potrubí.
Tento problém lze vyřešit použitím hydraulického separátoru vhodně dimenzovaného pro systém. Pokud je instalován mezi topný kotel a rozdělovací rozdělovače, není mezi přívodním a vratným rozdělovačem žádný tlakový rozdíl (Δp = 0). Tím se eliminují možné změny směru proudění chladicí kapaliny a vznik protiproudů, které neodpovídají provedení.
V závislosti na typu topného systému existují různé možnosti ovládání hydraulické šipky.
V případech, kdy je průtok v primárním okruhu vyšší než v sekundárním okruhu (např. v systému nízkoteplotního vytápění), je malé množství chladiva přesměrováno do vratného potrubí primárního okruhu. V tomto případě se zvýší teplota vratného potrubí kotle, čímž se eliminuje tvorba kondenzátu.
Naopak, pokud je průtok v sekundárním okruhu vyšší, kdy výstupy přívodního potrubí vyžadují mnohem vyšší průtok než primární kotel, dojde k přesměrování chybějícího chladiva z vratného distribučního potrubí.
V tomto případě bude teplota chladicí kapaliny cirkulující v sekundárním cirkulačním okruhu nižší než teplota v primárním okruhu. To je třeba vzít v úvahu při návrhu topného systému.
Zařízení hydraulické pistole FAR
Hydraulický oddělovač FAR se skládá z centrálního tělesa se čtyřmi bočními přípojkami pro propojení primárního a sekundárního okruhu. Obdélníkový tvar těla a plocha průřezu jsou přesně vypočítány tak, aby spojovaly dobrý hydraulický výkon a snadnou instalaci.
Uvnitř pouzdra hydraulického separátoru je perforovaná filtrační deska, na které se oddělují kaly a vzduchové bubliny z proudu.
Na obr. 5 je řez hydraulickou jehlou, kde je vidět vnitřní filtrační deska. Na obrázku jsou také znázorněny průtoky za normálních podmínek připojení, tzn. s vysokou teplotou přiváděného chladiva v horní části a nízkou teplotou vratného chladiva ve spodní části hydraulické šipky. Vnitřní filtrační deska, kterou proudí chladicí kapalina (obr. 6), zpomaluje vzduchové bubliny tak, aby stoupaly do horní části skříně hydraulického odlučovače, odkud jsou dále odváděny automatickým odvzdušňovacím ventilem.
Nečistoty a kal se usazují ve spodní části pouzdra, odkud je lze odstranit vypouštěcím ventilem (obr. 7).
Vzduchový ventil v horní části skříně hydraulického separátoru umožňuje odstranění veškerého vzduchu v topném systému (obr. 8).
Hydraulický separátor má na čele pouzdra 1/2“ otvor pro montáž teplotního čidla nebo tlakoměru (obr. 9).
Hydraulické těsnění musí být instalováno ve svislé poloze, aby byla zajištěna správná funkce a také činnost vzduchového ventilu.
