Элеватор для системы отопления расчет. Элеватор что это такое. Элеваторный узел системы отопления: размеры

Отопительная система является одной из важнейших систем жизнеобеспечения дома. В каждом доме применяется определенная система отопления, но не каждый пользователь знает, что такое элеваторный узел отопления и как он работает, его назначение и те возможности, которые предоставляются с его применением.

Элеватор отопления с электроприводом

Принцип функционирования

Наилучшим примером, который покажет элеватор отопления принцип работы, будет многоэтажный дом. Именно в подвале многоэтажного дома среди всех элементов можно отыскать элеватор.

Первым делом, рассмотрим, какой в данном случае имеет элеваторный узел отопления чертеж. Здесь два трубопровода: подающий (именно по нему горячая вода идет к дому) и обратный (остывшая вода возвращается в котельную).

Схема элеваторного узла отопления

Из тепловой камеры вода попадает в подвал дома, на входе обязательно стоит запорная арматура. Обычно это задвижки, но иногда в тех системах, которые более продуманы, ставят шаровые краны из стали.

Как показывают стандарты, есть несколько тепловых режимов в котельных:

• 150/70 градусов;
• 130/70 градусов;
• 95(90)/70 градусов.

Когда вода нагреет до температуры не выше 95-ти градусов, тепло будет распределено по отопительной системе при помощи коллектора. А вот при температуре выше нормы – выше 95 градусов, все становится намного сложнее. Воду такой температуры нельзя подавать, поэтому она должна быть уменьшена. Именно в этом и состоит функция элеваторного узла отопления. Заметим также и то, что охлаждение воды таким образом – это самый простой и дешевый способ.

Назначение и характеристики

Элеватор отопления охлаждает перегретую воду до расчетной температуры, после этого подготовленная вода попадает в отопительные приборы, которые размещены в жилых помещениях. Охлаждение воды случается в тот момент, когда в элеваторе смешивается горячая вода из подающего трубопровода с остывшей из обратного.

Схема элеватора отопления наглядно показывает, что данный узел способствует увеличению эффективности работы всей отопительной системы здания. На него возложено сразу две функции – смесителя и циркуляционного насоса. Стоит такой узел недорого, ему не требуется электроэнергия. Но элеватор имеет и несколько недостатков:

• Перепад давления между трубопроводами прямого и обратного подавания должен быть на уровне 0,8-2 Бар.
• Нельзя регулировать выходной температурный режим.
• Должен быть точный расчет для каждого компонента элеватора.

Элеваторы широко применимы в коммунальном тепловом хозяйстве, так как они стабильны в работе тогда, когда в тепловых сетях изменяется тепловой и гидравлический режим. За элеватором отопления не требуется постоянно следить, все регулирование заключается в выборе правильного диаметра сопла.

Элеватор отопления состоит из трех элементов – струйного элеватора, сопла и камеры разрежения. Также есть и такое понятие, как обвязка элеватора. Здесь должна применяться необходимая запорная арматура, контрольные термометры и манометры.

На сегодняшний день можно встретить элеваторные узлы системы отопления, которые могут с электрическим приводом отрегулировать диаметр сопла. Так, появится возможность автоматически регулировать температуру носителя тепла.

Подбор элеватора отопления такого типа обусловлен тем, что здесь коэффициент смешения меняется от 2 до 5, в сравнении с обычными элеваторами без регулирования сопла, этот показатель остается неизменным. Так, в процессе применения элеваторов с регулируемым соплом можно немного снизить расходы на отопление.

Конструкция данного вида элеваторов имеет в своем составе регулирующий исполнительный механизм, обеспечивающий стабильность работы системы отопления при небольших расходах сетевой воды. В конусообразном сопле системы элеватора размещается регулирующая дроссельная игла и направляющее устройство, которое закручивает струю воды и играет роль кожуха дроссельной иглы.

Этот механизм имеет вращающийся от электропривода или вручную зубчатый валик. Он предназначен для перемещения дроссельной иглы в продольном направлении сопла, изменяет его эффективное сечение, после чего расход воды регулируется. Так, можно повысить расход сетевой воды от расчетного показателя на 10-20%, или уменьшить его практически до полного закрытия сопла. Уменьшение сечения сопла может привести к увеличению скорости потока сетевой воды и коэффициента смешения. Так температура воды снижается.

Неисправности элеваторов отопления

Схема элеваторного узла отопления неисправности может иметь такие, которые вызваны поломкой самого элеватора (засорение, увеличение диаметра сопла), засорением грязевиков, поломкой арматуры, нарушениями настройки регуляторов.

Поломка такого элемента, как устройство элеватора отопления, может быть замечена по тому, как появляются перепады температуры до и после элеватора. Если разница большая – то элеватор неисправен, если разница незначительная – то он может быть засорен или диаметр сопла увеличен. В любом случае, диагностика поломки и ее ликвидация должны быть произведены только специалистом!

Если сопло элеватора засоряется, то он снимается и прочищается. Если расчетный диаметр сопла увеличивается вследствие коррозии или своевольного сверления, то схема элеваторного узла отопления и отопительная система в целом – придет в состояние разбалансированности.

Приборы, которые установлены на нижних этажах, перегреются, а на верхних – недополучат тепло. Такая неисправность, которую претерпевает работа элеватора отопления, ликвидируется заменой на новое сопло с расчетным диаметром.

Засорение грязевика в таком устройстве, как элеватор в системе отопления, можно определить по тому, как увеличился перепад давления, контролируемого манометрами до и после грязевика. Такое засорение удаляется при помощи сброса грязи через краны спуска грязевика, которые размещены в его нижней части. Если так засор не удаляется, то грязевик разбирается и очищается изнутри.

Обеспечение жилых домов и общественных зданий теплом – одна из главнейших задач коммунальных служб городов и поселков. Современные системы теплоснабжения – эта сложные комплексы, включавшие поставщиков тепла (ТЭЦ или котельные), разветвлённую сеть магистральных трубопроводов , специальные распределительные теплопункты , от которых идут ответвления к конечным потребителям.

Однако, подающийся по трубам к зданиям теплоноситель не напрямую попадает во внутридомовую сеть и конечные точки теплообмена – радиаторы отопления. В любом доме имеется собственный тепловой узел, в котором производится соответствующая регулировка уровня давления и температуры воды. Здесь установлены специальные устройства, выполняющие эту задачу. В последнее время все чаще устанавливается современное электронное оборудование, которое позволяет в автоматическом режиме контролировать необходимые параметры и вносить соответствующие коррективы. Стоимость подобных комплексов – весьма высока, они напрямую зависят от стабильности электропитания, поэтому нередко эксплуатирующими жилой фонд организациямиотдается предпочтение старой проверенной схеме локальной регулировки температуры теплоносителя на входе в домовую сеть. И основным элементом подобной схемы является элеваторный узел системы отопления.

Цель настоящей статьи – дать понятие об устройстве и принципе работы самого элеватора, о его месте в системе и выполняемых им функциях. Кроме того, заинтересованные читатели получат урок по самостоятельному расчету этого узла.

Общие краткие сведения о системах теплоснабжения

Чтобы правильно понять важность элеваторного узла, наверное, необходимо для начала кратко рассмотреть, как же работают центральные системы теплоснабжения.

Источником тепловой энергии являются ТЭЦ или котельные, в которых осуществляется разогрев теплоносителя до нужной температуры за счёт использования того или иного вида топлива (уголь, нефтепродукты, природный газ и т.п .) Оттуда теплоноситель прокачивается по трубам к точкам потребления.

ТЭЦ или крупная котельная рассчитана на обеспечение теплом определенного района, порой – с очень немалой территорией. Системы трубопроводов получаются весьма протяжёнными и разветвленными . Как минимизировать потери тепла и равномерно распределить его по по требителям, так, чтобы, например, наиболее удаленные от ТЭЦ здания не испытывали недостаточности в нем ? Это достигается тщательной термоизоляцией тепловых магистралей и поддержанием в них определенного теплового режима.

На практике используется несколько теоретически рассчитанных и практически проверенных температурных режимов функционирования котельных, которые обеспечивают и передачу тепла на значительные расстояния без существенных потерь, и максимальную эффективность, и экономичность работы котельного оборудования. Так, к примеру, применяются режимы 150/70, 130/70, 95/70 (температура воды в магистрали подачи / температура в «обратке »). Выбор конкретного режима зависит от климатического пояса региона и от конкретного уровня текущей зимней температуры воздуха.

1 – Котельная или ТЭЦ.

2 – Потребители тепловой энергии.

3 – Магистраль подачи разогретого теплоносителя.

4 – Магистраль «обратки ».

5 и 6 – Ответвления от магистралей к зданиям – потребителям.

7 – внутридомовые тепловые распределительные узлы.

От магистралей подачи и «обратки » идут ответвления в каждое здание, подключенное к данной сети. Но вот здесь сразу возникают вопросы.

• Во-первых, разным объектам требуется различное количество тепла – не сравнить, к примеру, огромную жилую высотку и небольшое малоэтажное здание.
• Во-вторых, температура воды в магистрали не соответствует допустимым нормам для подачи непосредственно на теплообменные приборы. Как видно из приведенных режимов, температура очень часто даже превышает точку кипения, и вода поддерживается в жидком агрегатном состоянии только лишь за счет высокого давления и герметичности системы.

Использование столь критичных температур в отапливаемых помещениях – недопустимо. И дело не только в избыточности поступления тепловой энергии – это чрезвычайно опасно. Любое прикосновение к разогретым до такого уровня батареям вызовет сильный ожог тканей, а в случае даже небольшой разгерметизации теплоноситель мгновенно превращается в горячий пар, что может повлечь очень серьезные последствия.

Правильный выбор радиаторов отопления – чрезвычайно важен!

Не все радиаторы отопления одинаковы. Дело не только и не столько в материале изготовления и внешнем виде. Они могут значительно различаться своими эксплуатационными характеристиками, адаптацией к той или иной системе отопления.

Как правильно подойти к

Таким образом, на локальном тепловом узле дома необходимо снизить температуру и давление до расчетных эксплуатационных уровней, обеспечив при этом требуемый отбор тепла, достаточный для нужд отопления конкретного здания. Эту роль выполняет специальное теплотехническое оборудование. Как уже говорилось, это могут быть современные автоматизированные комплексы, но очень часто отдается предпочтение проверенной схеме элеваторного узла.

Если заглянуть на тепловой распределительный пункт зд ания (чаще всего они располагаются в подвале, в точке входа магистральных тепловых сетей), то можно увидеть узел, в котором явно видна перемычка между трубами подачи и «обратки ». Именно здесь и стоит сам элеватор, об устройстве и принципе работы будет рассказано ниже.

Как устроен и работает элеватор отопления

Внешне сам элеватор топления представляет собой чугунную или стальную конструкцию, снабженную тремя фланцами для врезки в систему.

Посмотрим на его строение внутри.

Перегретая вода из тепловой магистрали попадает во входной патрубок элеватора (поз. 1). Перемещаясь под давлением вперед , она проходит через узкое сопло (поз. 2). Резкое повышение скорости потока на выходе из сопла приводит к эффекту инжекции - в приемной камере (поз. 3) создается зона разряжения. В эту область пониженного давления по законам термодинамики и гидравлики буквально «засасывается» вода из патрубка (поз. 4), подключенного к трубе «обратки ». В результате в смесительной горловине элеватора (поз. 5) происходит перемешивание горячего и охлажденного потоков, вода получает необходимую для внутренней сети температуру, снижается давление до безопасного для теплообменных приборов уровня, а затем теплоноситель через диффузор (поз. 6) попадает в систему внутренней разводки.

Помимо понижения температуры, инжектор выполняет роль своеобразного насоса – он создае т т ребуемый напор воды, который необходим для обеспечения ее циркуляции во внутридомовой разводке, с преодолением гидравлического сопротивления системы.

Как видно, система чрезвычайно проста, но очень эффективна, что и обуславливает ее широкое применение даже в условиях конкуренции с современным высокотехнологичным оборудованием.

Безусловно, элеватор нуждается в определенной обвязке. Примерная схема элеваторного узла приведена на схеме:

Разогретая вода из тепловой магистрали поступает по трубе подачи (поз. 1), и возвращается в нее по трубе обратки (поз. 2). От магистральных труб внутридомовая система может отключаться с помощью задвижек (поз. 3). Вся сборка отдельных деталей и устройств осуществляется с применением фланцевых соединений (поз. 4 ).

Регулировочное оборудование весьма чувствительно к чистоте теплоносителя, поэтому на входе и выходе из системы монтируются фильтры грязевики (поз. 5), прямого или «косого» типа. В них оседают т вердые нерастворимые включения и грязь, попавшая в полость труб. Периодически проводится очистка грязевиков от собранных осадков.

Фильтры-«грязевики», прямого (снизу) и «косого» типа

На определенных участках узла установлены контрольно-измерительные приборы. Это манометры (поз. 6), позволяющие контролировать уровень давления жидкости в трубах. Если на входе давление может достигать 12 атмосфер, то уже на выходе из элеваторного узла оно значительно ниже, и зависит от этажности здания и количества точек теплообмена в нем .

Обязательно стоят термодатчики – термометры (поз. 7), контролирующие уровень температуры теплоносителя: на входе их централи – t ц , входе во внутридомовую систему – t с , на «обратках » системы и централи – t ос и t оц .

Далее, установлен сам элеватор (поз. 8). Правила его монтажа требуют обязательного наличия прямого участка трубопровода не менее 250 мм. Одним, входным патрубком он через фланец соединен к подающей трубе из централи, противоположным – к трубе внутридомовой разводки (поз. 11). Нижний патрубок с фланцем подключен через перемычку (поз. 9) к трубе «отбратки » (поз. 12).

Для проведения профилактических или аварийно-ремонтных работ предусматриваются задвижки (поз. 10), полностью отключающие элеваторный узел от внутридомовой сети. На схеме не показаны, но на практике обязательно присутствуют специальные элементы для дренирования – слива воды из внутридомовой системы при возникновении такой необходимости.

Безусловно, схема дана в очень упрощенном виде, но она в полной мере отражает базовое устройство элеваторного узла. Широкими стрелками показаны направления потоков теплоносителя с разными уровнями температур.

Бесспорными преимуществами использования элеваторного узла для регулировки температуры и давления теплоносителя являются:

• Простота конструкции при безотказности в эксплуатации.
• Невысокая стоимость комплектующих и их монтажа.
• Полная энергонезависимость подобного оборудования.
• Использование элеваторных узлов и приборов учета тепла позволяют достичь экономии в расходе потребленного теплоносителя до 30%.

Есть, конечно, и весьма значимые недостатки:

• Каждой системе требуется индивидуальный расчет для подбора требуемого элеватора.
• Необходимость обязательного перепада давления на входе и выходе.
• Невозможность точных плавных регулировок при текущем изменении параметров системы.

Последний недостаток – достаточно условен, так как на практике часто применяются элеваторы, в которых предусмотрена возможность изменения его рабочих характеристик.

Для этого в приемной камере с соплом (поз. 1) установлена специальная игла – конусовидный стержень (поз. 2), который уменьшает сечение сопла. Этот стержень в блоке кинематики (поз . 3) через реечную зубчатую передачу (поз . 4 — 5) связан с регулировочным валом (поз . 6). Вращение вала вызывает перемещение конуса в полости сопла, увеличивая или уменьшая просвет для прохода жидкости. Соответственно, меняются и рабочие параметры всего элеваторного узла.

В зависимости от уровня автоматизации системы, могут применяться различные типы регулируемых элеваторов.

Так, передача вращения может осуществляться вручную – ответственный специалист отслеживает показания контрольно-измерительных приборов и вносит коррективы в работу системы, ориентируясь на на несенную около маховика (рукоятки) шкалу.

Другой вариант – когда элеваторный узел завязан на электронную систему контроля и управления. Показания снимаются в автоматическом режиме, блок управления вырабатывают сигналы для передачи их на сервоприводы, через которых вращение передается на кинематический механизм регулируемого элеватора.

Что нужно знать о теплоносителях?

В системах отопления, особенно — в автономных, в качестве теплоносителя может использоваться не только вода.

Какими качествами должен обладать , и как правильно его выбрать — в специальной публикации портала.

Расчет и подбор элеватора системы отопления

Как уже говорилось, для каждого здания требуется определенное количеств тепловой энергии. Это означает что необходим определенный расчёт элеватора, исходя из заданных условий эксплуатации системы.

К исходным данным можно отнести:

1. Значения температуры:

— на входе их тепловой централи;

— в «обратке» тепловой централи;

— рабочее значение для внутридомовой системы отопления;

— в обратной трубе системы.

1. Общее количество тепла, потребное для отопления конкретного дома.
2. Параметры, характеризующие особенности внутридомовой разводки отопления.

Порядок расчета элеватора установлен специальным документом – «Сводом правил по проектированию Минстроя РФ», СП 41-101-95, касающимся именно проектирования тепловых пунктов. В этом нормативном руководстве приведены формулы расчета , но они – достаточно «тяжеловесные», и приводить их в статье – нет особой необходимости.

Те читатели, которых мало интересуют вопросы расчета , могут смело пропустить этот раздел статьи. А тем, кто желает самостоятельно рассчитать элеваторный узел, можно порекомендовать потратить 10 ÷ 15 минут времени, чтобы создать собственный калькулятор, основанный на формулах СП, позволяющий проводить точные подсчеты буквально за считаные секунды.

Создание калькулятора для расчета

Для работы потребуется обычное приложение Excel, которое есть, наверное, у каждого пользователя – оно входит в базовый пакет программ MicrosoftOffice. Составление калькулятора не представит особого труда даже для тех пользователей, которые никогда не сталкивались с вопросами элементарного программирования.

Рассмотрим пошагово:

(если часть текста в таблице выходит за рамки, то внизу есть «движок» для горизонтальной прокрутки)

Иллюстрация	Краткое описание выполняемой операции
	Откройте новый файл (книгу) в приложении Excel пакета Microsoft Office. В ячейке А1 наберите текст «Калькулятор для расчета элеватора системы отопления». Ниже, в ячейке А2 набираем «Исходные данные». Надписи можно "поднять", изменяя жирность, размер или цвет шрифта.
	Ниже расположатся строки с ячейками для ввода исходных данных, на основании которых и будет проводиться расчет элеватора. Заполняем текстом ячейки с А3 по А7 : А3 – «Температура теплоносителя, градусы С:» А4 – «в подающей трубе тепловой централи» А5 – «в обратке тепловой централи» А6 – «необходимая для внутридомовой системы отопления» А7 – «в обратке системы отопления»
	Для наглядности можно пропустить строку, а ниже, в ячейку А9 вносим текст «Необходимое количество тепла для системы отопления, кВт»
	Пропускаем еще строку, и в ячейку А11 впечатываем «Коэффициент сопротивления системы отопления дома, м». Чтобы текст из столбца А не находил на столбец В , куда будут в дальнейшем вноситься данные, столбец А можно раздвинуть на необходимую ширину (показано стрелкой).
	Область ввода данных, от А2-В2 до А11-В11 можно выделить и сделать заливку цветом. Так она будет отличаться от другой области, где будут выдаваться результаты вычислений.
	Пропускаем еще одну строку и вводим в ячейку А13 «Результаты расчета:» Можно выделить текст другим цветом.
	Далее, начинается самый ответственный этап. Помимо ввода текста в ячейки столбца А , в рядом стоящие ячейки столбца В вписываются формулы, в соответствии с которыми и будут проводиться расчеты. Формулы следует переносить в точности, как это будет указано, безо всяких лишних пробелов. Важно: формула вводится в русской раскладке клавиатуры, за исключением имен ячеек – они вводятся исключительно в латинской раскладке. Для того, чтобы не ошибиться с этим, в приведенных примерах формул имена ячеек будут выделены жирным шрифтом. Итак, в ячейке А14 набираем текст «Температурный перепад тепловой централи, градусов С». в ячейку В14 вносим следующее выражение =(B4 -B5 ) И осуществлять ввод, и контролировать его правильность удобнее в строке формул (зеленая стрелка). Пусть вас не смущает то, что в ячейке В14 сразу появилось какое-то значение (в данном случае «0», синяя стрелка), просто программа сразу отрабатывает формулу, опираясь пока на пустые ячейки ввода.
	Заполняем следующую строку. В ячейке А15 – текст «Температурный перепад системы отопления, градусов С», а в ячейке В15 – формула =(B6 -B7 )
	Следующая строка. В ячейке А16 – текст: «Необходимая производительность системы отопления, куб.м/час». Ячейка В16 должна содержать следующую формулу: =(3600*B9 )/(4,19*970*B14 ) Появится сообщение об ошибке, «деление на ноль» - не обращаем внимания, это просто оттого, что не внесены исходные данные.
	Идем ниже. В ячейке А17 – текст: «Коэффициент смешения элеватора». Рядом, в ячейке В17 – формула: =(B4 -B6 )/(B6 -B7 )
	Далее, ячейка А18 – «Минимальный напор теплоносителя перед элеватором, м». Формула в ячейке В18 : =1,4*B11 *(СТЕПЕНЬ((1+B17 );2)) Не сбейтесь с количеством скобок – это важно
	Следующая строка. В ячейке А19 текст: «Диаметр горловины элеватора, мм». Формула в ячейке В18 следующая: =8,5*СТЕПЕНЬ((СТЕПЕНЬ(B16 ;2)*СТЕПЕНЬ(1+B17 ;2))/B11 ;0,25)
	И последняя строка расчётов. В ячейке А20 вводится текст «Диаметр сопла элеватора, мм». В ячейке В20 – формула: =9,6*СТЕПЕНЬ(СТЕПЕНЬ(B16 ;2)/B18 ;0,25)
	По сути, калькулятор готов. Можно только его несколько «модернизировать, чтобы он был удобнее в работе, и не было риска случайно удалить формулу. Для начала, выделим область от А13-В13 до А20-В20 , и зальем ее другим цветом. Кнопка заливки показана стрелкой.
	Теперь выделяем общую область с А2-В2 по А20-В20 . В выпадающем меню «границы» (показано стрелкой) выбираем пункт «все границы» . Наша таблица получает стройное обрамление линиями.
	Теперь нужно сделать так, чтобы значения вручную можно было ввести только лишь в те ячейки, которые для этого предназначены (чтобы не стереть или не нарушить случайно формулы). Выделяем диапазон ячеек от В4 до В11 (красные стрелки). Заходим в меню «формат» (зеленая стрелка) и выбираем пункт «формат ячеек» (синяя стрелка).
	В открывшемся окне выбираем последнюю вкладку – «защита» и в окошке «защищаемая ячейка» убираем галочку.
	Теперь вновь идем в меню «формат» , и выбираем в нем пункт «защитить лист» .
	Появится небольшое окошко, в котором останется всего лишь нажать кнопку «ОК» . Предложение ввести пароль просто игнорируем – в нашем документе такая степень защиты не нужна. Теперь можно быть уверенным, что никакого сбоя не будет – для изменения открыты только лишь ячейки в столбце В в области ввода значений. При попытке внести хоть что-нибудь в любые другие ячейки появится окно с предупреждением о невозможности такой операции.
	Калькулятор готов. Осталось лишь сохранить файл. – и он всегда будет готов к проведению расчета.

Провести подсчет в созданном приложении – не составляет никакого труда. Достаточно лишь заполнить известными значениями область ввода – дальше программа все рассчитает в автоматическом режиме.

• Температуру подачи и «обратки» в тепловой централи можно узнать в ближайшем к дому теплопункте (котельной).
• Требуемая температура теплоносителя во внутридомовой системе в большей мере зависит от того, какие теплообменные приборы установлены в квартирах.
• Температура в трубе «обратки» системы чаще всего принимается равной аналогичному показателю в централи.
• Потребность дома в общем притоке тепловой энергии зависит от количества квартир, точек теплообмена (радиаторов), особенностей здания – степени его утепленности , объема помещений, количества общих теплопотерь и т.п . Обычно эти данные рассчитываются заблаговременно еще на стадии проектирования дома или при проведении реконструкции системы его отопления.
• Коэффициент сопротивления внутреннего контура отопления дома рассчитывается по отдельным формулам, с учетом особенностей системы. Однако, не будет большой ошибкой взять и усредненные значения, приведенные в таблице ниже:

Проведение расчетов и подбор нужной модели элеватора

Попробуем калькулятор в действии.

Допустим, что температура в подающей трубе тепловой централи – 135, а в обратной – 70 °С . Планируется поддерживать в системе отопления дома температуру в 85 ° С , на выходе – 70 °С . Для качественного обогрева всех помещений необходима тепловая мощность в 80 кВт. По таблице определено, что коэффициент сопротивления равен «1».

Подставляем эти значения в соответствующие строки калькулятора, и сразу же получаем необходимые результаты:

В итоге имеем данные для подбора нужной модели элеватора и условия для его корректной работы. Так, получена требуемая производительность системы – количество теплоносителя, прокачиваемого в единицу времени, минимальный напор водяного столба. И самые основные величины – это диаметры сопла элеватора и его горловины (смесительной камеры).

Диаметр сопла принято округлять до сотых долей миллиметра в меньшую сторону (в данном случае – 4,4 мм). Минимальное значение диаметра должно быть 3 мм – в противном случае сопло просто будет быстро забиваться.

Калькулятор позволяет и «поиграть» значениями, то есть посмотреть, как они будут изменяться при изменении исходных параметров. Например, если температура в теплоцентрали понижена, скажем, до 110 градусов, то это повлечет и другие параметры узла.

Как видно, диаметр сопла элеватора уже составляет 7,2 мм.

Это дает возможность выбора устройства с наиболее приемлемыми параметрами, с определенным диапазоном регулировок, или же комплекта сменных сопел для конкретной модели.

Имея рассчитанные данные, уже можно обратиться к таблицам предприятий-изготовителей подобного оборудования для выбора требуемого варианта исполнения.

Обычно в этих таблицах, помимо рассчитанных величин, приводятся и другие параметры изделия – его габариты, размеры фланцев, масса и пр .

Для примера – водоструйные стальные элеваторы серии 40с10бк :

Фланцы: 1 – на входе, 1— 1 – на врезке трубы из «обратки» , 1— 2 – на выходе.

2 – входной патрубок.

3 – съемное сопло.

4 – приемная камера.

5 – смесительная горловина.

7 – диффузор.

Основные параметры сведены в таблицу – для удобства выбора:

При этом производитель допускает самостоятельную замену сопла с нужным диаметром в определенном диапазоне:

Подобрать требуемую модель, имея на руках результаты расчета – не представит особого труда.

При монтаже элеватора или при проведении профилактических работ следует обязательно учитывать, что от правильности установки и целостности деталей напрямую зависит эффективность работы узла.

Так, конус сопла (стакан) должен быть установлен строго соосно с камерой смешения (горловиной ). Сам стакан в посадочное гнездо элеватора должен входить свободно, чтобы была возможность его извлечения для ревизии или замены.

При проведении ревизий следует обращать особое внимание на состояние поверхностей отделов элеватора. Даже наличие фильтров не исключает абразивного воздействия жидкости, плюс к этому никуда не деться от эрозийных процессов и коррозии. Сам рабочий конус должен иметь отполированную внутреннюю поверхность, ровные, неизношенные края сопла. При необходимости производится его замена на новую деталь.

Несоблюдение таких требований влечет снижение КПД узла и падение давления, необходимого для циркуляции теплоносителя во внутридомовой разводке отопления. Кроме того, износ сопла, его загрязнение или слишком большой диаметр (существенно выше расчётного), приведут к появлению сильных гидравлических шумов, которые по трубам отопления будут передаваться в жилые помещения здания.

Конечно, система отопления дома с простейшим элеваторным узлом – далеко не образец совершенства. Она весьма тяжело поддается регулировке, которая требует разборки узла и замены инжекторного сопла. Поэтому оптимальным вариантом видится, все же, модернизация с установкой регулируемых элеваторов, позволяющих изменять параметры смешения теплоносителя в определенном диапазоне.

А как регулировать температуру в квартире?

Температура теплоносителя во внутридомовой сети может быть избыточна для отдельно взятой квартиры, например, если в ней используются «теплые полы». Значит, потребуется установка собственного оборудования, которое поможет поддерживать степень нагрева на нужном уровне.

Варианты, как – в специальной статье нашего портала.

И напоследок – видео с компьютерной визуализацией устройства и принципа действия элеватора отопления:

Видео: устройство и работа элеватора отопления

Для жилых зданий температура теплоносителя, поступающего в нагревательные приборы по санитарным нормам не должна превышать 95°С, а в магистралях тепловых сетей может подаваться перегретая вода температурой 130-150°С. Следовательно необходимо понижение температуры теплоносителя до требуемой величины. Достигается это с помощью элеватора , установленного в узле управления системой отопления здания. Принцип действия элеватора заключается в следующем: перегретая вода из подающей магистрали поступает в конусное съемное сопло, где скорость движения воды резко возрастает, в результате чего струя воды выходящая из сопла в камеру смешивания, подсасывает охлажденную воду из обратного трубопровода через перемычку в о внутреннюю полость элеватора. При этом в элеваторе происходит смешение перегретой и охлажденной воды, поступающей из системы отопления. Таким образом, вода требуемой температуры поступает в нагревательные приборы системы отопления. Что бы защитить элеватор от попадания крупных частиц в конус, что может частично или полностью прекратить его работу, перед элеватором обязательно устанавливают грязевик.

Широкое распространение элеваторов вызвано их постоянной устойчивой работой при изменении теплового и гидравлического режима в тепловых сетях. Так же элеваторы не требуют постоянного наблюдения, а регулировка его производительности заключается лишь в выборе правильного диаметра сопла. Подбор размеров и диаметров труб элеваторного узла, а так же выбор диаметра сопла должен осуществляться только в проектном бюро, имеющем соответствующую компетенцию.

Схема элеваторного узла

1 - подющий теплопровод; 2 - обратный теплопровод; 3 - задвижки; 4 - водомер; 5 - грязевики; 6 - манометры; 7 - термометры; 8 - элеватор; 9 - нагревательные приборы системы отопления.

Рассмотрим подробнее принцип действия элеватора:

1 - сопло; 2 - камера всасывания; 3 - камера смешения; 4 - диффузор.

Сетевая вода поступает в суживающееся сопло и на выходе приобретает значительную скорость, благодаря срабатыванию перепада давления в сопле от Р 1 до Р 0 . В результате давление в камере всасывания становится ниже Р 2 , и рабочая струя захватывает пассивные массы окружающей воды, передавая им часть своей энергии. Таким образом, происходит подсос воды из обратной линии. В камере смешения скорость потока выравнивается с некоторым возрастанием давления к концу камеры (примем это давление условно постоянным ввиду незначительности его повышения). В диффузоре поток тормозится, скорость снижается, а давление возрастает до Р 3 .

Основной характеристикой элеватора является коэффициент смешения (инжекции) - отношение количества инжектируемой воды G 2 к количеству воды, поступающей из тепловой сети G 1 :

U = G 2 / G 1 .

Чаще применяется другое соотношение, выводимое из уравнения теплового баланса элеватора:

G 1 c 1 t 1 + G 2 c 2 t 2 = G 3 c 3 t 3 .

При условии, что G 3 = G 2 + G 1 ,

U = (t 1 - t 3)/(t 3 - t 2).

Если тепловая сеть работает по графику 150 - 70 0 С, а система отопления по графику 95 - 70 0 С, то коэффициент смешения элеватора должен быть

U = (150 - 95)/(95 - 70) = 2,2.

Это означает, что на каждую единицу массы высокотемпературной сетевой воды должно приходиться при смешении 2,2 массы охлажденной обратной воды после системы отопления.

Схемы с элеватором уже не отвечают возросшим условиям надежности, качества и повышения экономичности систем теплоснабжения в целом. Кроме того, ограничивается возможность автоматического регулирования систем отопления.

Если для надежной работы элеватора перепад давлений между подающей и обратной линиями на абонентском вводе недостаточен, то применяют смесительные насосы. Они снизят температуру воды, подаваемой в систему отопления, и обеспечат циркуляцию.

Содержание раздела

Широкое применение элеваторов конструкции ВТИ - Теплосеть Мосэнерго в тепловых сетях вызвано тем, что, обеспечивая устойчивое постоянство коэффициента смешения при изменениях теплового и гидравлического режима в тепловой сети, элеватор компактен и дешев. Он не имеет движущихся частей, не требует постоянного наблюдения и ремонта. Наладка элеватора сводится к изменению выходного отверстия сопла, замена которого несложна.

Методика расчета элеваторов была разработана в 1935 г. Подробные испытания элеваторов с цилиндрической камерой смешения были выполнены в ВТИ Р. П. Сазоновым в 1958-1959 гг.

На основе этих испытаний ВТИ совместно с Теплосетью Мосэнерго при участии завода-изготовителя разработана конструкция стального элеватора (рис. 4.7.1). Основные размеры этих элеваторов приведены в табл. 4.7.1.

Стандартизация элеваторов проведена в основном по определяющему размеру - диаметру горловины элеватора (камеры смешения). Предусмотрена возможность замены элеватора на ближайший размер без переварки присоединительных трубопроводов - для этого соседние номера элеваторов имеют одинаковые присоединительные размеры. В целях экономии металла сопло разделено на две части - постоянную и сменную .

Конструкция сопла элеватора, в котором сменной частью является короткий насадок, ввинчиваемый на резьбе, приведена на рис. 4.7.2. Размеры сопла - в табл. 4.7.2.

Точная центровка сопла по оси элеватора обеспечивается токарной обработкой всех деталей элеватора. Сварка должна производиться в кондукторе. Специальный фасонный фланец зажимает сопло элеватора, что предотвращает переток сетевой воды в обход сопла. Обычно перед элеватором устанавливается короткий патрубок с фасонным фланцем для возможности легкой замены сменного сопла. Конструкция элеватора рассчитана на избыточное давление 1 МПа. По тому же принципу и размерам спроектирован и выпускается чугунный элеватор в г. С.-Петербурге. Размеры проточной части и сопла чугунного элеватора идентичны размерам стального элеватора.

Рис.4.7.1. Стальной элеватор конструкции ВТИ – Теплосеть Мосэнерго:

1 – сопло; 2 – приемная камера; 3 – смесительная камера; 4 - диффузор

Рис.4.7.2. Сопло элеватора

Таблица 4.7.1. Основные размеры элеватора конструкции ВТИ – Теплосеть Мосэнерго, мм

Таблица 4.7.2. Размеры сопла элеватора ВТИ – Теплосеть Мосэнерго, мм

Размеры типовых водоструйных элеваторов подбираются по сопротивлению местной отопительной системы S и коэффициенту смешения u .

Диаметр камеры смешения, м,

\(d=\mathrm{1,}\text{13}\sqrt{\frac{\text{595}-\text{430}{\left(\frac{u}{u+1}\right)}^{2}}{S}}\), (4.7.1)

Где S - сопротивление местной отопительной системы, Па×с 2 /м 6 .

Для предварительных расчетов при обычных значениях u = 1 – 3 можно пользоваться упрощенной формулой

\(d=5/\sqrt{S}\).

По найденному значению d , м, выбирают ближайший типовой размер элеватора. Диаметр сопла элеватора, м,

d 1 =d /\(\sqrt{(\mathrm{0,}\text{00062}{d}^{4}+\mathrm{0,6})+(1+u{)}^{2}-\mathrm{0,}\text{44}{u}^{2}}\text{.}\) (4.7.2)

Перепад давлений в рабочем сопле элеватора, Па,

\({\mathit{\Delta p}}_{м\text{.}с}={G}_{р}{v}_{р}/({\mathrm{2\phi }}_{1}^{2}{f}_{1}^{2})\), (4.7.3)

где G р - расход рабочей воды, кг/с; v р - удельный объем воды, м 3 /кг; j 1 - коэффициент скорости рабочего сопла, обычно принимается равным 0,95; f 1 - сечение сопла, м 2 .

Перепад давлений, создаваемый элеватором, Па,

\({\mathit{\Delta p}}_{м\text{.}с}={\text{SG}}_{р}(1+u{)}^{2}{v}_{м\text{.}с}^{2}\), (4.7.4)

где S - сопротивление местной отопительной системы, Па×с 2 /м 6 ; v м.с -удельный объем воды в местной системе, м 3 /кг.

Уравнение характеристики водоструйных элеваторов с цилиндрической камерой смешения имеет вид

\(\frac{{\mathit{\Delta p}}_{3}}{{\mathit{\Delta p}}_{1}}={\phi }_{1}^{2}\frac{{f}_{1}}{{f}_{3}}\left({\mathrm{2\phi }}_{2}+\left({\mathrm{2\phi }}_{2}-\frac{1}{{\phi }_{4}^{2}}\right)\times \frac{{f}_{1}}{{f}_{\mathit{н2}}}{u}^{2}-(2-{\phi }_{3}^{2}\left)\frac{{f}_{1}}{{f}_{3}}\right(1+u{)}^{2}\right)\), (4.7.5)

Где – p 1 = p 1 – p 2 ; p 1 – давление сетевой воды перед соплом; p 2 – давление инжектируемой воды; p 3 = p 3 – p 2 ; p 3 – давление воды на выходе из диффузора элеватора; j 1 , j 2 , j 3 , j 4 - коэффициенты скорости соответственно рабочего сопла, камеры смешения, диффузора, входного участка камеры смешения (при хорошем выполнении и тщательной сборке рекомендуется принимать j 1 = =0,95; j 2 = 0,975; j 3 = 0,9; j 4 = 0,925); f 1 и f 3 - площади сечений рабочего сопла и цилиндрической камеры смешения; f н2 - площадь сечения инжектируемого потока при входе в цилиндрическую камеру смешения (f н2 = f з - f 1).

Для местного количественного регулирования отопительной нагрузки применяются элеваторы с регулируемым выходным сечением рабочего сопла (см. рис. 4.1.6). При снижении отопительной нагрузки регулирующая игла вдвигается в сопло, что приводит к уменьшению выходного сечения сопла f 1 . В результате уменьшается расход сетевой воды G р, но возрастает коэффициент инжекции u , поэтому расход воды через отопительную систему G с = G р (1 +u ) уменьшается медленнее, чем расход сетевой воды через сопло. Характеристика элеватора с регулируемым сечением сопла рассчитывается по (4.7.5).

Установка регулирующей иглы вызывает снижение коэффициентов скорости сопла и входного участка камеры смешения . В пределах изменения \({\stackrel{\bar }{\stackrel{\bar }{f}}}_{1}\) от 1 до 0,2 коэффициент скорости сопла

j 1 = 0,7 + 0,2\({\stackrel{\bar }{\stackrel{\bar }{f}}}_{1}\), (4.7.6)

Где \({\stackrel{\bar }{\stackrel{\bar }{f}}}_{1}\) - отношение рабочей выходной площади сечения сопла (при введенной в него регулирующей игле) к площади сечения сопла без иглы. Коэффициент скорости входного участка камеры смешения j 4 = 0,9.

Схема установки элеваторов показана на рис. 4.7.3.

Рис. 4.7.3. Схема установки элеватора

1 - манометр; 2 - термометр; 3 - обратный клапан; 4 - регулятор расхода; 5 - элеватор; 6 - клапан подпора; 7 - водомер; 8 - грязевик

Водоструйные элеваторы применяют для систем отопления с потерями давления в них не более 15 кПа. Одним элеватором можно обслуживать группу зданий при суммарном расходе тепла до 350 кВт, причем потери давления в трубопроводах отдельных зданий не должны превышать 10 кПа. Коэффициент полезного дейcтвия элеватора низкий (до 25%), поэтому давление в тепловой сети перед элеватором должно быть больше давления, расходуемого в местной системе отопления, в 5-10 раз.

Размеры элеватора можно подбирать, пользуясь номограммой, приведенной на рис. 4.7.4.

Определяют количество циркулирующей в местной системе смешанной воды по формуле

\({G}_{3}=\frac{\mathrm{3,6}{Q}_{3}}{\mathrm{4,}\text{187}\left({t}_{3}-{t}_{2}\right)}\) , (4.7.7)

где Q 3 - расход тепла в местной системе, Вт; t 3 - температура воды в подающем трубопроводе внутренней системы. ° С; t 2 - температура воды в обратном трубопроводе внутренней системы и тепловой сети, ° С.

Находят коэффициент смешения элеватора

\(q=\frac{{t}_{1}-{t}_{3}}{\left({t}_{3}-{t}_{2}\right)}\), (4.7.8)

где t 1 - температура в подающем трубопроводе тепловой сети.

Приведенный расход воды G пр, т/ч, подсчитывают по формуле

\({G}_{\text{пр}}=\frac{{G}_{3}}{\text{10}\sqrt{{\mathit{\Delta p}}_{3}}}\), (4.7.9)

где [] - гидравлическое сопротивление местной системы отопления, Па.

Рис. 4.7.4. Номограмма для подбора элеватора

(G пр -приведенный расход воды, d с - диаметр сопла)

Примеры пользования номограммой. При G пр = 10 т/ч и q = 2,53 находим элеватор № 3 с d с = 8,5 мм; При G пр = 3,65 т/ч и q = 1,61 находим элеватор № 1 с d с = 6,7 мм.

По номограмме на рис. 4.7.4 находим по G пр и q номер элеватора и диаметр сопла d с.

В дополнение к центральному регулированию параметров теплоносителя в тепловой сети при использовании элеваторов предусматривается установка регуляторов давления «до себя» и «после себя» в абонентских вводах местных систем.

В этой статье нам предстоит выяснить, что такое элеватор в системе отопления и как он устроен. Помимо функций, мы изучим режимы работы элеваторного узла и способы его регулировки. Итак, в путь.

Что это такое

Функции

Говоря простыми словами, элеваторные узлы отопления — это своеобразные буферы между теплотрассой и домовыми инженерными системами.

Они совмещают несколько функций:

• Преобразуют перепад давлений между нитками трассы (3-4 атмосферы) в необходимые для работы отопительного контура 0,2.
• Служат для запуска или остановки систем отопления и горячего водоснабжения.
• Позволяют переключаться между разными режимами работы системы ГВС.

Уточним: температура воды в кранах не должна превышать 90-95 градусов.
Летом, когда температура воды в подаче трассы не превышает 50-55 С, ГВС запитывается именно с этой нитки.
В пик холодов горячее водоснабжение приходится переключать на обратный трубопровод.

Элементы

Простейшая схема элеваторного узла отопления включает:

1. Пару входных задвижек на подающей и обратной нитках. Подача всегда расположена выше обратки.
2. Пару домовых задвижек, отсекающих элеваторный узел от системы отопления.
3. Грязевики на подаче и, реже, на обратке.

На фото — грязевик, предотвращающий попадание песка и окалины в отопительный контур.

1. Сбросники в контуре отопления, позволяющие полностью осушить его или перепустить систему на сброс, выгнав из нее при запуске существенную часть воздуха. Сбросы считается хорошим тоном выводить в канализацию.
2. Контрольные вентиля, позволяющие замерить температуры и давления подачи, обратки и смеси.
3. Наконец, собственно водоструйный элеватор — снабженный с соплом внутри.

Как работает элеваторная система отопления? В основе принципа ее работы лежит закон Бернулли, утверждающий, что статическое давление в потоке обратно пропорционально его скорости.

Более горячая и находящаяся под более высоким давлением вода из подающего трубопровода впрыскивается через сопло в раструб элеватора и создает там, как ни парадоксально это звучит, зону разрежения, вовлекающую через подсос часть воды из обратного трубопровода в повторный цикл циркуляции.

Тем самым обеспечиваются:

• Большой расход теплоносителя через контур при минимальном его расходе из трассы.
• Выравнивание температур ближних к элеватору и дальних от него отопительных приборов.

Как распределяются давления, измеренные во время отопительного сезона? Приведем типичные параметры.

Температуры в трассе и после элеватора подчиняются так называемому температурному графику, определяющим фактором в котором является уличная температура. Максимальное значение для подающей нитки трассы — 150 градусов: при дальнейшем нагреве вода закипит, несмотря на избыточное давление. Максимальная температура смеси — 95 С для двухтрубных и 105 для однотрубных систем.

Помимо перечисленных элементов, элеватор системы отопления может включать врезки горячего водоснабжения.

Возможны две их основных конфигурации.

1. В домах, построенных до конца 70-х годов, ГВС запитано через одну врезку в подачу и одну — в обратку.
2. В более новых домах присутствует по две врезки на каждой нитке. На между врезками ставится подпорная шайба с диаметром на 1-2 мм больше, чем диаметр сопла. Она обеспечивает перепад, достаточный для того, чтобы при включении ГВС по схемам «из подачи в подачу» и «из обратки в обратку» через спаренные стояки и полотенцесушители непрерывно циркулировала вода.

Зоны ответственности

Что такое элеваторный узел отопления — мы худо-бедно разобрались.

А кто за него отвечает?

• Участок трассы внутри дома до фланцев входных задвижек — зона ответственности транспортирующей тепло организации (тепловых сетей).
• Все, что после входных задвижек, и сами задвижки — зона ответственности жилищной организации.

Однако: подбор элеватора отопления по номеру (типоразмеру), расчет диаметра сопла и подпорных шайб выполняются теплосетями.
Жилищники лишь обеспечивают монтаж и демонтаж.

Контроль

Контролирующая организация — опять-таки теплосети.

Что именно они контролируют?

• Несколько раз в течение зимы проводятся контрольные замеры температур и давлений подачи, обратки и смеси . При отклонениях от температурного графика расчет элеватора отопления проводится заново с расточкой или уменьшением диаметра сопла. Разумеется, этого не стоит делать в пик холодов: при -40 на улице подъездное отопление может прихватить льдом уже через час после остановки циркуляции.
• В рамках подготовки к отопительному сезону проверяется состояние запорной арматуры . Проверка предельно проста: все задвижки в узле перекрываются, после чего открывается любой контрольный вентиль. Если вода из него поступает — нужно искать неисправность; кроме того, в любом положении задвижек у них не должно быть течей по сальникам.
• Наконец, в конце отопительного сезона элеваторы в системе отопления наряду с самой системой проходят испытания на температуру . Теплоноситель при отключенной подаче ГВС разогревается до максимальных значений.

Управление

Приведем порядок выполнения некоторых операций, связанных с работой элеватора.

Запуск отопления

Если система заполнена, достаточно лишь открыть домовые задвижки — и циркуляция начнется.

Несколько сложнее инструкция по запуску сброшенной системы.

1. Открывается сброс на обратном трубопроводе и закрывается сброс на подаче.
2. Медленно (во избежание гидроудара) открывается верхняя домовая задвижка.
3. После того, как в сброс пойдет чистая, без воздуха, вода, он закрывается, после чего открывается нижняя домовая задвижка.

Полезно: если на стояках стоят современные шаровые вентиля, направление работы контура на сброс не имеет значения.
А вот у винтовых быстрым противотоком может оторвать клапана, после чего слесарю предстоит долгий и мучительный поиск причин остановки циркуляции в стояках.

Работа без сопла

При катастрофически низкой температуре обратки в пик холодов практикуется работа элеватора без сопла. В систему поступает теплоноситель из трассы, а не смесь. Подсос глушится стальным блином.

Регулировка перепада

При завышенной обратке и невозможности оперативной замены сопла практикуется регулировка перепада задвижкой.

Как выполнить ее своими руками?

1. Замеряется давление подачи, после чего манометр ставится на обратку.
2. Входная задвижка на обратке полностью закрывается и постепенно открывается с контролем давления по манометру. Если просто прикрыть задвижку — ее щечки могут не полностью опуститься по штоку и соскользнуть вниз позже. Цена неправильного порядка действий — гарантированно размороженное подъездное отопление.

За один раз следует убирать не более 0,2 атмосфер перепада. Повторный замер температуры обратки проводится через сутки, когда все значения стабилизируются.

Заключение

Надеемся, что наш материал поможет читателю разобраться в схеме работы и порядке регулировки элеваторного узла. Как обычно, дополнительную информацию его вниманию предложит прикрепленное видео. Успехов!