Hydraulikpfeil zum Heizen: Zweck + Installationsdiagramm + Parameterberechnungen

Heizsysteme in ihrer modernen Form sind komplexe Strukturen, die mit verschiedenen Geräten ausgestattet sind.Ihr effizienter Betrieb wird von einem optimalen Gleichgewicht aller ihrer Bestandteile begleitet. Der hydraulische Pfeil zum Heizen soll für den Ausgleich sorgen. Es lohnt sich, sein Funktionsprinzip zu verstehen, finden Sie nicht auch?

Wir sprechen darüber, wie eine hydraulische Weiche funktioniert und welche Vorteile ein damit ausgestatteter Heizkreis hat. Der von uns vorgestellte Artikel beschreibt die Installations- und Verbindungsregeln. Hilfreiche Bedienungsanleitungen liegen bei.

Hydraulische Strömungstrennung

Der hydraulische Pfeil zum Heizen wird häufiger als hydraulischer Abscheider bezeichnet. Daraus wird deutlich, dass dieses System für den Einsatz in Heizkreisläufen vorgesehen ist.

Beim Heizen geht man davon aus, dass mehrere Kreisläufe zum Einsatz kommen, wie zum Beispiel:

• Linien mit Strahlergruppen;
• Fußbodenheizung;
• Warmwasserversorgung über einen Boiler.

Wenn für ein solches Heizsystem kein hydraulischer Pfeil vorhanden ist, müssen Sie entweder für jeden Kreislauf eine sorgfältig berechnete Auslegung erstellen oder jeden Kreislauf einzeln ausstatten Umwälzpumpe.

Aber auch in diesen Fällen gibt es keine vollständige Sicherheit, das optimale Gleichgewicht zu erreichen.

Der klassische Aufbau von hydraulischen Weichen auf Basis runder oder rechteckiger Rohre kann in etwa so betrachtet werden. Eine einfache, aber effektive Lösung, die den Zustand des Heizsystems, an dem der Kessel beteiligt ist, radikal verändert

Mittlerweile ist das Problem einfach gelöst.Sie müssen lediglich eine hydraulische Weiche im Kreislauf verwenden – einen hydraulischen Pfeil. Dadurch werden alle im System enthaltenen Kreisläufe optimal getrennt, ohne dass die Gefahr hydraulischer Verluste in jedem einzelnen besteht.

Hydroarrow – der Name ist „alltäglich“. Der korrekte Name entspricht der Definition – „hydraulischer Abscheider“. Aus konstruktiver Sicht sieht das Gerät aus wie ein Stück eines gewöhnlichen Hohlrohrs (runder, rechteckiger Querschnitt).

Beide Endabschnitte des Rohrs sind mit Metallplatten verschlossen, und auf verschiedenen Seiten des Gehäuses befinden sich Einlass-/Auslassrohre (ein Paar auf jeder Seite).

Das natürliche Erscheinungsbild der Produkte sind hydraulische Schalter aus rechteckigen und runden Rohren. Beide Optionen weisen eine hohe Effizienz auf. Allerdings gelten Hydraulikpistolen auf Basis runder Rohre immer noch als die bevorzugtere Option

Traditionell erfolgt der Abschluss der Installationsarbeiten am Planung von Heizsystemen ist der Beginn des nächsten Prozesses – des Testens. Das erstellte Sanitärdesign wird mit Wasser gefüllt (T = 5 - 15°C), danach wird der Heizkessel gestartet.

Bis das Kühlmittel auf die erforderliche Temperatur (durch das Kesselprogramm eingestellt) erhitzt ist, wird der Wasserfluss von der Umwälzpumpe des Primärkreises „gedreht“. Umwälzpumpen der Sekundärkreisläufe sind nicht angeschlossen. Das Kühlmittel wird entlang des hydraulischen Pfeils von der heißen Seite zur kalten Seite geleitet (Q1 > Q2).

Erfolgsabhängig Kühlmittel Bei Erreichen der eingestellten Temperatur werden die Sekundärkreise der Heizungsanlage aktiviert. Die Kühlmittelströme des Haupt- und Sekundärkreislaufs werden angeglichen. Unter solchen Bedingungen fungiert der Hydraulikpfeil nur als Filter und Entlüftung (Q1 = Q2).

Funktionsdiagramm der Funktionsweise eines klassischen hydraulischen Schalters für drei verschiedene Kesselbetriebsarten. Das Diagramm zeigt deutlich die Verteilung der Wärmeströme für jede einzelne Betriebsart der Kesselanlage

Wenn ein Teil (z. B. ein beheizter Fußbodenkreislauf) des Heizsystems einen vorgegebenen Heizpunkt erreicht, wird die Auswahl des Kühlmittels durch den Sekundärkreislauf vorübergehend gestoppt. Die Umwälzpumpe wird automatisch ausgeschaltet und der Wasserfluss wird durch den Hydraulikpfeil von der kalten Seite zur heißen Seite geleitet (Q1 < Q2).

Konstruktionsparameter des hydraulischen Pfeils

Der Hauptbezugsparameter für die Berechnung ist die Kühlmittelgeschwindigkeit im Abschnitt der vertikalen Bewegung innerhalb des Hydraulikpfeils. Normalerweise beträgt der empfohlene Wert unter einer von zwei Bedingungen (Q1 = Q2 oder Q1 < Q2) nicht mehr als 0,1 m/s.

Die niedrige Geschwindigkeit ist auf durchaus vernünftige Schlussfolgerungen zurückzuführen. Bei dieser Geschwindigkeit gelingt es den im Wasserstrom enthaltenen Ablagerungen (Schlamm, Sand, Kalkstein usw.), sich am Boden des hydraulischen Pfeilrohrs abzusetzen. Darüber hinaus hat die geringe Drehzahl Zeit, den erforderlichen Temperaturdruck aufzubauen.

Es gibt zwei Konstruktionsarten von Hydraulikpfeilen, für die üblicherweise Berechnungen durchgeführt werden: 1 – für drei Durchmesser; 2 – durch abwechselnde Rohre. Unabhängig von der Anwendung der einen oder anderen Technik sind die grundlegenden Berechnungsparameter immer typisch – der Kühlmitteldurchfluss durch die Kreisläufe und der Geschwindigkeitsparameter

Die niedrige Übertragungsrate des Kühlmittels fördert eine bessere Trennung von Luft und Wasser für die anschließende Entfernung durch die Entlüftungsöffnung des hydraulischen Trennsystems. Im Allgemeinen wird der Standardparameter unter Berücksichtigung aller wesentlichen Faktoren ausgewählt.

Für Berechnungen wird häufig die sogenannte Methode mit drei Durchmessern und abwechselnden Rohren verwendet.Hier ist der endgültige berechnete Parameter der Wert des Abscheiderdurchmessers.

Basierend auf dem erhaltenen Wert werden alle anderen erforderlichen Werte berechnet. Um jedoch die Größe des hydraulischen Weichendurchmessers herauszufinden, benötigen Sie folgende Daten:

• durch Durchfluss im Primärkreis (Q1);
• durch Durchfluss im Sekundärkreislauf (Q2);
• die Geschwindigkeit des vertikalen Wasserflusses entlang des hydraulischen Pfeils (V).

Tatsächlich stehen diese Daten jederzeit für die Berechnung zur Verfügung.

Beispielsweise beträgt der Durchfluss im Primärkreislauf 50 l/min. (aus den technischen Daten der Pumpe 1). Der Durchfluss im zweiten Kreislauf beträgt 100 l/min. (aus den technischen Daten der Pumpe 2). Der Durchmesser der Hydrauliknadel wird nach folgender Formel berechnet:

Formel zur Berechnung des Durchmessers des hydraulischen Pfeilrohrs in Abhängigkeit von den Kühlmitteldurchflussparametern (Durchfluss entsprechend den Pumpeneigenschaften) und der vertikalen Durchflussrate

wobei: Q – Differenz zwischen den Kosten Q1 und Q2; V ist die Geschwindigkeit der vertikalen Strömung innerhalb des Pfeils (0,1 m/s), π ist ein konstanter Wert von 3,14.

Mittlerweile kann der Durchmesser der hydraulischen Weiche (bedingt) anhand einer Tabelle mit ungefähren Richtwerten ausgewählt werden.

Der Höhenparameter für die Wärmestromtrennvorrichtung ist nicht kritisch. Tatsächlich kann jede Rohrhöhe angenommen werden, jedoch unter Berücksichtigung der Versorgungsniveaus der eingehenden/abgehenden Rohrleitungen.

Schematische Lösung zum Verlegen von Rohren

Die klassische Version einer hydraulischen Weiche besteht darin, symmetrisch zueinander angeordnete Rohre zu erstellen. Es wird jedoch auch eine Schaltungsversion mit einer etwas anderen Konfiguration praktiziert, bei der die Rohre asymmetrisch angeordnet sind. Was bringt das?

Herstellungsschema einer hydraulischen Weiche, bei der die Rohre des Sekundärkreislaufs gegenüber den Rohren des Primärkreislaufs leicht versetzt sind. Laut den Erfindern (und in der Praxis bewiesen) scheint diese Option bei der Filterung von Partikeln und der Luftabscheidung produktiver zu sein

Wie die praktische Anwendung asymmetrischer Kreisläufe zeigt, erfolgt in diesem Fall eine effizientere Luftzerlegung und eine bessere Filterung (Sedimentation) der im Kühlmittel vorhandenen Schwebstoffe.

Anzahl der Anschlüsse am Hydraulikschalter

Das klassische Kreislaufdesign bestimmt die Versorgung der hydraulischen Trennstruktur durch vier Rohrleitungen. Damit stellt sich zwangsläufig die Frage nach der Möglichkeit, die Anzahl der Ein-/Ausgänge zu erhöhen. Grundsätzlich ist eine solche konstruktive Vorgehensweise nicht ausgeschlossen. Allerdings nimmt die Effizienz der Schaltung mit zunehmender Anzahl der Ein-/Ausgänge ab.

Betrachten wir eine mögliche Option mit einer großen Anzahl von Rohren im Gegensatz zu den Klassikern und analysieren wir die Funktionsweise des hydraulischen Trennsystems für solche Einbaubedingungen.

Schema eines Mehrkanal-Wärmestromverteilungsabscheiders. Mit dieser Option können Sie größere Systeme warten. Wenn die Anzahl der Rohre jedoch über vier hinausgeht, nimmt die Effizienz des Gesamtsystems stark ab

In diesem Fall wird der Wärmestrom Q1 vollständig vom Wärmestrom Q2 für den Systemzustand absorbiert, wenn die Durchflussrate für diese Flüsse tatsächlich gleich ist:

Q1=Q2.

Im gleichen Zustand des Systems ist der Wärmestrom Q3 im Temperaturwert ungefähr gleich den Durchschnittswerten von Tav., der durch die Rücklaufleitungen (Q6, Q7, Q8) fließt. Gleichzeitig gibt es in den Leitungen mit Q3 und Q4 einen leichten Temperaturunterschied.

Wenn der Wärmestrom Q1 in der thermischen Komponente Q2 + Q3 gleich wird, ergibt sich die Verteilung des Temperaturdrucks in der folgenden Beziehung:

T1=T2, T4=T5,

während

T3= T1+T5/2.

Wenn der Wärmestrom Q1 gleich der Summe der Wärme aller anderen Flüsse Q2, Q3, Q4 wird, sind in diesem Zustand alle vier Temperaturdrücke ausgeglichen (T1=T2=T3=T4).

In der Praxis häufig eingesetztes Mehrkanal-Trennsystem mit vier Eingängen/vier Ausgängen. Für die Wartung privater Heizungsanlagen ist diese Lösung hinsichtlich der technologischen Parameter und der Stabilisierung des Kesselbetriebs durchaus zufriedenstellend

Bei diesem Sachverhalt sind bei Mehrkanalsystemen (mehr als vier) folgende Faktoren zu beachten, die sich negativ auf den Betrieb des Gerätes insgesamt auswirken:

• die natürliche Konvektion innerhalb der hydraulischen Weiche wird reduziert;
• der Effekt der natürlichen Vermischung von Angebot und Rückgabe wird verringert;
• der Gesamtwirkungsgrad des Systems tendiert gegen Null.

Es stellt sich heraus, dass eine Abweichung vom klassischen Schema mit einer Erhöhung der Anzahl der Auslassrohre die Arbeitseigenschaften, die ein Kreiselschütze haben sollte, fast vollständig eliminiert.

Hydraulischer Abscheider ohne Filter

Auch die Gestaltung des Pfeils, die das Vorhandensein der Funktionen eines Luftabscheiders und eines Sedimentfilters ausschließt, weicht etwas vom anerkannten Standard ab. Mittlerweile ist es mit einem solchen Design möglich, zwei Strömungen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten zu erhalten (dynamisch unabhängige Kreisläufe).

Eine nicht standardmäßige Designlösung für die Herstellung von hydraulischen Pfeilen. Es unterscheidet sich von den Klassikern dadurch, dass es keine Filter- oder Luftentfernungsfunktionen gibt. Darüber hinaus weist die Verteilung der Wärmeströme ein senkrechtes Transportmuster auf, wodurch eine Geschwindigkeitsentkopplung erreicht wird

Beispielsweise gibt es einen Wärmestrom des Kesselkreislaufs und einen Wärmestrom des Kreislaufs Heizgeräte (Heizkörper). Bei einer nicht standardmäßigen Ausführung, bei der die Strömungsrichtung senkrecht ist, erhöht sich die Durchflussmenge des Sekundärkreislaufs mit Heizgeräten deutlich.

Im Gegenteil, die Bewegung entlang der Kesselkontur ist langsamer. Dies ist zwar eine rein theoretische Sichtweise. Es ist praktisch notwendig, unter bestimmten Bedingungen zu testen.

Wie ist ein hydraulischer Pfeil nützlich?

Die Notwendigkeit, das klassische hydraulische Weichendesign zu verwenden, liegt auf der Hand. Darüber hinaus wird bei Systemen mit Kesseln die Implementierung dieses Elements zu einer obligatorischen Maßnahme.

Der Einbau eines Hydraulikventils in das vom Kessel versorgte System sorgt für stabile Durchflussmengen (Kühlmittelfluss). Dadurch besteht das Risiko von Wasserschlag und Temperaturschwankungen.

Beispiele für Hydraulikpfeile im klassisch schlichten Design auf Basis von Kunststoffrohrleitungen. Mittlerweile sind solche Strukturen noch häufiger zu finden als solche aus Metall. Die Betriebseffizienz ist fast die gleiche wie bei Metallmodellen, es gibt jedoch Einsparungen beim Gerät und bei der Implementierung im System

Für jeden gewöhnlichen WasserheizsystemOhne hydraulische Weiche hergestellt, geht das Absperren eines Teils der Leitungen zwangsläufig mit einem starken Temperaturanstieg im Kesselkreislauf aufgrund des geringen Durchflusses einher. Gleichzeitig erfolgt der hochgekühlte Rücklauf.

Es besteht die Gefahr der Bildung von Wasserschlägen. Solche Phänomene sind mit einem schnellen Ausfall des Kessels behaftet und verkürzen die Lebensdauer der Geräte erheblich.

In den meisten Fällen eignen sich Kunststoffkonstruktionen gut für Haushaltssysteme. Diese Anwendungsmöglichkeit scheint wirtschaftlicher zu installieren zu sein.

Darüber hinaus ermöglicht der Einsatz von Beschlägen die Montage Polymerrohrsysteme und Verbinden von Kunststoff-Hydraulikpfeilen ohne Schweißen.Auch aus wartungstechnischer Sicht sind solche Lösungen willkommen, da die an den Armaturen montierte hydraulische Weiche jederzeit problemlos entfernt werden kann.

Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema

Video zur praktischen Anwendung: Wenn ein Hydraulikpfeil installiert werden muss und wenn er nicht benötigt wird.

Die Bedeutung des hydraulischen Pfeils für die Verteilung von Wärmeströmen kann kaum überschätzt werden. Hierbei handelt es sich um eine wirklich notwendige Ausrüstung, die in jedem einzelnen Heiz- und Warmwassersystem installiert werden sollte.

Die Hauptsache ist die korrekte Berechnung, Konstruktion und Herstellung des Geräts – einer hydraulischen Weiche. Es ist eine genaue Berechnung, die es Ihnen ermöglicht, die maximale Effizienz des Geräts zu erreichen.

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