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.
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:
- Значения температуры:
— на входе их тепловой централи;
— в «обратке» тепловой централи;
— рабочее значение для внутридомовой системы отопления;
— в обратной трубе системы.
- Общее количество тепла, потребное для отопления конкретного дома.
- 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:
| Типы многоквартирных жилых домов | Значение коэффициента, м |
|---|---|
| Многоквартирные дома старой постройки, с контурами отопления из стальных труб, без регуляторов температуры и расхода теплоносителя на стояках и радиаторах. | 1 |
| Дома, введенные в эксплуатацию или в которых проведен капитальный ремонт в период до 2012 года, с установкой полипропиленовых труб на систему отопления, без регуляторов температуры и расхода теплоносителя на стояках и радиаторах | 3 ÷ 4 |
| Дома, введенные в эксплуатацию либо после капитального ремонта в период после 2012 года, с установкой полипропиленовых труб на систему отопления, без регуляторов температуры и расхода теплоносителя на стояках и радиаторах. | 2 |
| То же самое, но с установленными приборами регулировки температуры и расхода теплоносителя на стояках и радиаторах | 4 ÷ 6 |
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:
| Номер элеватора | Размеры, мм | Масса, кг | Примерный расход воды из сети, т/ч |
|||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| dc | dг | D | D1 | D2 | l | L1 | L | |||
| 1 | 3 | 15 | 110 | 125 | 125 | 90 | 110 | 425 | 9,1 | 0,5-1 |
| 2 | 4 | 20 | 110 | 125 | 125 | 90 | 110 | 425 | 9,5 | 1-2 |
| 3 | 5 | 25 | 125 | 160 | 160 | 135 | 155 | 626 | 16,0 | 1-3 |
| 4 | 5 | 30 | 125 | 160 | 160 | 135 | 155 | 626 | 15,0 | 3-5 |
| 5 | 5 | 35 | 125 | 160 | 160 | 135 | 155 | 626 | 14,5 | 5-10 |
| 6 | 10 | 47 | 160 | 180 | 180 | 180 | 175 | 720 | 25 | 10-15 |
| 7 | 10 | 59 | 160 | 180 | 180 | 180 | 175 | 720 | 34 | 15-25 |
При этом производитель допускает самостоятельную замену сопла с нужным диаметром в определенном диапазоне:
| Модель элеватора, № | Возможный диапазон смены сопла, Ø мм |
|---|---|
| №1 | min 3 мм, max 6 мм |
| №2 | min 4 мм, max 9 мм |
| №3 | min 6 мм, max 10 мм |
| №4 | min 7 мм, max 12 мм |
| №5 | min 9 мм, max 14 мм |
| №6 | min 10 мм, max 18 мм |
| №7 | min 21 мм, max 25 мм |
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
Принцип работы теплового элеваторного узла и водоструйного элеватора. В предыдущей статье мы с вами выяснили основное 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 .
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 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 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.
Элеватор с регулируемым соплом.
Теперь нам осталось разобрать, как проще регулировать температуру на выходе элеватора , и возможно ли с помощью элеватора экономить тепло.
Экономить тепло с помощью водоструйного элеватора возможно, например, понижая температуру в помещениях в ночное время
, или днем, когда большинство из нас на работе. Хотя этот вопрос тоже спорный, мы снизили температуру, здание остыло, следовательно, чтобы его заново прогреть расход тепло против нормы надо увеличить.
Выигрыш только в одном, при прохладной температуре 18-19 градусов спится лучше
, наш организм чувствует себя комфортнее.
Для целей экономия тепла применяется специальный водоструйный элеватор с регулируемым соплом . Конструктивно его исполнение и главное глубина качественной регулировки может быть различной. Обычно коэффициент смешения водоструйного элеватора с регулируемым соплом меняется в диапазоне от 2 до 5. Как показала практика, таких пределов регулировки вполне достаточно на все случаи жизни. «Danfoss» предлагает с диапазоном регулирования до 1 к 1000. Для чего это нам в системе отопления совершенно непонятно. А вот соотношение цены в пользу водоструйного элеватора с регулируемым соплом относительно регуляторов «Danfoss» примерно 1 к 3. Правда надо отдать должное «Данфосовцам» их продукция надежнее, хотя и не вся, плохо работают на нашей воде некоторые разновидности недорогих трехходовых клапанов. Рекомендация – экономить нужно с умом!
Принципиально все регулирующие элеваторы выполнены одинаково. Их устройство хорошо видно на рисунке . , можете посмотреть анимированное изображение работы регулирующего механизма ВАРС водоструйного элеватора.
И на последок краткий комментарий — применение водоструйных элеваторов с регулируемым соплом особенно эффективно в общественных и производственных зданиях где позволяет экономить до 20-25% расходов на отопление, понижая температуру в отапливаемых помещениях в ночное время и, особенно, в выходные дни.
Тепло в доме является составной частью комфортных условий проживания. Человек уже не представляет своей жизни без этого, давно позабыв о существовавших ранее способах обогреть свое жилье. Разнообразные отопительные системы, что полностью автоматизированы, избавляют своих владельцев от лишних забот. В результате, человек может наслаждаться теплом, не затрачивая сил.
Еще не так давно главным способом обогреть дом было . Некоторые и сегодня используют подобный метод, но свою распространенность он давно утратил. Огромным недостатком отопления печью был холодный пол. По законам физики теплый воздух поднимался вверх, обогревая воздух в квартире, а так и оставался холодным. Следовательно, эффективность упомянутого вида отопления снижалась.
Но прогресс коснулся всех отраслей промышленности, улучшая условия жизни людей. Поэтому постепенно произошел переход от печного отопления к водяному. Оно стало значительно эффективней и выгодней. Система остается ведущей в наше время, не уступая своей популярности и прочно занятых позиций новым альтернативным способам обогрева жилья.
Тепло одинаково высоко ценится вне зависимости от типа жилища. И в квартире, и в собственном доме (коттедж или дача) человек хочет чувствовать себя комфортно, а тепло – важная его составляющая. Но чтобы выбрать оптимальный вид обогрева, следует принять во внимание тип и категорию жилья. Эти параметры напрямую связаны между собой, и от сочетаемости будет зависеть результативность проделанной работы.
По этой причине в собственных домах используют индивидуальное отопление, которое соответствует требуемым параметрам. К индивидуальному отоплению переходят и жители городских квартир. Но в пока что преобладает центральная .
Эта система требует также тщательного ухода и особого внимания, чтобы работать качественно и без перебоев. Ключевым элементом ее выступает элеваторный узел отопления. Но мало кто знает, чем он является, и в чем состоят его главные функции.
Увидеть воочию, что такое узел элеватора, можно посетив подвал в любом многоэтажном доме, где он и расположен. Его легко будет отыскать среди всех устройств системы отопления.
Но чтобы понять предназначение узла, следует вспомнить способ поступления в квартиры тепла. Каждое здание оборудовано двумя трубопроводами. По одному тепло поступает в помещение (подающий), второй выводит холодную воду (обратный). По подающему нагретая вода подводится к помещению. Обратный возвращает отдавшую тепло воду назад в котельную, где та снова будет нагреваться, и нести тепло в дом.
Нагретая вода не сразу поступает в каждую из квартир, сначала она подается в подвал. Важно, чтобы в месте входа была произведена установка специальной запорной арматуры. В некоторых случая будет достаточно задвижки, в остальных используют шаровые краны (изготавливаются из стали). , которым в указной системе будет вода, имеет разную температуру. Именно она определяет дальнейшую работу всей системы. Соответственно, существуют несколько разных уровней тепла:
- 90 на 70°С (реже 95 на 70°С)
- 130 на 70°С
- 150 на 70°С
В случаях, если температура поступаемой воды не поднимается выше 95°С, то основная задача системы заключается в распределении полученного тепла по всему дому. Для этого потребуется коллектор, оборудованный балансировочными кранами.
Но часто теплоноситель имеет температуру, что существенно превышает упомянутую норму. Нельзя допускать попадания такой горячей воды отопительную систему здания. Предварительно следует снизить нагрев. За этот процесс и отвечает элеваторный узел в отопительной системе.
Как работает узел?
Элеватор отвечает за охлаждения воды и приведения температуры в норму. Пройдя охладительный процесс в узле, вода поступает в отопительную конструкцию дома. Сам процесс охлаждения происходит на основе смешивания нагретой воды из подающего и холодной воды из обратного трубопроводов. Оба водяных потока встречаются в элеваторе, тут они перемешиваются, горячая вода остывает и может подаваться в систему.
На функциональные особенности элеватора указывает и схема его размещения в системе отопления. Из этого следует вывод, что эффективность работы всей системы зависит от узла. По своей сути элеваторный узел является многофункциональным устройством, выполняя работу:
- смесителя
Эффективность работы узла обеспечивается простой конструкцией. Это также влияет на умеренную стоимость оборудования. Важно, что для работы узла не требуется электрический ток. Но все же у конструкции кроме очевидных преимуществ найдутся и несколько негативных сторон.
Среди самых серьезных недочетов выделяют:
- Необходимость придерживать давление внутри трубопровода в строгих рамках (0,8 – 2 Бар). Это касается и подающей, и обратной системы.
- Невозможность регулировать выходную температуру.
- Точность в расчетах каждого составляющего узла в отдельности.
Но, тем не менее, такие устройства получили большую популярность и часто используются в отоплении строений, входящих в состав коммунальных хозяйств.
В тепловых сетях часто происходят колебания основных режимов (теплового и гидравлического), но они никак не влияют на качество работы узла. Это объясняет частое использование их в системах подачи тепла, несмотря на очевидные недостатки.
Системы с узлами работают значительно проще, ведь элеваторы не нуждаются в постоянном наблюдении. Вся регулировка их работы осуществляется предварительно: перед монтажом необходимо точно рассчитать диаметр сопла. В этом и состоит суть регулировки работы узла.
Основные элементы конструкции узла
Узел оснащен тремя основными компонентами:
- Элеватор струйного типа
- сопло
- камера, где происходит разрежения.
Дополнительными устройствами в элеваторе считаются:
- запорная арматура
- тонометры
- манометры
Их используют для контроля за происходящими процессами внутри узла и параметрами самого оборудования. Упомянутые приборы иногда еще называют «обвязкой элеватора».
По своей сути элеватор – это смешивающее устройства. Вода в него поступает, проходя ряд фильтров. Они расположены сразу после входной задвижки и очищают воду от грязи. Поэтому по-простому их называют грязевиками, а на самом деле – это сетчато-магнитные фильтры.
Внешняя оболочка элеватора представлена стальным корпусом, а внутри располагается камера для смешивания. Еще есть сужающее устройство (сопло).
Горячая вода, которую необходимо остудить, попадает в камеру через сопло. Скорость воды всегда очень высокая. Таким образом, в камере происходит разрежение. Это позволяет подсасывать воду из обратного трубопровода. То есть, происходит процесс инжекции. Незначительно, но все-таки возможно регулировать объем воды, что расходуется. Это достигается путем изменений размеров сопла (увеличение или уменьшение диаметра). Таким образом, температуру выходящей воды из элеватора также можно контролировать в допустимых пределах.
Выполняя сразу функции и смесителя, и циркуляционного насоса элеватор не требует электричества. Для работы он потребляет перепады в давлении. Перед узлом давление меняется, что техники называют располагаемым напором внутри системы. Именно за счет этого напора и осуществляется работа элеватора.
Секреты экономии тепла
Теперь стало известно, что с использованием элеватора можно экономить тепло. Для этого необходимо снижать температуру в квартире ночью, или днем, когда большая часть жильцов отсутствуют. Недостатком такой экономии становится необходимость в последствии увеличить расход тепла, для обогрева уже остывшего помещения. Но в прохладном помещении спится намного лучше, утверждают ученые.
Чтобы экономия стала эффективной, начали разрабатывать элеватор с регулируемым соплом. Он также является водоструйным, как и его предшественник. Отличается он не столько конструктивными изменениями, сколько глубиной возможной регулировки, не теряя при этом высокого качества своей работы.
Использование водоструйных элеваторов с регулируемым соплом позволяет снижать температуру отопления ночью, во время выходных, или когда температура воздуха увеличивается.
Но техника продолжает развиваться и вскоре появляться аналоги обычных элеваторных узлов, что способны производить полностью в автоматическом режиме.
Обеспечение многоквартирных домов – процесс сложный и требующий профессионального подхода. Основная проблема состоит в протяженности тепловых магистралей в результате чего происходят большие тепловые потери. Решение этой проблемы может быть реализовано комплексно, а именно:
- Изоляция труб и применение новых материалов их изготовления.
- Увеличение температуры воды на выходе из котельной.
Для реализации второго метода используется принцип увеличения давления воды, вследствие чего температура кипения становится больше 100°С. Согласно этому существуют следующие температурные режимы работы котельных:
- 150°С.
- 130°С.
- 95°С.
Это очень удобно для транспортировки, но существует необходимость снижения температуры при распределении теплоносителя в доме. Это возможно благодаря применению элеваторного теплового узла.
Самое очевидное решение – это уменьшить температуру с помощью смешивания остывшего теплоносителя из обратной трубы. Эту задачу выполняет элеваторный температурный узел.
Конструкция состоит из 3-х патрубков:
- Входной. В него поступает горячая вода из общей магистрали с повышенной температурой.
- Обратный. Подсоединен к обратному трубопроводу.
- Смесительный. Подает теплоноситель с нормальной температурой в отопительные приборы помещений.
Для обеспечения автономной работы в конструкции предусмотрен инжектор. Он необходим для уменьшения давления до нормально, но, помимо этого, выполняет очень важную функцию.
Перегретая вода поступает в сопло инжектора и попадает в зону смешивания с большой скоростью. При этом создается разряжение (зона уменьшенного давления), которое обеспечивает приток остывшего теплоносителя из обратной трубы.
Возникающее давление в элеваторном тепловом узле позволяет создавать постоянную скорость движения потока. Это в некоторой мере облегчает работу водяных насосов и способствует созданию одинакового температурного режима для всех потребителей, независимо от порядка подключения к отопительной системе.
Способы регулирования
Важным параметром в работе элеваторного узла является регулирование подачи перегретого теплоносителя. В зависимости о внешних факторов температура воды в обратной трубе может изменяться. На это влияет количество подключенных в данный момент пользователей, время года и состояние здания.
Для обеспечения оптимального температурного режима элеваторный узел в обязательном порядке должен комплектоваться температурными датчиками и приборами показания давления. Каждый такой набор должен устанавливаться на все три подключаемых патрубка.
Один из самых распространенных вариантов обвязки элеваторного узла показан ниже.
1 – , 2 – задвижка, 3 – кран пробковый, 4, 12 – грязевые уловители, 5 – клапан обратный, 6 – дроссельная шайба, 7 – штуцер, 8 – термометр, 9 – манометр, 10 – элеватор, 11 – тепломер, 13 – водомер, 14 – регулятор расхода воды, 15 – регулятор подпара, 16 – вентили, 17 – обводка.
Данная схема работает в ручном режиме. В конструкции элеватора предусмотрен регулировочный клапан, с помощью которого уменьшается (увеличивается) поток горячей воды.
Преимуществами данной системы являются:
- Ее функционирование возможно без подключения электроснабжения.
- Небольшая стоимость проектирования и установки.
- Надежность.
Недостатки:
- Отсутствует автоматический режим работы.
- Небольшая эффективность, так как температура теплоносителя на входе может измениться в любой момент, что сразу же скажется на нагреве жилых помещений.
Но в настоящее время есть автоматические системы, позволяющие поддерживать нужный температурный режим без участия человека.
Для этого используют распределительные клапаны с электроприводом и циркулярным насосом. Электропривод подключается к датчику температуры и при ее изменении смещает задвижку клапана. Насос же необходим для обеспечения циркуляции теплоносителя в системе.
Никто не будет спорить, что система отопления является одной из наиболее важных систем жизнеобеспечения любого жилья, как частного дома, так и квартиры. Если говорить о квартирах, то в них зачастую преобладает централизованное отопление, в частных же домах чаще всего встречаются автономные системы отопления. В любом случае устройство отопительной системы требует пристального внимания. Например, в этой статье мы поговорим о таком важном элементе, как элеваторный узел отопления, о предназначении которого известно далеко не всем. Давайте разбираться.
Для того чтоб наглядно понять устройство и предназначение элеваторного узла можно зайти в обычный подвал многоэтажного дома. Там, среди остальных элементов теплового узла и можно найти нужную деталь.
Рассмотрим принципиальную схему подачи теплоносителя в систему отопления жилого дома. Горячая вода подается по трубопроводам к дому. Стоит отметить, что трубопроводов всего два, из которых:
- 1- подающий (подводит горячую воду к дому);
- 2- обратный (осуществляет отвод теплоносителя, отдавшего тепло, обратно в котельную);
Нагретая до определенной температуры воды из тепловой камеры попадает в подвал здания, где на вход в тепловой узел на трубопроводах установлена запорная арматура. Раньше в качестве запорной арматуры повсеместно устанавливались задвижки, теперь их постепенно вытесняют шаровые краны, изготовленные из стали. Дальнейший путь теплоносителя зависит от его температуры.
В нашей стране котельные работают по трем основным тепловым режимам:
- 95(90)/70 0 С;
- 130/70 0 С;
- 150/70 0 С;
Если вода в подающем трубопроводе нагрета не более чем до 95 0 С, то она просто распределяется по системе отопления при помощи коллектора, оснащенного регулировочными устройствами (балансировочными кранами). В том случае, если температура теплоносителя выше 95 0 С, то согласно действующим нормам такую воду нельзя подавать в отопительную систему. Нужно ее охладить. Именно здесь и вступает в работу элеваторный узел. Стоит отметить, что элеваторный узел отопления является наиболее дешевым и простым способом охлаждения теплоносителя.
Принцип работы элеваторного узла отопления и схема
С помощью элеватора температура перегретой воды опускается до расчетной, после чего подготовленный теплоноситель направляется в приборы отопления. Принцип работы элеваторного узла основан на смешивании в нем перегретого теплоносителя из подающего трубопровода с остывшей водой из обратной трубы.
Приведенная ниже схема элеваторного узла наглядно показывает, что элеватор выполняет сразу 2 функции, что позволяет повысить общую эффективность функционирования системы отопления:
- Работает в качестве циркуляционного насоса;
- Выполняет функцию смешивания;
Преимущество элеватора в его несложном устройстве и, несмотря на это, в высокой эффективности. Стоимость его невысока. Для работы ему не требуется подключения электрического тока.
Стоит упомянуть и недостатки этого элемента:
- Отсутствует возможность регулирования температуры воды на выходе;
- Перепад давления между подающим и обратным трубопроводом не должен выходить из диапазона 0,8-2 Бар;
- Только точный расчет каждой детали элеватора гарантирует его эффективную работу;
На сегодняшний день элеваторы все еще широко используются в тепловых узлах жилых домов, так как эффективность их работы не зависит от изменений тепловых и гидравлических режимов в тепловых сетях. Кроме того элеваторный узел не требует постоянного присмотра, а для его регулировки достаточно правильно подобрать диаметр сопла. Стоит помнить, что весь подбор элементов элеваторного узла стоит доверять только специалистам, имеющим соответствующие разрешения.
Из чего состоит элеваторный узел
- Струйный элеватор;
- Сопло;
- Камера разрешения;
Кроме того в состав элеваторного узла входит так называемая «обвязка элеватора», состоящая из контрольных манометров, термометров, запорной арматуры. В последнее время появились элеваторы, оснащенные электроприводом для регулирования диаметра сопла. Такой элеватор позволяет автоматически регулировать температуру теплоносителя, поступающего в систему отопления. Однако пока такие модели не получают широкого распространения ввиду невысокой степени надежности.
Заключение
Технологии, применяемые в коммунальной сфере, постоянно развиваются. На смену элеваторам приходят тепловые узлы с автоматическим регулированием температуры подаваемого и обратного теплоносителя. Они более экономичны, компактны, но и стоимость их по сравнению с элеватором довольно велика. К тому же для их работы требуется подключение электричества.
