Flèche hydraulique pour le chauffage : fonction + schéma d'installation + calculs des paramètres

Les systèmes de chauffage dans leur forme moderne sont des structures complexes équipées de divers équipements.Leur fonctionnement efficace s'accompagne d'un équilibrage optimal de tous leurs éléments constitutifs. La flèche hydraulique pour le chauffage est conçue pour assurer l'équilibre. Cela vaut la peine de comprendre son principe de fonctionnement, n’est-ce pas ?

Nous parlerons du fonctionnement d'un séparateur hydraulique et des avantages d'un circuit de chauffage qui en est équipé. L'article que nous avons présenté décrit les règles d'installation et de connexion. Des instructions d’utilisation utiles sont fournies.

Séparation du flux hydraulique

La flèche hydraulique pour le chauffage est plus souvent appelée séparateur hydraulique. Il en ressort clairement que ce système est destiné à être mis en œuvre dans des circuits de chauffage.

En chauffage, on suppose que plusieurs circuits sont utilisés, par exemple tels que :

• lignes avec groupes de radiateurs ;
• système de chauffage au sol;
• alimentation en eau chaude par une chaudière.

En l'absence de flèche hydraulique pour un tel système de chauffage, vous devrez soit réaliser une conception soigneusement calculée pour chaque circuit, soit équiper chaque circuit individuellement pompe de circulation.

Mais même dans ces cas, il n’y a pas de certitude totale d’atteindre l’équilibre optimal.

La conception classique des séparateurs hydrauliques réalisés à base de tuyaux ronds ou rectangulaires peut être envisagée à peu près de cette manière. Une solution simple mais efficace qui change radicalement l'état du système de chauffage impliquant la chaudière

En attendant, le problème est résolu simplement.Il vous suffit d'utiliser un séparateur hydraulique dans le circuit - une flèche hydraulique. Ainsi, tous les circuits inclus dans le système seront séparés de manière optimale sans risque de pertes hydrauliques dans chacun d'eux.

Hydroarrow – le nom est « tous les jours ». Le nom correct correspond à la définition - « séparateur hydraulique ». D'un point de vue constructif, l'appareil ressemble à un morceau de tuyau creux ordinaire (section ronde, rectangulaire).

Les deux extrémités du tuyau sont bouchées avec des plaques métalliques et sur différents côtés du corps se trouvent des tuyaux d'entrée/sortie (une paire de chaque côté).

L'aspect naturel des produits est celui des interrupteurs hydrauliques constitués de tuyaux rectangulaires et ronds. Les deux options montrent une efficacité élevée. Cependant, les pistolets hydrauliques basés sur des tuyaux ronds sont toujours considérés comme une option préférable.

Traditionnellement, la réalisation des travaux d'installation sur conception de système de chauffage est le début du prochain processus : les tests. La conception de plomberie créée est remplie d'eau (T = 5 - 15°C), après quoi la chaudière est démarrée.

Jusqu'à ce que le liquide de refroidissement soit chauffé à la température requise (fixée par le programme de la chaudière), le débit d'eau est « tourné » par la pompe de circulation du circuit primaire. Les pompes de circulation des circuits secondaires ne sont pas connectées. Le liquide de refroidissement est dirigé le long de la flèche hydraulique du côté chaud vers le côté froid (Q1 > Q2).

Sous réserve de réalisation liquide de refroidissement la température réglée, les circuits secondaires du système de chauffage sont activés. Les débits de liquide de refroidissement des circuits principal et secondaire sont égalisés. Dans de telles conditions, la flèche hydraulique fonctionne uniquement comme filtre et purgeur d'air (Q1 = Q2).

Schéma fonctionnel du fonctionnement d'un interrupteur hydraulique classique pour trois modes de fonctionnement différents de la chaudière. Le schéma indique clairement la répartition des flux de chaleur pour chaque mode de fonctionnement individuel de l'équipement de chaudière

Si une partie (par exemple, un circuit de plancher chauffant) du système de chauffage atteint un point de chauffage prédéterminé, la sélection du liquide de refroidissement par le circuit secondaire s'arrête temporairement. La pompe de circulation s'arrête automatiquement et le débit d'eau est dirigé via la flèche hydraulique du côté froid vers le côté chaud (Q1 < Q2).

Paramètres de conception de la flèche hydraulique

Le principal paramètre de référence pour le calcul est la vitesse du liquide de refroidissement dans la section de mouvement vertical à l'intérieur de la flèche hydraulique. Généralement, la valeur recommandée ne dépasse pas 0,1 m/s, dans l'une ou l'autre des deux conditions (Q1 = Q2 ou Q1 < Q2).

La faible vitesse est due à des conclusions tout à fait raisonnables. A cette vitesse, les débris contenus dans le flux d'eau (boues, sable, calcaire, etc.) parviennent à se déposer au fond de la flèche hydraulique. De plus, en raison de la faible vitesse, la pression thermique requise a le temps de se former.

Il existe deux types de conception de flèches hydrauliques, pour lesquelles des calculs sont généralement effectués : 1 – pour trois diamètres ; 2 – en alternant les tuyaux. Quelle que soit l'adoption de l'une ou l'autre technique, les paramètres de calcul de base sont toujours typiques - le débit du liquide de refroidissement à travers les circuits et le paramètre de vitesse

Le faible taux de transfert du liquide de refroidissement favorise une meilleure séparation de l'air de l'eau pour une évacuation ultérieure par l'évent du système de séparation hydraulique. En général, le paramètre standard est sélectionné en tenant compte de tous les facteurs importants.

Pour les calculs, la méthode dite des trois diamètres et des tuyaux alternés est souvent utilisée.Ici, le paramètre final calculé est la valeur du diamètre du séparateur.

Sur la base de la valeur obtenue, toutes les autres valeurs requises sont calculées. Cependant, pour connaître la taille du diamètre du séparateur hydraulique, vous avez besoin des données suivantes :

• par débit sur le circuit primaire (Q1) ;
• par flux sur le circuit secondaire (Q2) ;
• la vitesse de l'écoulement vertical de l'eau le long de la flèche hydraulique (V).

En fait, ces données sont toujours disponibles pour le calcul.

Par exemple, le débit dans le circuit primaire est de 50 l/min. (d'après les spécifications techniques de la pompe 1). Le débit sur le deuxième circuit est de 100 l/min. (d'après les spécifications techniques de la pompe 2). Le diamètre de l'aiguille hydraulique est calculé par la formule :

Formule de calcul du diamètre de la flèche hydraulique en fonction des paramètres de débit du liquide de refroidissement (débit selon les caractéristiques de la pompe) et du débit vertical

où : Q – différence entre les coûts Q1 et Q2 ; V est la vitesse du flux vertical à l'intérieur de la flèche (0,1 m/sec), π est une valeur constante de 3,14.

Pendant ce temps, le diamètre du séparateur hydraulique (conditionnel) peut être sélectionné à l'aide d'un tableau de valeurs standards approximatives.

Le paramètre de hauteur pour le dispositif de séparation du flux thermique n'est pas critique. En fait, n'importe quelle hauteur de canalisation peut être prise, mais en tenant compte des niveaux d'alimentation des canalisations entrantes/sortantes.

Solution schématique pour le déplacement des tuyaux

La version classique d'un séparateur hydraulique implique la création de canalisations situées symétriquement les unes par rapport aux autres. Cependant, une version en circuit d'une configuration légèrement différente est également pratiquée, où les tuyaux sont situés de manière asymétrique. Qu'est-ce que cela donne ?

Schéma de fabrication d'un séparateur hydraulique dans lequel les canalisations du circuit secondaire sont légèrement décalées par rapport aux canalisations du circuit primaire. Selon les inventeurs (et prouvé par la pratique), cette option semble être plus productive pour filtrer les particules et séparer l'air.

Comme le montre l'application pratique des circuits asymétriques, dans ce cas, une séparation de l'air plus efficace se produit et une meilleure filtration (sédiment) des particules en suspension présentes dans le liquide de refroidissement est obtenue.

Nombre de connexions sur l'interrupteur hydraulique

La conception classique du circuit détermine l'alimentation de quatre canalisations vers la structure du séparateur hydraulique. Cela pose inévitablement la question de la possibilité d’augmenter le nombre d’entrées/sorties. En principe, une telle approche constructive n’est pas exclue. Cependant, l’efficacité du circuit diminue avec l’augmentation du nombre d’entrées/sorties.

Considérons une option possible avec un grand nombre de tuyaux, contrairement aux classiques, et analysons le fonctionnement du système de séparation hydraulique pour de telles conditions d'installation.

Schéma d'un séparateur de distribution de flux de chaleur multicanal. Cette option vous permet de desservir des systèmes plus grands, mais si le nombre de tuyaux dépasse quatre, l'efficacité du système dans son ensemble diminue fortement.

Dans ce cas, le flux thermique Q1 est entièrement absorbé par le flux thermique Q2 pour l'état du système alors que le débit de ces flux est effectivement équivalent :

T1=T2.

Dans le même état du système, le flux de chaleur Q3 en valeur de température est approximativement égal aux valeurs moyennes de Tav. circulant dans les conduites de retour (Q6, Q7, Q8). Dans le même temps, il existe une légère différence de température dans les lignes avec Q3 et Q4.

Si le flux de chaleur Q1 devient égal en composante thermique Q2 + Q3, la répartition de la pression thermique s'observe dans la relation suivante :

T1=T2, T4=T5,

alors que

T3=T1+T5/2.

Si le flux de chaleur Q1 devient égal à la somme de la chaleur de tous les autres flux Q2, Q3, Q4, dans cet état, les quatre pressions de température sont égalisées (T1=T2=T3=T4).

Système de séparation multicanal à quatre entrées/quatre sorties, assez souvent utilisé en pratique. Pour l'entretien des systèmes de chauffage privés, cette solution est tout à fait satisfaisante en termes de paramètres technologiques et de stabilisation du fonctionnement de la chaudière.

Dans cet état de fait sur les systèmes multicanaux (plus de quatre), on note les facteurs suivants qui ont un impact négatif sur le fonctionnement de l'appareil dans son ensemble :

• la convection naturelle à l'intérieur du séparateur hydraulique est réduite ;
• l'effet du mélange naturel de l'offre et du rendement est réduit ;
• l'efficacité globale du système tend vers zéro.

Il s'avère qu'un écart par rapport au schéma classique avec une augmentation du nombre de tuyaux de sortie élimine presque complètement les propriétés de fonctionnement qu'un tireur gyroscopique devrait avoir.

Séparateur hydraulique sans filtre

La conception de la flèche, qui exclut la présence des fonctions de séparateur d'air et de filtre à sédiments, s'écarte également quelque peu de la norme acceptée. Parallèlement, avec une telle conception, il est possible d'obtenir deux flux avec des vitesses différentes (circuits dynamiquement indépendants).

Une solution de conception non standard pour la fabrication de flèches hydrauliques. Il diffère des classiques par l’absence de fonctions de filtration ou d’évacuation de l’air. De plus, la répartition des flux de chaleur présente un modèle de transport perpendiculaire, ce qui permet d'obtenir un découplage de vitesse.

Par exemple, il existe un flux thermique du circuit chaudière et un flux thermique du circuit appareils de chauffage (radiateurs). Avec une conception non standard, où le sens d'écoulement est perpendiculaire, le débit du circuit secondaire avec appareils de chauffage augmente considérablement.

Au contraire, le mouvement le long du contour de la chaudière est plus lent. Il s’agit certes d’une vision purement théorique. Il est pratiquement nécessaire de tester dans des conditions spécifiques.

A quoi sert une flèche hydraulique ?

La nécessité d’utiliser la conception classique du séparateur hydraulique est évidente. De plus, sur les systèmes avec chaudières, la mise en place de cet élément devient une action obligatoire.

L'installation d'une vanne hydraulique dans le système desservi par la chaudière garantit des débits stables (débit de liquide de refroidissement). En conséquence, le risque de coup de bélier et les fluctuations de température.

Exemples de flèches hydrauliques dans une conception simple et classique basée sur des canalisations en plastique. Aujourd'hui, de telles structures peuvent être trouvées encore plus souvent que celles en métal. L'efficacité de fonctionnement est presque la même que celle des systèmes métalliques, mais le fait d'économiser sur l'appareil et la mise en œuvre dans le système

Pour tout ordinaire système de chauffage de l'eauréalisée sans séparateur hydraulique, la coupure d'une partie des conduites s'accompagne inévitablement d'une forte élévation de la température du circuit chaudière due au faible débit. En même temps, le flux de retour hautement refroidi a lieu.

Il existe un risque de formation de coups de bélier. De tels phénomènes entraînent une panne rapide de la chaudière et réduisent considérablement la durée de vie de l'équipement.

Dans la plupart des cas, les structures en plastique conviennent bien aux systèmes domestiques. Cette option d’application semble plus économique à installer.

De plus, l'utilisation de raccords permet d'installer systèmes de tuyaux en polymère et connecter des flèches hydrauliques en plastique sans soudure.Du point de vue de la maintenance, de telles solutions sont également les bienvenues, puisque le séparateur hydraulique installé sur les raccords peut être facilement retiré à tout moment.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Vidéo sur l'application pratique : quand il est nécessaire d'installer une flèche hydraulique et quand elle n'est pas nécessaire.

L'importance de la flèche hydraulique dans la répartition des flux de chaleur ne peut guère être surestimée. Il s’agit d’un équipement véritablement nécessaire qui doit être installé sur chaque système de chauffage et d’eau chaude individuel.

L'essentiel est de calculer, concevoir et fabriquer correctement l'appareil - un séparateur hydraulique. C'est un calcul précis qui vous permet d'obtenir une efficacité maximale de l'appareil.

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