Элеваторный узел системы отопления: принцип работы элеваторного узла системы отопления, схема

Способы присоединения отопительных приборов

      Сейчас самыми распространенными являются водяные однотрубные системы, с нижней вертикальной разводкой. При этом присоединение радиатора осуществляется с помощью подводок, потому как они легки в монтаже и хорошо гарантируют равномерный нагрев. Такая отопительная система требует четких расчетов числа секций у радиаторов, с учетом уровня охлаждения воды и, кроме того, тщательно отрегулированных отопительных приборов, поскольку вода в однотрубных системах проходит их все последовательно.

      Наиболее успешной концепцией отопления, по моему мнению, является двухтрубная система отопления. Принцип её работы предусматривает синхронную подачу горячей и сливание уже холодной воды по разным трубам. Помимо этого, данная концепция, облегчает подсчет индивидуального потребления.

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.

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.

Расчёт узла

Элеваторные узлы системы отопления – это центровые элементы отопительных систем, осуществляющие обогрев жилых или нежилых помещений без лишних затрат тепла. Так как эти системы могут быть разными по количеству обслуживаемых объектов, необходимо производить расчёт элеватора, чтобы устанавливаемое устройство работало правильно. Сущность такого подсчёта параметров будущего элеватора состоит в том, что необходимо узнать два числа: размер камеры для смешения жидкостей (d) и сопла (d_с).

Размер (диаметр) внутренней камеры, смешивающей воду разной температуры, вычисляется по формуле:

d = 0,874 * √G_пр,

где G_пр – это количество смешанной воды (приведённое), указывается в тоннах в час.

Чтобы вычислить показатель количества воды, нужно подставить значения в следующую формулу:

G_пр = G_с / √h = Q / [(t_см – t_об) * √h * 1000],

где G_с – расчётный расход воды (т/ч);

h – обратный эффект от системы отопления (сопротивление; измеряется в метрах водяного столба);

Q – количество расходуемого тепла (в килокалориях в час);

t_см, t_об – обозначает t водяной смеси, которая идёт на отопление, и соответственно остывшей воды, идущей обратно, то есть по обратке (выражается в градусах по шкале Цельсия).

Видео описание

В этом ролике вы увидите, как разбирать, устанавливать сопло в элеваторе:

Теперь необходимо определить размер (диаметр) сопла (dс) по нижеприведённой формуле:

d_с = 10d / √[0,78 / G_пр2 * (1 + u)2 * d4 + 0,6(1 + u)2 – 0,4u2],

где u – безразмерный коэффициент инжекции или смешивания.

Далее для подсчёта u нужно вычислить u` по формуле:

u` = (t₁ – t_см) / (t_см – t_об),

где t₁ – это температура теплоносителя на входе в элеватор (в °С).

Чтобы вычислить u, требуется подставить значение коэффициента u` в формулу:

u = u` * 1,15.

После расчёта остаётся только подобрать нужное сопло. Они выпускаются нескольких размеров и маркируются цифрами от 0 до 7. Выбирать нужно то, которое по размеру ближе к расчётному значению (смотрите таблицу №1).

Таблица №1. Диаметр сопла.

Размерность сопла	Расход воды, т/час	Вес сопла, кг	Диаметр горловины сопла, см
0,1-0,4	6,4	1
1	0,5-1	8,1	1,5
2	1-2	8,1	2
3	1-3	12,5	2,5
4	3-5	12,5	3
5	5-10	13	3,5
6	10-15	18	4,7
7	15-25	18,5	5,9

Ремонт и замена деталей элеватора

Несмотря на то, что элеватор отопления является долговечным механизмом, всё-таки его детали иногда могут требовать замены. Например, сопло нужно менять, когда его диаметр увеличивается вследствие износа, который происходит из-за трения твёрдых частиц, попадающихся в воде-теплоносителе.

Видео описание

В следующем видео подробно рассказано о тепловых пунктах:

Также сопло меняют, когда оказывается надо повысить/понизить температуру воды, подающуюся в отопительную систему дома.

Иногда для изменения параметров теплоносителя без замены деталей на элеватор в системе отопления устанавливают задвижки (ручные заслонки), однако это не очень помогает проблеме. Дело в том, что при таком ручном, даже кустарном способе регулировки не удастся достичь равномерного распределения воды по всей системе отопления.

О ремонте

Если показатели входной и выходной температуры теплоносителя не соответствуют стандартным, это сигнализирует о поломке или неправильной работе элеватора отопления.

Элеватор на схемеИсточник i3.guns.ru

При равных температурных показателях есть вероятность засора элеватора либо нужно уменьшить диаметр сопла. В случае обнаружения очень большой разницы между указанными показателями следует останавливать работу устройства и ремонтировать его

Также нужно обратить внимание на элеватор, если часть отапливаемых помещений недополучает тепло. Проверяют на исправность все части элеватора перед началом каждого отопительного периода

Коротко о главном

Элеватор в системе отопления – это главный элемент при перераспределении перегретой воды, идущей в отопительную систему.

Огромные давление и температура теплоносителя убывают при его прохождении через элеваторный узел.

Уменьшенный/увеличенный диаметр сопла меняет параметры элеватора.

Контроль за исправностью элеватора производится с помощью наблюдения за входящими и выходными параметрами системы.

Для равномерного распределения теплоносителя по разным потребителям с помощью элеватора отопления можно применять коллектор или гребёнку.

Отрицательными сторонами использования элеватора является сложность монтажа и регулировки температуры теплоносителя, положительными – долговечность и экономность.

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 схемы с регулирующими клапанами 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. Щелкнув по рисунку. 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.

Что еще почитать по теме:

• Элеваторный узел с тепловым счетчиком схема
• Паспорт узла учета тепловой энергии образец
• Элеватор что это? Элеваторный узел отопления –…

Советы

Подбор необходимых параметров системы отопления в многоквартирном или частном доме (коттедже) зависит от проекта и выделяемых на решение этого вопроса денег. Чаще всего определяющими в данном случае являются финансовые возможности и местные условия.

Самотечная система отопления самая простая и дешевая. Источником тепла для такой системы служит водяной котел на дровах, угле или природном газе. Насоса в этой системе нет – конвективную циркуляцию воды обеспечивает бак-расширитель и подуклонка труб.

Полуавтоматическая система на базе термоголовок и термостатов. Параметры системы задают вручную, в дальнейшем они поддерживаются автоматически. Система с использованием микроконтроллеров и самообучающихся программ может работать полностью автономно в течение продолжительного времени. Для анализа событий в системе ведется журнал мониторинга. Если вы хотите максимально сэкономить на монтаже системы отопления, сделав все работы самостоятельно, но при этом не умеете пользоваться электросваркой, нужно выбрать для системы отопления и горячего водоснабжения полипропиленовые трубы. Монтаж полипропиленовых труб можно сделать при помощи обыкновенного гаечного ключа. Эти трубы существенно дешевле остальных. Ошибки монтажа можно быстро и дешево исправить повторной укладкой. Сварку полипропиленовых труб на станке может легко освоить человек, который никогда раньше никогда этого не делал.

Полипропиленовые трубы можно легко прокладывать в труднодоступных местах. Существенный их недостаток – для монтажа системы отопления нужен сварочный аппарат, который придётся купить или взять в аренду. Лучше всего использовать полипропиленовые трубы c арматурой из стекловолокна, они гораздо прочнее и более долговечны.

Самостоятельное устранение неисправностей элеваторного узла:

• Засорение мусором. Признаки – после легкого постукивания по корпусу грязевика наблюдается помутнение воды или появление застойного запаха. Грязевик нужно промыть.
• Коррозия или засорение сопла. Признаки – слышен сильный шум, при работе резко изменяется давление в системе. Сопло требует замены.
• Засорение грязевика на обратном трубопроводе. Признаки – давление в обратном трубопроводе растет. Грязевик нужно промыть.
• Коррозия сопла. Признаки – разная температура воды на этажах. Требуется замена сопла.

О том, как работает элеваторный узел отопления, смотрите в следующем видео.

Устройство и принцип работы элеватора отопления

В точке входа трубопровода тепловых сетей, обычно в подвале, в глаза бросается узел, который соединяет трубы подачи и «обратки». Это элеватор — смесительный узел для отопления дома. Изготовляется элеватор в виде чугунной или стальной конструкции снабженной тремя фланцами. Это обычный элеватор отопления принцип работы его основан на законах физики. Внутри элеватора находится сопло, приемная камера, смесительная горловина и диффузор. Приемная камера соединяется с «обраткой» с помощью фланца.

Перегретая вода поступает на вход элеватора и проходит в сопло. Вследствие сужения сопла скорость потока увеличивается, а давление уменьшается (закон Бернулли). В область пониженного давления подсасывается вода из «обратки» и смешивается в смесительной камере элеватора. Вода уменьшает температуру до нужного уровня и одновременно уменьшается давление. Элеватор работает одновременно как циркуляционный насос и смеситель. Таков вкратце принцип работы элеватора в системе отопления здания или сооружения.

Схема теплового узла

Регулировку подачи теплоносителя осуществляют узлы элеваторные отопления дома. Элеватор – основной элемент теплового узла, нуждается в обвязке. Регулировочное оборудование чувствительно к загрязнениям, поэтому в обвязку входят грязевые фильтры, которые подключаются к «подаче» и «обратке».

В обвязку элеватора входят:

• грязевые фильтры;
• манометры (на входе и выходе);
• термодатчики (термометры на входе элеватора, на выходе и на «обратке»);
• задвижки (для проведения профилактических или аварийных работ).

Это самый простой вариант схемы для регулировки температуры теплоносителя, но она часто используется как базовое устройство теплового узла. Базовый узел элеваторный отопления любых зданий и сооружений, обеспечивает регулировку температуры и давления теплоносителя в контуре.

Преимущества его применения для отопления больших объектов, домов и высоток:

1. безотказность, благодаря простоте конструкции;
2. низкая цена монтажа и комплектующих деталей;
3. абсолютная энергонезависимость;
4. существенная экономия потребления теплоносителя до 30%.

Но при наличии бесспорных преимуществ использования элеватора для систем отопления следует отметить и недостатки применения этого прибора:

• расчет делается индивидуально для каждой системы;
• нужен обязательный перепад давления в системе отопления объекта;
• если элеватор нерегулируемый, то невозможно изменить параметры контура отопления.

Элеватор с автоматической регулировкой

В настоящее время созданы конструкции элеваторов, в которых при помощи электронной регулировки можно изменять сечение сопла. В таком элеваторе имеется механизм, который перемещает дроссельную иглу. Она меняет просвет сопла и в результате меняется расход теплоносителя. Изменение просвета меняет скорость движения воды. В результате изменяется коэффициент смешивания горячей воды и воды из «обратки», чем достигается изменение температуры теплоносителя в «подаче». Теперь понятно, зачем в системе отопления нужно давление воды.

Элеватор регулирует подачу и давление теплоносителя, а его давление движет поток в контуре отопления.

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.

Выбор материала деталей элеватора ЭТА-П

При выборе материала для той или иной детали учитывают характер и величину нагрузки, действующей на деталь, способ изготовления, требования к износостойкости, условии ее эксплуатации и т.д

Особое внимание обращается на обеспечение статической и усталостной прочности, так как сроки службы деталей колеблются от 10 до 25 лет. Для изготовления элеваторов применяют углеродистые качественные конструкционные стали марок 30, 35, 40, 45, 40Х и 40ХН

Их используют в нормализованном состоянии для изготовления деталей, испытывающих сравнительно небольшие напряжения, а после закалки и высокого отпуска — для изготовления более нагруженных деталей

Стали марок 30 и 35 подвергают нормализации с температурой 880 — 900°С; закалку проводят в воде с температурой 860 — 880°С и отпуск при 550 — 660°С. Детали из сталей марок 40 и 45 подвергают нормализации при температуре 860 — 880°С или закалке в воде с температурой 840-860°С с последующим отпуском; температура отпуска назначается в зависимости от требуемых механических свойств

Их используют в нормализованном состоянии для изготовления деталей, испытывающих сравнительно небольшие напряжения, а после закалки и высокого отпуска — для изготовления более нагруженных деталей. Стали марок 30 и 35 подвергают нормализации с температурой 880 — 900°С; закалку проводят в воде с температурой 860 — 880°С и отпуск при 550 — 660°С. Детали из сталей марок 40 и 45 подвергают нормализации при температуре 860 — 880°С или закалке в воде с температурой 840-860°С с последующим отпуском; температура отпуска назначается в зависимости от требуемых механических свойств.

Принцип работы элеватора

Внешне конструкция напоминает большой тройник из металлических труб с присоединительными фланцами на концах. Как устроен элеватор внутри:

• левый патрубок (смотри чертеж) представляет собой сужающееся сопло расчетного диаметра;
• за соплом располагается смесительная камера цилиндрической формы;
• нижний патрубок служит для присоединения обратной магистрали к смешивающей камере;
• правый патрубок – это расширяющийся диффузор, направляющий теплоноситель в отопительную сеть многоэтажного дома.

На чертеже патрубок эжектируемого потока условно показан сверху, хотя обычно он располагается снизу Примечание. В классическом исполнении элеватор не требует подключения к домовой электросети. Обновленный вариант изделия с регулируемым соплом и электроприводом присоединяется к внешнему источнику питания.

Стальной элеваторный узел подключается левым патрубком к подающей магистрали централизованной тепловой сети, нижним – к обратному трубопроводу. С обеих сторон элемента ставятся отсекающие задвижки, плюс сетчатый фильтр – отстойник (иначе – грязевик) на подаче. Традиционная схема теплового пункта с элеватором также включает манометры, термометры (на обеих линиях) и прибор учета потребленной энергии.

Теперь рассмотрим, как работает элеваторная перемычка:

1. Перегретая вода из сети теплоснабжения проходит через левый патрубок к соплу.
2. В момент прохождения сквозь узкое сечение сопла под высоким давлением течение потока ускоряется согласно закону Бернулли. Начинает действовать эффект водоструйного насоса, обеспечивающего циркуляцию теплоносителя в системе.
3. В зоне смесительной камеры напор воды снижается до нормы.
4. Струя, движущаяся с высокой скоростью в диффузор, создает разрежение в камере смешивания. Возникает эффект эжекции – поток жидкости с более высоким давлением увлекает через перемычку теплоноситель, возвращающийся из отопительной сети.
5. В камере элеватора отопления происходит перемешивание охлажденной воды с перегретой, на выходе из диффузора получаем теплоноситель нужной температуры (до 95 °С).

Уточнение. Стоит отметить, что элеваторный узел также использует в работе принцип инжекции – смешивание двух струй с одновременной передачей энергии. Напор результирующего потока становится меньше, чем первоначального, но больше подсасываемого из обратки. Более понятно процесс показан на видео: