Принцип работы элеваторного узла в системе отопления

Алан-э-Дейл       09.09.2022 г.

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.

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.

Расчет

Работа элеваторного узла зависит от правильно выбранных размеров и перепада давления между нагнетательным и обратным трубопроводом. Для расчета параметров элеваторного узла теплотехники и программисты создали достаточно много программ. Они выглядят как обычная экранная форма с настроенной формулой для расчетов. После заполнения всех строк таблицы программа рассчитывает параметры схемы ГВС, размеры элеватора и выдает результаты в виде схемы с нанесенными размерами и в виде таблицы с калькуляцией. Вариант выдачи результатов обычно представлен в виде таблицы.

Расчет теплосети и выбор элеватора довольно подробно изложен в Строительных Нормах и Правилах:

  • СНиП 23-01-99 «Строительная климатология», 2000 год;
  • СНиП II-3-79 «Строительная теплотехника», 1998 год;
  • СНиП 2.04.05-91 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха», 1987 год;
  • Богословский В. Н. «Внутренние санитарно-технические устройства», 1990 год.

Термостат смесительный – альтернатива стандартному элеваторному узлу. Работает он абсолютно аналогично элеватору – перемешивает горячую поступающую из ТЭЦ воду и охлажденную, которая возвращается из радиаторов. К термостату подключены три канала: один – для горячей воды, второй – для обратки, третий – для подачи подготовленной смеси в радиаторы отопления. Если температура воды из магистрального трубопровода находится в допустимых пределах – холодный поток полностью перекрывается. Как только температура начинает расти – клапан постепенно начинает открываться, к горячей воде подмешивается порция прохладной, понижая температуру смеси. Чем горячее вода, тем большая по объему порция прохладной воды подмешивается. Трехходовой клапан термостата смесительного необходим для управления пропорцией холодной и горячей воды, чтобы получить теплоноситель оптимальной температуры. Преимущества – малые габариты, отсутствие подвижных частей, простота регулировки температуры.

Принцип работы элеваторного узла

Принцип работы теплового элеваторного узла и водоструйного элеватора. В предыдущей статье мы с вами выяснили основное назначение теплового элеваторного узла и особенности эксплуатации, водоструйных или как их еще называют инжекционных элеваторов. Вкратце — основное назначение элеватора понижение температуры воды и одновременно увеличение объема прокачиваемой воды во внутренней системе отопления жилого дома.

Теперь разберем, как же все-таки работает водоструйный элеватор и за счет чего он увеличивает прокачку теплоносителя через батареи в квартире.

Теплоноситель поступает в дом с температурой соответствующей температурному графику работы котельной. Температурный график это соотношение между температурой на улице и температурой, которую котельная или ТЭЦ должны подать в теплосеть, и соответственно с небольшими потерями к вашему тепловому пункту (вода, двигаясь по трубам на большие расстояния, немного остывает). Чем холоднее на улице, тем большую температуру выдает котельная.

Например, при температурном графике 130/70:

  • при +8 градусах на улице в подающем трубопроводе отопления должно быть 42 градуса;
  • при 0 градусов 76 градусов;
  • при -22 градуса 115 градусов;

Если кого-то интересуют более подробные цифры, можете скачать температурные графики для различных систем отопления здесь .

Но вернемся к принципу и схеме работы нашего теплового элеваторного узла.

Пройдя входные задвижки, грязевики или сетчато-магнитные фильтра, вода поступает непосредственно в смешивающее элеваторное устройство — элеватор. который состоит из стального корпуса, внутри которого находится смешивающая камера и сужающее устройство (сопло).

Перегретая вода выходит из сопла в смешивающую камеру с большой скоростью. В результате в камере за струей создается разрежение за счет чего и происходит подсасывание или инжекция воды из обратного трубопровода. За счет изменения диаметра отверстия в сопле можно в определенных пределах регулировать расход воды и соответственно температуру воды на выходе из элеватора.

Элеватор теплового узла работает одновременно как циркуляционный насос и как смеситель. При этом он не потребляет электрическую энергию. а использует перепад давления перед элеватором или как еще принято говорить располагаемый напор в тепловой сети.

Для эффективно работы элеватора необходимо, что бы располагаемый напор в теплосети соотносился к сопротивлению системы отопления не хуже чем 7 к 1 . Если сопротивление системы отопления стандартной пятиэтажки 1м или это 0,1 кгс/см2 то для нормальной работы элеваторного узла необходим располагаемый напор в системе отопления до ИТП не менее 7 м или 0,7 кгс/см2.

Для примера если в подающем трубопроводе 5 кгс/см2 то в обратном не более 4,3 кгс/см2.

Обратите внимание на то, что на выходе элеватора давление в подающем трубопроводе не намного больше давления в обратном трубопроводе и это нормально, 0,1 кгс/см2 по манометрам заметить довольно сложно, качество современных манометров к сожалению на очень низком уровне, но это уже тема для отдельной статьи. А вот если у вас разница давлений после элеватора больше 0,3 кгс/см2 следует насторожиться, или у вас система отопления сильно забита грязью, или при капитальном ремонте вам очень сильно занизили диаметры разводящих труб

Выше сказанное не относится к схемам с терморегуляторами типа «Danfoss» на батареях и стояках, с ними работают только схемы смешения с применением регулирующих клапанов и смесительных насосов

Кстати и применение данных регуляторов тоже в большинстве случаев весьма спорно, поскольку на большинстве отечественных котельных применяется именно качественное регулирование по температурному графику. Вообще массовое внедрение автоматических регуляторов фирмы «Danfoss» стало возможным только благодаря хорошей маркетинговой компании. Ведь «перетоп» у нас явление очень редкое, обычно мы все тепло недополучаем

Выше сказанное не относится к схемам с терморегуляторами типа «Danfoss» на батареях и стояках, с ними работают только схемы смешения с применением регулирующих клапанов и смесительных насосов. Кстати и применение данных регуляторов тоже в большинстве случаев весьма спорно, поскольку на большинстве отечественных котельных применяется именно качественное регулирование по температурному графику. Вообще массовое внедрение автоматических регуляторов фирмы «Danfoss» стало возможным только благодаря хорошей маркетинговой компании. Ведь «перетоп» у нас явление очень редкое, обычно мы все тепло недополучаем.

Принцип работы

Рассматривая схему элеватора отопления нельзя не отметить схожесть готового оборудования с водными насосами. Причем для работы не нужно получение энергии из других систем.

По внешнему виду основная часть устройства напоминает гидравлический тройник, который установлен на обратном контуре отопительной системы. Через обычный тройник тепловой носитель спокойно бы проходил в обратку, минуя батареи. Эта схема теплового узла являлась бы нецелесообразной.

В стандартной схеме отопительного элеватора находятся следующие элементы:

  1. Предварительная камера и труба подачи теплового носителя с установленным в конце соплом определенного диаметра. Через него циркулирует вода из обратного контура.
  2. На выходе установлен диффузор, который предназначен для подачи теплоносителя пользователям.

Регулирование системы отопления может производиться как в ручную так и с помощью техники

Выбор схемы отопительного узла с электрическим приводом делается с учетом того, чтобы была возможность менять коэффициент смешения теплового носителя в диапазоне 3-6 ед. Это невозможно выполнить в элеваторах, где не меняется сечение сопла

Таким образом, узлы с регулируемым соплом позволяют значительно снизить затраты на отопление, что немаловажно для многоэтажных домов с центральными счетчиками

Схема теплоузла

Если в системе отопления используется схема теплоузла многоквартирного дома, то ее качественную работу можно организовать лишь при условии, что рабочее давление между обраткой и подающим контуром будет выше расчетного гидравлического сопротивления.

Схема работы элеватора в тепловом узле следующая:

  • горячий тепловой носитель подается по центральному трубопроводу в сопло;
  • циркулируя по трубам небольшого диаметра, теплоноситель начинает увеличивать скорость;
  • причем появляется разряженная зона;
  • появившийся вакуум «подсасывает» воду из обратного контура;
  • турбулентные водяные потоки через диффузор переходят к выходу.

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.

Основные правила устройства контура тёплого водяного пола

Водяной теплый пол нагревает поверхность финишного покрытия опосредовано через бетонную стяжку, толщина которой составляет 5 см. При правильном устройство под этой стяжкой имются такие элементы:

  • водяная и паровая защита из полиэтиленовой пленки;
  • черновая бетонная стяжка толщиной доя 15 см;
  • теплоизолирующий слой из фольгированного утеплителя.

Кроме того, поверх греющей стяжки укладывается еще один слой паровой и водяной защиты.

Регистр водяного теплого пола раскладывается на расстоянии 50 см между коленами и не ближе 20 см до стен. Один конец трубы выводится от котла через узел подмеса, второй — обратка, подключается к нему же перед котлом.

Устройство в стяжку предполагает использование труб без стыков, что возможно только при использовании пластиковых или металлопластиковых труб. Стык это слабое местом трубопровода, а при необходимости ремонта придется демонтировать стяжку.

Возможные неисправности

Частой неисправностью можно назвать механическую поломку элеватора. Это может произойти из-за увеличения диаметра сопла, дефектов запорной арматуры или засорения грязевиков. Понять, что элеватор вышел из строя, довольно просто – появляются ощутимые перепады температуры теплового носителя после и до прохода через элеватор. В случае, если температура небольшая, то устройство просто засорилось. При больших перепадах требуется ремонт элеватора. В любом случае, при появлении неисправности требуется диагностика.Сопло элеватора довольно часто засоряется, особенно в тех местах, где вода содержит множество добавок. Этот элемент можно демонтировать и прочистить. В случае, когда увеличился диаметра сопла, необходима корректировка или полная замена этого элемента.

На фото показан процесс обслуживания элеваторной системы отопления.

К остальным неисправностям можно отнести перегревы приборов, протечки и прочие дефекты, присущие трубопроводам. Что касается грязевика, то степень его засорения можно определить по показателям манометров. Если давление увеличивается после грязевика, то элемент нужно проверить.» alt=»»>

</index>

В процессе эксплуатации могут возникать утечки теплоносителя из контура отопительной системы.

Схемы подключения

Элеваторный узел может быть использован в системах с различными специфическими особенностями — однотрубных, автономных или иных линиях теплоснабжения. Принципы подачи теплоносителя, параметры потока не всегда позволяют обеспечить неизменный и стабильный результат на выходе. Для организации нормального теплоснабжения квартир или корректировки параметров потока, поступающего из магистральной сети, используются различные схемы подключения элеваторных узлов. Все они нуждаются в наличии дополнительного оборудования, иногда в достаточно больших объёмах, но результат, который достигается вследствие этого, компенсирует понесённые расходы. Рассмотрим существующие схемы подключения:

С регулятором расхода воды

Расход воды является основным фактором, делающим возможной регулировку режима обогрева помещений. Изменения расхода вызывают колебания температуры в жилых комнатах, что недопустимо. Вопрос решается установкой перед узлом смешивания регулятора, обеспечивающего постоянный расход воды и стабилизирующего тепловой режим.

Схема элеваторного узла смешения с регулятором расходом: 1 — подающая линия тепловой сети; 2 — обратная линия тепловой сети; 3 — элеватор; 4 — регулятор расхода; 5 — местная система отопления

Особенно важным такое решение становится в однотрубных системах, где имеется нагрузка в виде ГВС, дестабилизирующая расход горячей воды и создающая существенные колебания во время активного водоразбора (утренние и вечерние часы, праздничные и выходные дни). При этом данная схема не способна исправить ситуацию при изменениях температуры теплоносителя в магистральной линии, что является её недостатком, хоть и не слишком существенным. Падение температуры теплоносителя в питающих трубопроводах означает аварию на ТЭЦ или ином пункте нагрева, а это случается редко.

С регулирующим соплом

Схема подключения элеваторного узла с возможностью регулировки пропускной способности сопла позволяет оперативно реагировать на изменения параметров теплоносителя в магистральной линии.

Схема элеваторного узла с регулирующей иглой: 1 — подающая линия тепловой сети; 2 — обратная линия тепловой сети; 3 — элеватор; 5 — местная система отопления ; 6 — регулятор с иглой, вдвигаемой в сопло элеватора

При этом ручная регулировка малоэффективна, поскольку для этого надо постоянно подходить к элеватору, который обычно расположен в подвальном помещении. Наибольшая эффективность системы с регулируемым соплом достигается при полной автоматизации процесса, с использованием датчиков температуры и давления, подающих сигнал на сервопривод элеватора. Такая схема позволяет получить дополнительные возможности при настройке режима работы, но необходимость в ней возникает не всегда, а только в перегруженных или нестабильных системах с возможными колебаниями температуры теплоносителя.

Схема элеваторного узла с использованием датчиков температуры и давления, подающих сигнал на сервопривод элеватора

К недостаткам подобных схем принято относить необходимость изначально обеспечить высокое давление в системе, так как регулировка возможна лишь в пределах параметров потока в магистрали. Кроме того, нагрузки на механику, в частности — на сопло и иглу, создают необходимость постоянного наблюдения и своевременной замены элементов, вышедших из строя.

С регулирующим насосом

Подобные схемы используются при отсутствии достаточного для функционирования элеватора давления в питающих трубопроводах.

Схема элеваторного узла с корректирующим насосом: 1 — подающая линия тепловой сети; 2 — обратная линия тепловой сети; 3 — элеватор; 4 — регулятор расхода; 5 — местная система отопления ; 7 — регулятор температуры; 8 — смесительный насос

Увеличение давления делает возможным применение элеваторного узла в автономных тепловых сетях частного дома, позволяет обеспечить циркуляцию теплоносителя при исчезновении давления в магистрали. Насос устанавливается перед элеватором или на перемычке между прямым и обратным трубопроводами перед входом в элеватор. Для обеспечения нормального режима работы в дополнение к насосу требуется использовать регулятор температуры, а также необходимо подключение электропитания.

Схемы подключения

Элеваторный узел может быть использован в системах с различными специфическими особенностями — однотрубных, автономных или иных линиях теплоснабжения. Принципы подачи теплоносителя, параметры потока не всегда позволяют обеспечить неизменный и стабильный результат на выходе. Для организации нормального теплоснабжения квартир или корректировки параметров потока, поступающего из магистральной сети, используются различные схемы подключения элеваторных узлов. Все они нуждаются в наличии дополнительного оборудования, иногда в достаточно больших объёмах, но результат, который достигается вследствие этого, компенсирует понесённые расходы. Рассмотрим существующие схемы подключения:

С регулятором расхода воды

Расход воды является основным фактором, делающим возможной регулировку режима обогрева помещений. Изменения расхода вызывают колебания температуры в жилых комнатах, что недопустимо. Вопрос решается установкой перед узлом смешивания регулятора, обеспечивающего постоянный расход воды и стабилизирующего тепловой режим.

Схема элеваторного узла смешения с регулятором расходом: 1 — подающая линия тепловой сети; 2 — обратная линия тепловой сети; 3 — элеватор; 4 — регулятор расхода; 5 — местная система отопления

Особенно важным такое решение становится в однотрубных системах, где имеется нагрузка в виде ГВС, дестабилизирующая расход горячей воды и создающая существенные колебания во время активного водоразбора (утренние и вечерние часы, праздничные и выходные дни). При этом данная схема не способна исправить ситуацию при изменениях температуры теплоносителя в магистральной линии, что является её недостатком, хоть и не слишком существенным. Падение температуры теплоносителя в питающих трубопроводах означает аварию на ТЭЦ или ином пункте нагрева, а это случается редко.

С регулирующим соплом

Схема подключения элеваторного узла с возможностью регулировки пропускной способности сопла позволяет оперативно реагировать на изменения параметров теплоносителя в магистральной линии.

Схема элеваторного узла с регулирующей иглой: 1 — подающая линия тепловой сети; 2 — обратная линия тепловой сети; 3 — элеватор; 5 — местная система отопления ; 6 — регулятор с иглой, вдвигаемой в сопло элеватора

При этом ручная регулировка малоэффективна, поскольку для этого надо постоянно подходить к элеватору, который обычно расположен в подвальном помещении. Наибольшая эффективность системы с регулируемым соплом достигается при полной автоматизации процесса, с использованием датчиков температуры и давления, подающих сигнал на сервопривод элеватора. Такая схема позволяет получить дополнительные возможности при настройке режима работы, но необходимость в ней возникает не всегда, а только в перегруженных или нестабильных системах с возможными колебаниями температуры теплоносителя.

Схема элеваторного узла с использованием датчиков температуры и давления, подающих сигнал на сервопривод элеватора

К недостаткам подобных схем принято относить необходимость изначально обеспечить высокое давление в системе, так как регулировка возможна лишь в пределах параметров потока в магистрали. Кроме того, нагрузки на механику, в частности — на сопло и иглу, создают необходимость постоянного наблюдения и своевременной замены элементов, вышедших из строя.

С регулирующим насосом

Подобные схемы используются при отсутствии достаточного для функционирования элеватора давления в питающих трубопроводах.

Схема элеваторного узла с корректирующим насосом: 1 — подающая линия тепловой сети; 2 — обратная линия тепловой сети; 3 — элеватор; 4 — регулятор расхода; 5 — местная система отопления ; 7 — регулятор температуры; 8 — смесительный насос

Увеличение давления делает возможным применение элеваторного узла в автономных тепловых сетях частного дома, позволяет обеспечить циркуляцию теплоносителя при исчезновении давления в магистрали. Насос устанавливается перед элеватором или на перемычке между прямым и обратным трубопроводами перед входом в элеватор. Для обеспечения нормального режима работы в дополнение к насосу требуется использовать регулятор температуры, а также необходимо подключение электропитания.

Расчет элеваторного узла

Для проведения расчета элеваторного узла сначала вычисляют диаметр камеры смешивания и подбирают соответствующий номер элеватора. После этого высчитывают диаметр рабочего сопла.

Для расчетов пригодятся следующие формулы:

Расчет сечения инжекционной камеры ведется в сантиметрах. Для определения этого числа нужно знать расход нагретого теплоносителя в сети с учетом гидравлического сопротивления.

Это значение можно найти, используя приведенную в таблице формулу, где:

  • Q – это объем тепловой энергии, измеряемый в ккал/ч, расходующейся на обогрев всего сооружения;
  • Tсм – температура теплового носителя в выходном патрубке после элеваторного тройника;
  • T2о – температура обратки;
  • h – сопротивление водяного столба жидкости, которое измеряется в метрах (этот показатель учитывается в разводке всего контура, в том числе и в радиаторах).

По отдельной формуле рассчитывается диаметр узкой части сопла. Для этого нужно знать габариты инжекторной камеры в сантиметрах и коэффициент смешивания. По отдельной формуле находится коэффициент инжекции. Для расчета нам понадобится температура теплоносителя на входящем патрубке.

Когда мы будем знать напор на трубопроводе, идущем от магистрали централизованного отопления, можно вычислить диаметр сопла. Для этого необходимые параметры системы переводят в сантиметры.

После проведения расчетов мы получаем необходимые данные, на основании которых можно подобрать подходящую модель элеваторного узла и определить условия для его правильной и бесперебойной работы. Иными словами, мы можем определить необходимую производительность системы, зная объем циркулирующего теплоносителя, который прокачивается через элеватор за единицу времени, а также минимальный напор жидкости. Основными параметрами при выборе подходящей модели прибора является сечение горловины камеры смешивания и сопла элеватора.

Важно! Диаметр сопла округляем в меньшую сторону до сотых долей миллиметра. Но минимальное значение не может быть меньше трех миллиметров, потому что сопло быстро засорится

Гость форума
От: admin

Эта тема закрыта для публикации ответов.