Элеватор выбирается по диаметру горловины d Г в зависимости от располагаемой разности давлений в подающем и обратном теплопроводе на вводе в здание. Диаметр горловины элеватора d Г, мм, определяется по формуле 5.1:

G СО – расход воды в системе отопления, определяемый по формуле 5.2:

Q ОТ = 44443,6 Вт – тепловая мощность системы отопления всего здания;

ΔР СО – насосное давление, создаваемое элеватором, Па, определяется по формуле 5.3:

Δp ТС – разность давления в теплопроводах теплосети на вводе в здание, 75кПа;

u – коэффициент смешения в элеваторе, определяется по формуле 5.4:

Принимаем ближайший стандартный элеватор №1, имеющий параметры:

диаметр горловины d Г = 15 мм,

диаметр трубы d У = 40 мм,

длина элеватора L= 425 мм. (По прил. 8 методических указаний.)

Согласно принятых параметров рассчитаем диаметр сопла d С по формуле 5.5:

(5.5)

5.3 Гидравлический расчет системы отопления

Гидравлический расчет трубопроводов сводится к подбору диаметров подводок, стояков и магистралей таким образом, чтобы при заданном циркуляционном давлении к каждому прибору поступало расчетное количество теплоты (теплоносителя), равное тепловой мощности системы отопления данного помещения.

Для расчета необходимо выделить главное циркуляционное кольцо, проходящее через наиболее удаленный и нагруженный стояк наиболее нагруженной ветви. В нашем случае, расчет главного циркуляционного кольца будем проводить через стояк № 1.

Определим расчетное циркуляционное давление для главного циркуляционного кольца по формуле 5.6:

Б – коэффициент, для двухтрубных систем, равный 0.4;

∆Р СО = – насосное давление, передаваемое элеватором в систему отопления, равно8436Па;

∆Р е – естественное давление от остывания воды в отопительных приборах,

Па, определяемое по формуле 5.7 (для двухтрубных систем):

∆Р е = 6,3h(t Г –t 0); (5.7)

h– высота расположения центра прибора первого этажа относительно оси элеватора, м;

t Г = 95ºС – температура воды в подающей магистрали отопления;

t 0 = 70ºС – температура воды в обратной магистрали;

h= 1,80 м (см. аксонометрическую схему и схему элеваторного узла);

Р Ц =8436 + 0,4 ∙ 6,3 ∙ 1,8 ∙ (95 – 70) = 8549,4 Па

Расчет двухтрубного стояка гцк

Определяют длину труб стояка от подающей до обратной магистрали, включая подводки к приборам. Находят количество воды G (по формуле 5.2). Задают диаметры труб таким образом, чтобы скорость движения воды не превышала 1 м/с, и по номограмме для G определяют удельные потери давления P y , Па/м, на 1 погонный метр трубы, учитывающие потери на трение и в местных

сопротивлениях. Тогда потери давления на участке вычисляются по формуле 5.8:

Р СТ = P У ∙ l, (5.8)

где l – длина участка стояка или магистрали, м.

Полные потери давления в стояке должны быть в пределах (0,1-0,15)Р Ц.

Расчет магистралей.

Потери давления в магистралях Р МАГ составляют 0,9(Р Ц –Р СТ). В таблицу 5.1 заносят номера участков, их тепловые нагрузки и длины. Определяют количество воды на участках G, кг/ч. Ориентировочные удельные потери давления в магистралях Р У.ОР рассчитываются по формуле 5.9:

где Ʃl МАГ – суммарная длина всех участков магистралей ГЦК, м.

Диаметры труб подбирают таким образом, чтобы скорость движения воды не превышала 1 м/с и удельные потери давления Р У, определяемые по номограмме, были бы наиболее близки к Р У.ОР. По принятому диаметру труб и фактическому расходу воды по той же номограмме определяют фактические удельные потери давления Р у и скорость движения воды V. Значения Р у,V записываются в таблицу 5.1, затем вычисляют полные потери давления на участках по формуле 5.8 по всему ГЦК.

Расчёт ГЦК считается законченным, если запас давления, определяемый по

формуле 5.10, равен 5-10%:

Р ЗАП =(Р Ц – Р ЦК) / Р Ц ∙100% (5.10)

Р ЦК = Р МАГ + Р СТ – суммарные потери давления на всех участках магистралей и стояке ГЦК, Па. Если Р ЦК больше Р Ц, значит, диаметры труб занижены. На участках следует увеличить диаметры труб и сделать пересчёт потерь давления. Если значения Р ЦК окажется значительно меньше Р Ц, то следует уменьшить диаметры труб отдельных участков, потери давления на которых малы.

Расчеты сведены в таблицу 5.1.

Предварительный расчет:

0,15  Р Ц = 8549,4  0,15 = 1282,5 Па

Р СТ = 3289,04 >> 1282,5 Па, поэтому принимаем диаметр труб стояка – 15 мм вместо 10.

Р СТ = 1364,5 ≈ 1282,5 Па, но если увеличить диаметр труб ещё, то потери давления на стояке составят намного меньше 10% от РЦ (около 2%).

P МАГ = 0,9 (8549,4 –1364,5) = 6467 Па, L МАГ =54,7 м, Р У.ОР. = 118 Па/м.

Р ЦК = 6986,9 + 1364,5 = 8351,4 Па

Р ЗАП = (8549,4 – 8351,4) / 8549,4  100% = 2,3% < 5%

Окончательный расчет:

Принимаем диаметр участка №15 32 мм вместо 25 мм, чтобы увеличить запас:

Р ЗАП = (8549,4 – 7982,3) / 8549,4  100% = 6,6%.

5.4 Расчет поверхности и подбор отопительных приборов:

Для расчета по заданию принимаем тип отопительных приборов – радиатор чугунный секционный М-140-АО.

Техническая характеристика (для одной секции):

номинальный тепловой поток одной секции q H = 595 Вт/секц.

Требуемое число секций отопительного прибора рассчитывается по формуле 5.11:

q оп – расчетный тепловой поток одной секции, Вт/секц, вычисляемый по формуле 5.12:

q H = 595 Вт/секц – номинальный тепловой поток одной секции, Вт/секц;

n, p – экспериментальные показатели, учитывающие влияние типа отопительного прибора, направление движения и количество проходящей воды;

 1 – коэффициент, учитывающий направление движения воды в приборе;

Δt – разность средней температуры воды в радиаторе и температуры воздуха в помещении, o C, можно найти по формуле 5.13:

Δt = 0,5  (t ВХ +t ВЫХ) – t В (5.13)

t ВХ ≈ t Г = 95 o C, t ВЫХ ≈ t 0 = 95 o C

Значение коэффициента приборов β1 и показателей степени n и р берутся из таблицы 5.2.

Таблица 5.2

Схема подводки теплоносителя к прибору	Значения коэффициентов
Сверху - вниз
Снизу - вверх
Снизу - вниз

Отметим, что при двухтрубной системе у всех приборов схема присоединения сверху-вниз.

Расчет приборов сведён в таблицу 5.3.

Полученное число секций N P округляют до целого Nуст следующим образом:

если десятичная часть больше 0,28 - в сторону увеличения,

если меньше или равна 0,28 - в сторону уменьшения.

Таблица 5.3

Централизованное отопление, несмотря на все настоящие и мнимые его недостатки по-прежнему является наиболее распространенным способом обогрева как многоквартирных жилых зданий, так и общественных и промышленных.

Принцип работы централизованного отопления

Общая схема достаточно проста: котельная или ТЭЦ нагревает воду, подает ее в магистральные теплопроводные трубы, а затем на тепловые пункты – жилые здания, учреждения и так далее. При перемещении по трубам вода несколько охлаждается и в конечном пункте температура ее ниже. Чтобы компенсировать охлаждение, котельная нагревает воду до более высокого значения. Величина нагрева зависит от температуры на улице и температурного графика.

• Например, при графике 130/70 при температуре на улице 0 С, параметр воды, подаваемой в магистраль, составляет 76 градусов. А при -22 С – не менее 115. Последнее вполне укладывается в рамки физических законов, так как трубы представляют собой закрытый сосуд, а теплоноситель перемещается под давлением.

Очевидно, что столь перегретая вода не может подаваться в систему, так как возникает эффект перетопа. При этом сильно изнашиваются материалы трубопроводов и радиаторов, поверхность батарей перегревается вплоть до риска получения ожогов, а пластиковые трубы в принципе не рассчитаны на температуру теплоносителя выше 90 градусов.

Для нормального обогрева необходимо соблюдением еще нескольких условий.

• Во-первых, давление и скорость движения воды. Если она невелика, то в ближайшие квартиры поставляется перегретая вода, а в дальние, особенно угловые – слишком холодная, в результате чего дом отапливается неравномерно.
• Во-вторых – для правильного прогрева необходим определенный объем теплоносителя. Из магистрали тепловой узел получает около 5–6 кубометров, в то время как для системы необходимо 12–13.

Именно для решения всех вышеперечисленных вопросов и используется элеватор отопления. На фото представлен образец.

Элеватор отопления: функции

Это устройство относится к категории отопительной техники и выполняет несколько функций.

• Понижение температуры воды – так как поставляемая жидкость слишком горячая, то перед подачей ее следует охладить. При этом скорость подачи не должна теряться. Аппарат смешивает подаваемый теплоноситель с водой из обратного трубопровода, тем самым снижая температуру и не уменьшая скорости.

• Создание объема теплоносителя – благодаря описанному выше смешению подаваемой воды и жидкости из обратки получается необходимый для нормального функционирования объем.
• Функция циркуляционного насоса – забор воды из обратки и подача теплоносителя в квартиры осуществляется за счет перепада давления перед элеватором отопления. При этом электроэнергия не используется. Регуляция температуры подаваемой воды и ее расход осуществляется путем изменения размера отверстия в сопле.

Принцип работы устройства

Аппарат представляет собой довольно большую емкость, так как включает камеру смешения. Перед камерой устанавливаются грязеуловители и сетчато-магнитные фильтры: качество водопроводной воды в наших городах никогда не бывает высоким. На фото демонстрируется схема элеватора отопления.

Очищенная вода попадает в камеру смешения с большой скоростью. За счет разрежения вода из обратки подсасывается самопроизвольно и смешивается с перегретой. Теплоноситель через сопло подается в сеть. Понятно, что размер отверстия в сопле определяет температуру воды и давление. Выпускаются приборы с регулируемым соплом и постоянным, общий принцип работы у них одинаков.

Между напором внутри подающей трубы и сопротивлением элеватора отопления должно соблюдаться определенное соотношение: 7 к 1. При других показателях работа устройства будет неэффективной. Также имеет значение и давление в подающей трубе и обратке – оно должно быть практически одинаковым.

Элеватор отопления с регулируемым соплом

Принцип работы аппарата точно такой же: смешивание теплоносителя и распределение по сети за счет возникающего перепада давлений. Однако регулируемое сопло позволяет устанавливать разную температуру для определенного времени суток, например, и тем самым экономить тепло.

• Сам по себе размер диаметра не изменяется, но в регулируемом сопле установлен дополнительный механизм. В зависимости от указанного на датчике значения дроссельная игла перемещается вдоль сопла, уменьшая или увеличивая его рабочее сечение, что и изменят размер отверстия. Работа механизма требует электропитания. На фото – элеватор отопления с регулируемым соплом.

Наибольшую выгоду от аппарата получают общественные учреждения и промышленные объекты, так как для
большинства из них обогрев помещений ночью не является необходимостью – вполне достаточно поддержки минимального режима. Возможность установить меньшую температуру в ночное время существенно сокращает расход теплоэнергии. Экономия может достигать 20–25%.

В жилых многоквартирных домах устройство с регулируемым соплом используется значительно реже, и зря: в ночное время температура +17–18 С вместо 22–24 С является более комфортной. Снижение температурного показателя также позволяет уменьшить расходы на обогрев.

Системы теплоснабжения, применяемые в настоящее время, состоят из магистральных трубопроводов и теплопунктов, с помощью которых тепло распределяется по потребителям. Любой многоквартирный дом оснащен специальным тепловым узлом, в котором регулируется давление и температура воды. С этой задачей призваны справляться специальные устройства, называемые элеваторными узлами.

Элеваторный узел представляет собой модуль, с помощью которого любой многоквартирный дом подключается к общей теплосети. Теплоноситель часто имеет температуру, превышающую допустимые пределы. Сильно нагретая вода не должна поступать в радиаторы квартир. Для охлаждения воды в отопительных системах домов применяются элеваторные узлы.

Данные модули понижают температуру поступающего в подвалы домов теплоносителя из внешней теплосети путем добавления в него воды из обратной трубы. Элеваторы являются наиболее простыми вариантами охлаждения теплоносителей в жилых домах.

Устройство и принцип работы элеватора отопления

Элеватор системы отопления состоит из трех основных элементов:

• смесительная камера;
• сопло;
• струйный элеватор.

Дополнительно в конструкции устройства предусматриваются различные термометры с манометрами. Элеваторы также оснащаются запорной арматурой.

Элеватор представляет собой устройство, сделанное из чугуна или стали. Устройство снабжено тремя фланцами. Принцип его работы заключается в следующем:

• разогретая до высоких температур вода движется к элеватору и попадает в его сопло;
• происходит усиление скорости потока теплоносителя при сужающемся сопле и уменьшении давления;
• в то место, где возникло низкое давление, поступает холодная вода из обратного трубопровода;
• обе жидкости (холодная и горячая) перемешиваются в смесительном узле элеватора.

Благодаря холодной воде, поступающей из обратной трубы, в отопительной системе снижается общее давление. Температура теплоносителя опускается до нужного показателя, после чего он распределяется по квартирам жилого дома.

По своей структуре элеваторный узел является устройством, одновременно выполняющим функции и смесителя, и циркуляционного насоса.

Основными достоинствами конструкции являются:

• невысокая стоимость установки в многоквартирных домах;
• несложность самой установки;
• экономия используемого теплоносителя, достигающая 30%;
• энергонезависимость данного оборудования.

Любой элеваторный узел требует обвязки. Нагретая вода движется по магистрали через трубопровод подачи. Ее возвращение происходит по обратному трубопроводу. От магистральных труб внутренняя система дома может отключаться благодаря задвижкам. Элементы теплового узла крепятся друг с другом фланцевым соединением.

Схема элеватора системы отопления

На входе в систему, как и на ее выходе, фиксируются специальные грязевики. Их функция сводится к сбору твердых частиц, которые попадают в теплоноситель. Благодаря грязевикам частицы не проникают дальше в отопительную систему, оседая в них. Используются грязевики прямого и косого типов. Данные элементы нуждаются в очищении от накопившихся в них осадков.

Обязательным элементом являются манометры. Данные контрольные приборы выполняют функцию регулирования показателей давления теплоносителя внутри труб.

При попадании в узел управления системой отопления теплоноситель может иметь давление, достигающее 12 атмосфер. На выходе из элеватора давление значительно снижается. Его показатель зависит от числа этажей в многоквартирном доме.

В системе предусматриваются термометры, регулирующие температуру внутритрубной жидкости.

Установка самого элеватора предусматривает особые правила монтажа:

• наличие в системе свободного прямого участка длиной 25 см;
• при помощи входного патрубка устройство соединяется с трубой подачи из централи (соединение происходит посредством фланца);
• патрубком с противоположной стороны элеватор соединяется с трубой, являющейся частью внутридомовой разводки;
• к обратной трубе элеваторный узел вместе с фланцем подключается при помощи перемычки.

Любая внутридомовая отопительная конструкция подразумевает присутствие задвижек и дренирующих элементов. Задвижки позволяют отключить элеватор от внутренней отопительной сети, а дренирующие элементы осуществляют слив теплоносителя из системы. Обычно это происходит в рамках плановых профилактических мероприятий или при авариях на теплосетях.

Элеватор с автоматической регулировкой

Используется два основных типа элеваторных узлов:

• без регулировки;
• устройства с автоматическим регулированием.

Второй тип устройств имеет свои особенности работы. Их конструкция позволяет электронными методами регулирования менять сечение сопла. Внутри такого элемента располагается специальный механизм, посредством которого происходит перемещение дроссельной иглы.

Дроссельная игла оказывает воздействие на сопло и меняет его просвет. В результате изменения просвета сопла существенно изменяются показатели расходования теплоносителя.

Изменение просвета не только оказывает влияние на расход жидкости внутри отопительных труб, но и на скорость ее перемещения. Все это становится результатом изменения коэффициента, при котором происходит смешивание холодной воды из обратного трубопровода и горячей воды, идущей по внешней магистральной трубе. Так происходит изменение температуры теплоносителя.

Посредством элеватора происходит регулировка не только подачи жидкости, но и ее давления. Давление самого устройства направляет поток теплоносителя в отопительном контуре.

Поскольку элеватор отчасти является циркуляционным насосом, то в его конструкцию удачно вписываются распределительные устройства. Это необходимо в многоэтажных домах, где проживает сразу несколько потребителей.

Основным распределительным устройством выступает коллектор или гребенка. В данную емкость попадает теплоноситель, выходящий из элеваторного узла. Жидкость выходит из гребенки через множество выходов, распределяясь по квартирам дома. При этом напор в системе остается неизменным.

Можно ремонтировать отдельных потребителей без необходимости остановки всего контура отопления.

Использование клапана трехходового

В качестве распределительного устройства используется клапан трехходовой. Механизм способен функционировать в нескольких режимах:

• постоянном;
• переменном.

Клапаны бывают чугунными, латунными, стальными. Внутри него имеется запорное устройство цилиндрического, шарового или конусного типа. По своей форме клапан напоминает тройник. Работая в отопительной системе, он выполняет функции смесителя.

Чаще используются клапаны шарового типа. Их назначение сводится к:

• регулированию температуры радиаторов;
• регулированию температуры внутри теплых полов;
• направлению теплоносителя по двум направлениям.

Трехходовые клапаны, входящие в элеваторный узел, подразделяются на два вида - регулировочные, запорные. Оба вида во многом схожи по функционалу, но второй тип сложнее справляется с задачей плавной регулировки температурного режима.

Основные неисправности элеваторов

Среди достоинств устройства имеется несколько его недостатков, среди которых:

• не допускается сильный перепад давления, который возникает в двух трубах (подающей и обратной);
• допустимой нормой перепада давления является 2 Бар;
• устройство не позволяет регулировать температуру теплоносителя на выходе из системы;
• каждый элемент элеваторного узла нуждается в составлении расчетов, без чего невозможна точность их работы.

Среди частых случаев неисправностей, происходящих с данными устройствами, бывают:

• засорение грязевиков;
• засор всего оборудования;
• выход из строя арматуры;
• увеличение диаметра сопла, происходящее со временем и затрудняющее возможность регулировки температуры воды в отопительных трубах;
• поломка регуляторов.

Один из примеров засорения грязевиков

Частыми причинами неисправностей являются различные засоры оборудования и увеличивающееся в диаметре сопло. Любая неисправность быстро дает о себе знать сбоем в работе узла. В системе возникает резкий перепад температуры теплоносителя. Серьезным перепадом является изменение температуры на 5 0 С. В подобных случаях требуется диагностика конструкции и проведение ее ремонта.

Сопло увеличивается в своем диаметре по двум главным причинам:

• из-за непроизвольного сверления;
• из-за коррозии в результате постоянного контакта с водой.

Проблема приводит к нарушению баланса в системе и регулировки температуры в ней. Ремонтные работы при этом должны быть проведены в кратчайшие сроки.

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

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

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

Общие краткие сведения о системах теплоснабжения

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

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

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

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

1 – Котельная или ТЭЦ.

2 – Потребители тепловой энергии.

3 – Магистраль подачи разогретого теплоносителя.

4 – Магистраль «обратки ».

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

7 – внутридомовые тепловые распределительные узлы.

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

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

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

Правильный выбор радиаторов отопления – чрезвычайно важен!

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

Как правильно подойти к

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

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

Как устроен и работает элеватор отопления

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

Посмотрим на его строение внутри.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Есть, конечно, и весьма значимые недостатки:

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

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

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

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

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

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

Что нужно знать о теплоносителях?

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

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

Расчет и подбор элеватора системы отопления

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

К исходным данным можно отнести:

1. Значения температуры:

— на входе их тепловой централи;

— в «обратке» тепловой централи;

— рабочее значение для внутридомовой системы отопления;

— в обратной трубе системы.

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

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

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

Создание калькулятора для расчета

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

Рассмотрим пошагово:

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

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

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

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

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.