Безусловно, отопление является важнейшей системой жизнеобеспечения в любом доме. Его можно встретить в любых постройках, которые получают центральное теплоснабжение. В такой системе очень важными механизмами являются элеваторные узлы отопления.
Из каких частей они состоят, как функционируют и вообще, что такое элеваторный узел отопления в этой статье мы и будем рассматривать.
Элеватор что это такое
Чтобы понять и разобраться, что собой представляет этот элемент, лучше всего спуститься в подвал здания и посмотреть воочию. Но если у вас нет желания покидать ваш дом, то можно ознакомиться с фото и видео файлами в нашей галерее. В подвале среди множества задвижек, клапанов, трубопроводов, манометров и термометров вы обязательно найдете этот узел.
Предлагаем вначале разобраться в принципе работы. К зданию подводится горячий от районной котельной, и отводиться охлажденный.
Для этого требуются:
- Трубопровод подачи – выполняет поставку горячего теплоносителя к потребителю;
- Трубопровод обратки – выполняет работу по отводу охлажденного теплоносителя и возврата его в районную котельную.
На несколько домов, а в некоторых случаях и на каждый, если дома большие, оборудуются тепловые камеры. В них происходит распределение теплоносителя между домами, а также установлена запорная арматура, которая служит для отсечения трубопроводов. Также в камерах могут выполняться дренажные приспособления, которые служат для опустошения труб, например, для ремонтных работ. Далее процесс зависит от температуры теплоносителя.
В нашей стране есть несколько основных режимов работы районных котельных:
- Подача 150 и обратка 70 градусов Цельсия;
- Соответственно 130 и 70;
- 95 и 70.
Выбор режима зависит от широт проживания. Так, например, для Москвы будет достаточно графика 130/70, а для Иркутска понадобится график 150/70. Названия этих режимов имеют числа максимальной нагрузки трубопроводов. Но в зависимости от температуры воздуха за окном, котельная может работать при температурах 70/54.
Делается это для того, чтобы не было перегрева в помещениях и чтобы в них было комфортно находиться. Выполняется эта регулировка на котельной и является представителем центрального типа регулировки. Интересным является тот факт, что в европейских странах выполняется другой тип регулировки – местный. То есть происходит регулировка на самом объекте теплоснабжения.
Тепловые сети и котельные в таком случаях работают по максимальному режиму. Стоит сказать, что наиболее высокая производительность котельных агрегатов достигается именно при максимальных нагрузках. приходит к потребителю и уже по месту регулируется специальными механизмами.
Эти механизмы состоят из:
- Датчиков температуры наружного воздуха и внутреннего;
- Сервопривода;
- Исполнительного механизма с клапаном.
Такие системы оборудуются индивидуальными приборами для учета тепловой энергии, за счет этого достигается большая экономия денежных ресурсов. По сравнению с элеваторами такие системы менее надежны и долговечны.
Так вот, если теплоноситель имеет температуру не более 95 градусов, то главной задачей является качественное физическое распределения тепла по всей системе. Для достижения этих целей применяют коллекторы и балансировочные краны.
Но в том случае, когда температура выше 95 градусов, то её нужно немного уменьшить. Этим и занимаются элеваторы в системе отопления, они подмешивают к подающему трубопроводу охлажденную воду с обратного.
Важно. Процесс регулировки элеваторным узлом является самым простым и дешевым механизмом, главное правильно произвести расчет элеватора отопления.
Функции и характеристики
Как мы уже с вами разобрались, элеватор системы отопления занимается охлаждением перегретой воды до заданной величины. Затем эта подготовленная вода поступает в .
Этот элемент выполняет повышение качества работы всей системы здания и при правильном монтаже и подборе выполняет две функции:
- Смесительную;
- Циркуляционную.
Преимущества, которыми обладает элеваторная система отопления:
- Простота конструкции;
- Высокая эффективность;
- Не требуется подключение к электрическому току.
Недостатки:
- Нужен точный и качественный расчет и подбор элеватора отопления;
- Нет возможностей регулировать температуру на выходе;
- Нужно соблюдать перепад давления между подачей и обраткой в районе 0,8-2 бар.
В наше время такие элементы получили огромное распространение в хозяйстве тепловых сетей. Это обуславливается их преимуществами, такими как устойчивость к изменению гидравлических и температурных режимов. К тому же они не требуют постоянного присутствия человека.
Важно. Расчет, подбор и настройку элеваторов не стоит выполнять своими руками, это дело лучше оставить для специалистов, так как ошибка выбора может привести к большим проблемам.
Конструкция
Элеватор состоит из:
- Камеры разрежения;
- Сопла;
- Струйного элеватора.
Среди теплотехников есть понятие как обвязка узла элеватора. Оно заключается в установке необходимой запорной арматуры, манометров и термометров. Все это в сборе и является узлом.
Важно! На сегодняшний день производители реализуют элеваторы, которые способны благодаря электрическому приводу выполнять регулировку сопла. При этом есть возможность выполнять регулировку расхода теплоносителя в автоматическом режиме. Но стоит также отметить, что такое оборудование пока не отличается высокой степенью надежности.
Надежность на долгие годы
Технический прогресс не останавливается ни на секунду. Все больше новых технологий находят свое применение при теплофикации зданий. Есть одна альтернатива привычным элеваторам – это оборудование с авто регулировкой температуры. Их принято считать более энергосберегающими и экономичными, но цена их выше. К тому же они не могут работать без электроснабжения, причем периодически нуждаются в большой мощности. Что же лучше применять покажет лишь время.
Итоги
В этой статье мы выяснили, что такое элеватор в системе отопления, из чего он состоит и как работает. Как выяснилось, такое оборудование широко распространено благодаря своим неоспоримым преимуществам. Нет предпосылок для того, чтобы коммунальные предприятия отказались от них.
Альтернативы для этого оборудования есть, но они отличается своей высокой стоимостью, меньшей надежностью и энергоэффективностью, потому что требуют для своей работы электричество и периодические ремонты.
Элеватор выбирается по диаметру горловины d Г в зависимости от располагаемой разности давлений в подающем и обратном теплопроводе на вводе в здание. Диаметр горловины элеватора d Г, мм, определяется по формуле 5.1:
G СО – расход воды в системе отопления, определяемый по формуле 5.2:
Q ОТ = 44443,6 Вт – тепловая мощность системы отопления всего здания;
ΔР СО – насосное давление, создаваемое элеватором, Па, определяется по формуле 5.3:
Δp ТС – разность давления в теплопроводах теплосети на вводе в здание, 75кПа;
u – коэффициент смешения в
элеваторе, определяется по формуле 5.4:
Принимаем ближайший стандартный элеватор №1, имеющий параметры:
диаметр горловины d Г = 15 мм,
диаметр трубы d У = 40 мм,
длина элеватора L= 425 мм. (По прил. 8 методических указаний.)
Согласно принятых параметров рассчитаем диаметр сопла d С по формуле 5.5:
(5.5)
5.3 Гидравлический расчет системы отопления
Гидравлический расчет трубопроводов сводится к подбору диаметров подводок, стояков и магистралей таким образом, чтобы при заданном циркуляционном давлении к каждому прибору поступало расчетное количество теплоты (теплоносителя), равное тепловой мощности системы отопления данного помещения.
Для расчета необходимо выделить главное циркуляционное кольцо, проходящее через наиболее удаленный и нагруженный стояк наиболее нагруженной ветви. В нашем случае, расчет главного циркуляционного кольца будем проводить через стояк № 1.
Определим расчетное циркуляционное давление для главного циркуляционного кольца по формуле 5.6:
Б – коэффициент, для двухтрубных систем, равный 0.4;
∆Р СО = – насосное давление, передаваемое элеватором в систему отопления, равно8436Па;
∆Р е – естественное давление от остывания воды в отопительных приборах,
Па, определяемое по формуле 5.7 (для двухтрубных систем):
∆Р е = 6,3h(t Г –t 0); (5.7)
h– высота расположения центра прибора первого этажа относительно оси элеватора, м;
t Г = 95ºС – температура воды в подающей магистрали отопления;
t 0 = 70ºС – температура воды в обратной магистрали;
h= 1,80 м (см. аксонометрическую схему и схему элеваторного узла);
Р Ц =8436 + 0,4 ∙ 6,3 ∙ 1,8 ∙ (95 – 70) = 8549,4 Па
Расчет двухтрубного стояка гцк
Определяют длину труб стояка от подающей до обратной магистрали, включая подводки к приборам. Находят количество воды G (по формуле 5.2). Задают диаметры труб таким образом, чтобы скорость движения воды не превышала 1 м/с, и по номограмме для G определяют удельные потери давления P y , Па/м, на 1 погонный метр трубы, учитывающие потери на трение и в местных
сопротивлениях. Тогда потери давления на участке вычисляются по формуле 5.8:
Р СТ = P У ∙ l, (5.8)
где l – длина участка стояка или магистрали, м.
Полные потери давления в стояке должны быть в пределах (0,1-0,15)Р Ц.
Расчет магистралей.
Потери давления в магистралях Р МАГ составляют 0,9(Р Ц –Р СТ). В таблицу 5.1 заносят номера участков, их тепловые нагрузки и длины. Определяют количество воды на участках G, кг/ч. Ориентировочные удельные потери давления в магистралях Р У.ОР рассчитываются по формуле 5.9:
где Ʃl МАГ – суммарная длина всех участков магистралей ГЦК, м.
Диаметры труб подбирают таким образом, чтобы скорость движения воды не превышала 1 м/с и удельные потери давления Р У, определяемые по номограмме, были бы наиболее близки к Р У.ОР. По принятому диаметру труб и фактическому расходу воды по той же номограмме определяют фактические удельные потери давления Р у и скорость движения воды V. Значения Р у,V записываются в таблицу 5.1, затем вычисляют полные потери давления на участках по формуле 5.8 по всему ГЦК.
Расчёт ГЦК считается законченным, если запас давления, определяемый по
формуле 5.10, равен 5-10%:
Р ЗАП =(Р Ц – Р ЦК) / Р Ц ∙100% (5.10)
Р ЦК = Р МАГ + Р СТ – суммарные потери давления на всех участках магистралей и стояке ГЦК, Па. Если Р ЦК больше Р Ц, значит, диаметры труб занижены. На участках следует увеличить диаметры труб и сделать пересчёт потерь давления. Если значения Р ЦК окажется значительно меньше Р Ц, то следует уменьшить диаметры труб отдельных участков, потери давления на которых малы.
Расчеты сведены в таблицу 5.1.
Предварительный расчет:
0,15 Р Ц = 8549,4 0,15 = 1282,5 Па
Р СТ = 3289,04 >> 1282,5 Па, поэтому принимаем диаметр труб стояка – 15 мм вместо 10.
Р СТ = 1364,5 ≈ 1282,5 Па, но если увеличить диаметр труб ещё, то потери давления на стояке составят намного меньше 10% от РЦ (около 2%).
P МАГ = 0,9 (8549,4 –1364,5) = 6467 Па, L МАГ =54,7 м, Р У.ОР. = 118 Па/м.
Р ЦК = 6986,9 + 1364,5 = 8351,4 Па
Р ЗАП = (8549,4 – 8351,4) / 8549,4 100% = 2,3% < 5%
Окончательный расчет:
Принимаем диаметр участка №15 32 мм вместо 25 мм, чтобы увеличить запас:
Р ЗАП = (8549,4 – 7982,3) / 8549,4 100% = 6,6%.
5.4 Расчет поверхности и подбор отопительных приборов:
Для расчета по заданию принимаем тип отопительных приборов – радиатор чугунный секционный М-140-АО.
Техническая характеристика (для одной секции):
номинальный тепловой поток одной секции q H = 595 Вт/секц.
Требуемое число секций отопительного прибора рассчитывается по формуле 5.11:
q оп – расчетный тепловой поток одной секции, Вт/секц, вычисляемый по формуле 5.12:
q H = 595 Вт/секц – номинальный тепловой поток одной секции, Вт/секц;
n, p – экспериментальные показатели, учитывающие влияние типа отопительного прибора, направление движения и количество проходящей воды;
1 – коэффициент, учитывающий направление движения воды в приборе;
Δt – разность средней температуры воды в радиаторе и температуры воздуха в помещении, o C, можно найти по формуле 5.13:
Δt = 0,5 (t ВХ +t ВЫХ) – t В (5.13)
t ВХ ≈ t Г = 95 o C, t ВЫХ ≈ t 0 = 95 o C
Значение коэффициента приборов β1 и показателей степени n и р берутся из таблицы 5.2.
Таблица 5.2
|
Схема подводки теплоносителя к прибору |
Значения коэффициентов |
||
|
Сверху - вниз | |||
|
Снизу - вверх | |||
|
Снизу - вниз | |||
Отметим, что при двухтрубной системе у всех приборов схема присоединения сверху-вниз.
Расчет приборов сведён в таблицу 5.3.
Полученное число секций N P округляют до целого Nуст следующим образом:
если десятичная часть больше 0,28 - в сторону увеличения,
если меньше или равна 0,28 - в сторону уменьшения.
Таблица 5.3
Монтаж обогрева насчитывает, крепежи, развоздушки, систему соединения котел , коллекторы, бак для расширения, трубы, батареи терморегуляторы, увеличивающие давление насосы. Эти части отопления очень важны. Посему соответствие каждой части монтажа нужно осуществлять обдуманно. Монтаж обогревания коттеджа включает некоторые комплектующие. На открытой вкладке ресурса мы попытаемся подобрать для квартиры необходимые части системы.
Водоструйные элеваторы служат для подмешивания обратной воды к воде, поступающей из тепловой сети, и одновременно для создания циркуляционного напора в системе. Элеваторы бывают чугунные и стальные.
Вода из тепловой сети по патрубку 1 поступает через эжектирующее сопло 2 с большой скоростью в камеру смешения 3, где подмешивается обратная вода из системы отопления, которая подаётся в элеватор по патрубку 5. Смешанная вода поступает в подающий трубопровод системы отопления через диффузор 4.
Коэффициент смешения элеватора
T - температура воды поступающей из наружной подающей теплоцентрали в элеватор °С.
Конструктивными характеристиками элеватора являются диаметр эжектирующего сопла d с и смесительной горловины d г
Диаметр горловины вычисляется по формуле:
Δ Р нас = Δ Р с / (1,4 * (1 + U) 2)
Где Δ Р с – перепад давлений в подающей и обратной магистралях ТЭЦ, Па; U – коэффициент смешения
Диаметр сопла d с. мм
Источник: http://teplodoma.com.ua/labriori/moi_statiy/rashet_elevatora.htm
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.
Принципиальная схема элеваторного узла
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.
Элеваторный узел в котельной многоквартирного дома
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.
Строение элеватора
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.
Небольшой элеваторный узел отопления
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.
Обслуживание элеваторного узла отопления
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.
Источник: http://otoplenie-doma.org/elevatornyj-uzel-otopleniya.html
По книге М.М. Апрарцева "Наладка водяных систем централизованного теплоснабжения"
Москва Энергоатомиздат 1983 г.
В настоящее время большинство систем отопления подключено по схеме элеваторного подключения. Одновременно, как показала практика, многие не совсем хорошо понимают принципы работы элеваторных узлов. В результате эффективность рабты систем отопления не всегда является приемлемой. При нормальной температуре теплоносителя в помещениях и квартирах температура либо слишком занижена, либо слишком завышена. Такой эффект может наблюдаться не только при неправильной настройке элеваторов, но большинство проблем возникает именно по этой причине. Поэтому расчету и наладки элеваторного узла должно быть уделено наибольшее внимание.
(5)
Н - располагаемый напор, м.
Во избежание вибрации и шума, которые обычно возникают при работе элеватора под напором, в 2 - 3 раза превышающим требуемый, часть этого напора рекомендуется гасить дроссельной диафрагмой, устанавливаемым перед монтажным патрубком до элеватора. Более эффективный путь - установка регулятора расхода перед элеватором, который позволит максимально эффективно настроить и эксплуатировать элеваторный узел.
При выборе номера элеватора по расчетному диаметру его горловины следует выбирать стандартный элеватор с ближайшим меньшим диаметром горловины, так как завышенный диаметр риводит к резкому снижению КПД элеватора.
Диаметр сопла следует определять с точностью до десятой доли мм с округлением в меньшую сторону. Диаметр отверстия сопла во избежание засорения должен быть не менее 3 мм.
При установке одного элеватора на группу небольших зданий его номер определяется исходя из максимальных потерь напора в распеределительной сети после элеватора и в системе отопления для самого неблагоприятно расположенного потребителя, которые следует принимать с К = 1,1. При этом перед системой отопления каждого здания следует установить дроссельную диафрагму, расчитанную на гашение всего избыточного напора при расчетном расходе смешанной воды.
После расчета и установки элеватора необходимо провести его точную настройку и регулировку.
Регулировку следует проводить только после выполнения всех предварительно разработанных мероприятий по наладке.
Перед началом регулировки системы теплоснабжения должна быть обеспечена работа автоматических устройств, предусмотренных при разработке мероприятий для поддержания заданного гидравлического режима и безаварийной работы источника теплоты, сети, насосных станций и тепловых пунктов.
Регулировка централизованной системы теплоснабжения начинается с фиксирования фактических давлений воды в тепловых сетях при работе сетевых насосов, предусмотренных расчетным режимом, и поддержания в обратном коллекторе источника теплоты заданного напора.
Если при сопоставлении фактического пьезометрического графика с заданным обнаружатся значительно увеличенные потери напора на участках, необходимо установить их причину (функционирующие перемычки, не полностью открытые задвижки, несоответствие диаметра трубопровода принятому при гидравлическом расчете , засоры и т. п.) и принять меры к их устранению.
В отдельных случаях при невозможности устранения причин завышенных по сравнению с расчетом потерь напора, например при заниженных диаметрах трубопроводов , может быть произведена корректировка гидравлического режима путем изменения напора сетевых насосов с таким расчетом, чтобы располагаемые напоры на тепловых вводах потребителей соответствовали расчетным.
Регулировка систем теплоснабжения с нагрузкой горячего водоснабжения , для которых гидравлический и тепловой режимы были рассчитаны с учетом соответствующих регуляторов на тепловых вводах, проводится при исправной работе этих регуляторов.
Регулировка систем теплопотребления и отдельных теплопотребляющих приборов базируется на проверке соответствия фактических расходов воды расчетным. При этом под расчетным расходом понимается расход воды в системе теплопотребления или в теплопотребляющем приборе, обеспечивающий заданный температурный график. Расчетный расход соответствует необходимому для создания внутри помещений расчетной температуры при соответствии установленной площади поверхности нагрева необходимой.
Степень соответствия фактического расхода воды расчетному определяется температурным перепадом воды в системе или в отдельном теплопотребляющем приборе. При этом фактическая температура воды в сети не должна отклоняться от графика более чем на 2° С. Заниженный температурный перепад указывает на завышенный расход воды и соответственно завышенный диаметр отверстия дроссельной диафрагмы или сопла. Завышенный температурный перепад указывает на заниженный расход воды и соответственно заниженный диаметр отверстия дроссельной диафрагмы или сопла.
Соответствие фактического расхода сетевой воды расчетному при отсутствии приборов учета (расходомеров) с достаточной для практики точностью определяется:
для систем теплопотребления, подключенным к сетям через элеваторы или подмешивающие насосы, по формуле
(6)
y = Gф/Gр - отношение фактического расхода сетевой воды, поступающей в отопительную систему, к расчетному;
t " 1 . t " 3 и t " 2 - замеренные на тепловом вводе температуры воды соответственно в подающем трубопроводе, смешанной и обратной, гр.С;
t 1 . t 2 и t 3 -температуры воды соответственно в подающем трубопроводе, смешанной и обратной по температурному графику при фактической температуре наружного воздуха, гр.С;
t " в и t в - фактическая и расчетная температуры воздуха внутри помещений;
Для систем теплопотребления жилых и административных зданий, подключенных к тепловой сети без подмешивающих устройств, а также для отопительно-рециркуляционных калориферных установок по формуле.
При централизованном теплоснабжении горячая вода, прежде чем попасть в радиаторы отопления многоквартирных домов, проходит через тепловой пункт. Там она доводится до необходимой температуры с помощью специального оборудования. С этой целью в подавляющем большинстве домовых тепловых пунктов, построенных во времена СССР, установлен такой элемент, как элеватор отопления. Рассказать, что он собой представляет и какие задачи выполняет, призвана данная статья.
Назначение элеватора в системе отопления
Теплоноситель, выходящий из котельной или ТЭЦ, имеет высокую температуру – от 105 до 150 °С. Естественно, что подавать в систему отопления воду с такой температурой недопустимо.
Нормативными документами эта температура ограничена пределом 95 °С и вот почему:
- в целях безопасности: можно получить ожоги от прикосновения к батареям;
- не всякие радиаторы могут функционировать при высоких температурных режимах, не говоря уже о полимерных трубах.
Снизить температуру сетевой воды до нормируемого уровня позволяет работа элеватора отопления. Вы спросите – а почему нельзя сразу направить в дома воду с требуемыми параметрами? Ответ лежит в плоскости экономической целесообразности, подача перегретого теплоносителя позволяет передать с одним и тем же объемом воды гораздо большее количество тепла. Если температуру снизить, то придется увеличить расход теплоносителя, а следом существенно вырастут диаметры трубопроводов тепловых сетей.
Итак, работа элеваторного узла, установленного в тепловом пункте, состоит в снижении температуры воды путем подмешивания в подающий трубопровод остывший теплоноситель из обратки. Следует отметить, что данный элемент считается устаревшим, хотя до сих пор повсеместно используется. Сейчас при устройстве тепловых пунктов применяются смешивающие узлы с трехходовыми клапанами либо пластинчатые теплообменники.
Как функционирует элеватор?
Если говорить простыми словами, то элеватор в системе отопления – это водяной насос, не требующий подведения энергии извне. Благодаря этому, да еще простой конструкции и низкой стоимости, элемент нашел свое место практически во всех тепловых пунктах, что строились в советское время. Но для его надежной работы нужны определенные условия, о чем будет сказано ниже.
Чтобы понять устройство элеватора системы отопления, следует изучить схему, представленную выше на рисунке. Агрегат чем-то напоминает обычный тройник и устанавливается на подающем трубопроводе, своим боковым отводом он присоединяется к обратной магистрали. Только через простой тройник вода из сети проходила бы сразу в обратный трубопровод и прямо в систему отопления без снижения температуры, что недопустимо.
Стандартный элеватор состоит из подающей трубы (предкамеры) со встроенным соплом расчетного диаметра и смесительной камеры, куда подводится остывший теплоноситель из обратки. На выходе из узла патрубок расширяется, образуя диффузор. Агрегат действует следующим образом:
- теплоноситель из сети с высокой температурой направляется в сопло;
- при прохождении через отверстие малого диаметра скорость потока возрастает, из-за чего за соплом возникает зона разрежения;
- разрежение вызывает подсасывание воды из обратного трубопровода;
- потоки смешиваются в камере и выходят в систему отопления через диффузор.
Как происходит описанный процесс, наглядно показывает схема элеваторного узла, где все потоки обозначены разными цветами:
Непременное условие устойчивой работы узла заключается в том, чтобы величина перепада давления между подающей и обратной магистралью сети теплоснабжения было больше, чем гидравлическое сопротивление отопительной системы.
Наряду с явными преимуществами данный смесительный узел обладает одним существенным недостатком. Дело в том, что принцип работы элеватора отопления не позволяет регулировать температуру смеси на выходе. Ведь что для этого нужно? Изменять при необходимости количество перегретого теплоносителя из сети и подсасываемой воды из обратки. Например, чтобы температуру снизить, надо уменьшить расход на подаче и увеличить поступление теплоносителя через перемычку. Этого можно добиться только уменьшением диаметра сопла, что невозможно.
Проблему качественного регулирования помогают решить элеваторы с электроприводом. В них посредством механического привода, вращаемого электродвигателем, увеличивается или уменьшается диаметр сопла. Это реализовано за счет дроссельной иглы конусной формы, входящей в сопло изнутри на определенное расстояние. Ниже изображена схема элеватора отопления с возможностью управления температурой смеси:
1 – сопло; 2 – дроссельная игла; 3 – корпус исполнительного механизма с направляющими; 4 – вал с зубчатым приводом.
Примечание. Вал привода может снабжаться как рукояткой для управления вручную, так и электродвигателем, включаемым дистанционно.
Появившийся относительно недавно регулируемый элеватор отопления позволяет производить модернизацию тепловых пунктов без кардинальной замены оборудования. Учитывая, сколько еще подобных узлов функционирует на просторах СНГ, подобные агрегаты приобретают все большую актуальность.
Расчет элеватора отопления
Следует отметить, что расчет водоструйного насоса, коим является элеватор, считается довольно громоздким, мы постараемся подать его в доступной форме. Итак, для подбора агрегата нам важны две главных характеристики элеваторов – внутренний размер смесительной камеры и проходной диаметр сопла. Размер камеры определяется по формуле:
- dr – искомый диаметр, см;
- Gпр – приведенное количество смешанной воды, т/ч.
В свою очередь, приведенный расход вычисляется таким образом:
В этой формуле:
- τсм – температура смеси, идущей на отопление, °С;
- τ20 – температура остывшего теплоносителя в обратке, °С;
- h2 – сопротивление отопительной системы, м. вод. ст.;
- Q – потребный расход тепла, ккал/ч.
Чтобы подобрать элеваторный узел системы отопления по размеру сопла, надо его рассчитать по формуле:
- dr – диаметр смесительной камеры, см;
- Gпр – приведенный расход смешанной воды, т/ч;
- u – безразмерный коэффициент инжекции (смешивания).
Первые 2 параметра уже известны, остается только отыскать значение коэффициента смешивания:
В этой формуле:
- τ1 – температура перегретого теплоносителя на входе в элеватор;
- τсм, τ20 – то же, что и в предыдущих формулах.
Примечание. Для расчета сопла надо взять коэффициент u, равный 1.15u’.
Опираясь на полученные результаты, осуществляется подбор агрегата по двум основным характеристикам. Стандартные размеры элеваторов обозначены номерами от 1 до 7, принимать надо тот, что ближе всего к расчетным параметрам.
Заключение
Поскольку реконструкции всех тепловых пунктов произойдут нескоро, элеваторы еще долго будут служить там в качестве смесителей. Поэтому знание их устройства и принципа действия будет полезным определенному кругу людей.
Централизованное отопление, несмотря на все настоящие и мнимые его недостатки по-прежнему является наиболее распространенным способом обогрева как многоквартирных жилых зданий, так и общественных и промышленных.
Принцип работы централизованного отопления
Общая схема достаточно проста: котельная или ТЭЦ нагревает воду, подает ее в магистральные теплопроводные трубы, а затем на тепловые пункты – жилые здания, учреждения и так далее. При перемещении по трубам вода несколько охлаждается и в конечном пункте температура ее ниже. Чтобы компенсировать охлаждение, котельная нагревает воду до более высокого значения. Величина нагрева зависит от температуры на улице и температурного графика.
- Например, при графике 130/70 при температуре на улице 0 С, параметр воды, подаваемой в магистраль, составляет 76 градусов. А при -22 С – не менее 115. Последнее вполне укладывается в рамки физических законов, так как трубы представляют собой закрытый сосуд, а теплоноситель перемещается под давлением.
Очевидно, что столь перегретая вода не может подаваться в систему, так как возникает эффект перетопа. При этом сильно изнашиваются материалы трубопроводов и радиаторов, поверхность батарей перегревается вплоть до риска получения ожогов, а пластиковые трубы в принципе не рассчитаны на температуру теплоносителя выше 90 градусов.
Для нормального обогрева необходимо соблюдением еще нескольких условий.
- Во-первых, давление и скорость движения воды. Если она невелика, то в ближайшие квартиры поставляется перегретая вода, а в дальние, особенно угловые – слишком холодная, в результате чего дом отапливается неравномерно.
- Во-вторых – для правильного прогрева необходим определенный объем теплоносителя. Из магистрали тепловой узел получает около 5–6 кубометров, в то время как для системы необходимо 12–13.
Именно для решения всех вышеперечисленных вопросов и используется элеватор отопления. На фото представлен образец.
Элеватор отопления: функции
Это устройство относится к категории отопительной техники и выполняет несколько функций.
- Понижение температуры воды – так как поставляемая жидкость слишком горячая, то перед подачей ее следует охладить. При этом скорость подачи не должна теряться. Аппарат смешивает подаваемый теплоноситель с водой из обратного трубопровода, тем самым снижая температуру и не уменьшая скорости.
- Создание объема теплоносителя – благодаря описанному выше смешению подаваемой воды и жидкости из обратки получается необходимый для нормального функционирования объем.
- Функция циркуляционного насоса – забор воды из обратки и подача теплоносителя в квартиры осуществляется за счет перепада давления перед элеватором отопления. При этом электроэнергия не используется. Регуляция температуры подаваемой воды и ее расход осуществляется путем изменения размера отверстия в сопле.
Принцип работы устройства
Аппарат представляет собой довольно большую емкость, так как включает камеру смешения. Перед камерой устанавливаются грязеуловители и сетчато-магнитные фильтры: качество водопроводной воды в наших городах никогда не бывает высоким. На фото демонстрируется схема элеватора отопления.
Очищенная вода попадает в камеру смешения с большой скоростью. За счет разрежения вода из обратки подсасывается самопроизвольно и смешивается с перегретой. Теплоноситель через сопло подается в сеть. Понятно, что размер отверстия в сопле определяет температуру воды и давление. Выпускаются приборы с регулируемым соплом и постоянным, общий принцип работы у них одинаков.
Между напором внутри подающей трубы и сопротивлением элеватора отопления должно соблюдаться определенное соотношение: 7 к 1. При других показателях работа устройства будет неэффективной. Также имеет значение и давление в подающей трубе и обратке – оно должно быть практически одинаковым.
Элеватор отопления с регулируемым соплом
Принцип работы аппарата точно такой же: смешивание теплоносителя и распределение по сети за счет возникающего перепада давлений. Однако регулируемое сопло позволяет устанавливать разную температуру для определенного времени суток, например, и тем самым экономить тепло.
- Сам по себе размер диаметра не изменяется, но в регулируемом сопле установлен дополнительный механизм. В зависимости от указанного на датчике значения дроссельная игла перемещается вдоль сопла, уменьшая или увеличивая его рабочее сечение, что и изменят размер отверстия. Работа механизма требует электропитания. На фото – элеватор отопления с регулируемым соплом.
Наибольшую выгоду от аппарата получают общественные учреждения и промышленные объекты, так как для 
большинства из них обогрев помещений ночью не является необходимостью – вполне достаточно поддержки минимального режима. Возможность установить меньшую температуру в ночное время существенно сокращает расход теплоэнергии. Экономия может достигать 20–25%.
В жилых многоквартирных домах устройство с регулируемым соплом используется значительно реже, и зря: в ночное время температура +17–18 С вместо 22–24 С является более комфортной. Снижение температурного показателя также позволяет уменьшить расходы на обогрев.
