Автоматизация элеваторных узлов систем отопления учебное пособие. Описание устройства и принципа работы элеваторного теплового узла

Что это такое - элеваторный узел системы отопления, четко осознает далеко не каждый потребитель. В отечественных климатических условиях сложно представить себе жилище без источника обогрева. Рассматриваемая система позволяет оптимизировать отопление, в отличие от печного аналога, которое не могло обогреть пол, по причине существенного ухода теплого воздуха вверх. Попробуем разобраться с тонкостями элеваторного оборудования и его преимуществами.

Общие сведения

Поскольку техническое развитие не стоит на месте, специалисты сконструировали водяную систему отопления. Здесь уместно задать вопрос: "А что это такое элеваторный узел системы отопления?". Он представляет собой конструкцию, позволяющую обогреть воздух в помещении, независимо от высоты потолков и общей площади комнат.

В частном доме владельцы чаще всего используют тип индивидуального отопления. В квартирах, как правило, эксплуатируется центральная система. Далее рассмотрим, что собой представляет элеваторный блок, какие функции он выполняет.

узел системы отопления?

Рассматриваемый агрегат представляет собой устройство, входящее в узел отопления, которое выполняет опции струйного либо инжекционного насоса. Главная задача подобной модификации - увеличение давления внутри работающей конструкции обогрева. Проще говоря, элеваторная система прокачивает теплоноситель по системе, одновременно повышая его объем.

Понять, что это такое элеваторный узел системы отопления, поможет следующий пример:

• При подаче из основного водопровода поставляется порядка 5 кубических метров жидкости для теплоносителя.
• В рабочую систему уже поступает в два раза больше материала.
• Увеличение подачи и объема связаны преимущественно с обычными физическими законами.
• Прежде всего, учитывайте, что элеватор в тепловой системе - это подсоединение к центральным где эксплуатируется главная ТЭЦ под давлением или в котельной.

Принцип работы

Работа элеваторного узла системы отопления заключается в подаче воды, которая движется по трубопроводу. В зимний период температура жидкости может достигать 150 градусов по Цельсию. Несмотря на то, что градус кипения составляет 100 градусов, дополнительную роль в работе системы играет один из законов физики. При рассматриваемой температуре вода начинает кипеть только в случае нахождения в открытом резервуаре без подачи дополнительного давления. Поскольку в трубопроводе имеется дополнительная нагрузка, жидкость активнее циркулирует при помощи насосного оборудования. В связи с этим кипение не происходит даже при превышении критических значений.

Особенности

Элеваторный узел системы отопления, фото которого представлено ниже, при температуре в 150 градусов не может работать эффективно. На это имеется ряд предпосылок:

• Чугун очень не любит термических перепадов. Если в квартире используются радиаторы из такого материала, в этом случае он подвержены деформации и выходу из строя. Поломка может дойти до степени полного разрушения батареи.
• Чрезмерная температура также активно нагревает металлические радиаторы, вследствие чего можно получить ожоги.
• Современная обвязка приспособлений выполняется из пластика, который максимально выдерживает 90 градусов. При 150 градусах - он начнет просто плавиться.
• Чтобы остудит основной очаг, как раз и используется элеватор.

Предназначение

Назначение элеваторного узла в системе отопления направлено на понижение температуры жидкости, используемой в конструкции. В жилище после прохождения данного узла попадает теплоноситель нормальной температуры. Как выяснилось, элеваторы необходимы для того, чтобы понижать температуру воды для систем отопления.

Сам процесс производится достаточно просто. Приспособление включает в себя рабочую камеру, где смешивается горячая вода и жидкость, поступающая из обратного контура. Такое решение дает возможность получать достаточное количество теплоносителя без чрезмерного расхода воды.

Обслуживание

Далее рассмотрим особенности обслуживания элеваторного узла системы отопления. Что это такое, рассмотрено выше. В процессе эксплуатации системы возникают определенные потери температур жидкости. При этом необходимо учитывать, что подача воды осуществляется через сопло с уменьшенным диаметром, в отличие от размеров трубопровода горячей воды. Увеличение скорости движения жидкости обеспечивается давлением, что дает возможность обеспечить теплоносителем все стояки. Такая конструкция гарантирует равномерный обогрев комнат, независимо от наличия или отсутствия распределительного блока.

Номера элеваторных узлов системы отопления требуют правильного обслуживания. Некоторые работники просто снимают сопло и устанавливают заслонки из металла, отвечающие за ручную регулировку скорости подачи воды. Это не самый худший вариант, гораздо проблематичнее эксплуатировать систему без них.

В подобной ситуации жилища в непосредственной близости от системы будут получать излишнее количество тепла, даже в самый сильный мороз жильцам придется проветривать квартиру. А в помещениях, размещенных вдалеке от развязки, напротив, будет холодно. Людям придется использовать дополнительные источники обогрева. На самом деле, виной всему является неправильное обслуживание системы.

Эксплуатация

Принцип работы элеваторного узла системы отопления более понятен при изучении схемы. Она дает возможность понять, что конструкция выполняет опцию сразу двух приспособлений: насоса циркуляционного типа и смесителя.

Конфигурация устройства максимально проста, но довольно эффективна. Система отличается приемлемой ценой, не требует подключения Для эффективной работы необходимо соблюдать определенные правила, а именно:

• В части прямого и обратного оборота следует поддерживать давление порядка 0,9-2,0 Бар.
• Температурный режим выходной жидкости не поддается регулировке.
• Все детали приспособления должны точно подгоняться, что требует проведения соответствующих расчетов.

Невзирая на некоторые сложности эксплуатации, элеваторный узел системы отопления, размеры которого требуют правильной корректировки, достаточно популярен в коммунальной отрасли и отличается высоким показателем эффективности. На итоговые результаты работы конструкции абсолютно не влияют перепады тепловых и гидравлических параметров. Блок не нуждается в постоянном наблюдении, а его регулировка осуществляется правильным подбором размера сопла.

Основные неисправности

Чаще всего в рассматриваемом узле поломки случаются по причине выхода из строя самого устройства. Это может быть связано с изменением диаметра сопла или его засорения. Кроме того, может деформироваться арматура, грязевики либо сбиться настройки регуляторных элементов.

Заметить неисправность несложно. Главным признаком поломки является наличие перепадов температур до подключения к системе и после нее. В случае значительного различия показателей, можно смело говорить о нарушениях в работе блока. Если разница параметров не очень существенная, проблема, скорее всего, заключается в засорении сопла. Для ремонта лучше воспользоваться услугами специалистов, поскольку самостоятельное вмешательство может привести к ухудшению ситуации.

Прочие неполадки

Чтобы устранить засорение сопла, оно снимается механическим путем и тщательно прочищается при помощи ветоши и щетки. Если диаметр этого элемента изменяется вследствие наличия ржавчины, работа отопительной системы будет нарушена. При этом помещения в нижней части многоэтажного дома будут перегреваться, а верхние квартиры - испытывать недостаток тепла. Проблема решается единственным путем - заменой сопла.

Манометры отопительной системы монтируются перед грязевиком и за ним. Если приборы показывают значительный перепад давления, это свидетельствует о засорении грязеочистительного элемента. Неисправность устраняется путем удаления загрязнений через спусковые краны, размещенные в нижней части узла. В случае невозможности решить проблему данным способом, грязевик разбирается и чистится.

В завершение

Система отопления жилища с простейшей элеваторной системой - не самая совершенная конструкция. Такой узел сложно поддается регулировке, часто требует разборки и замены сопла инжекторного типа. Оптимальным вариантом считается установка с возможностью автоматической корректировки элементов, дающих возможность смешивать теплоноситель в конкретном диапазоне.

Отопительная система является одной из самых важных для жизнеобеспечения любого здания, особенно если речь идёт о жилых помещениях. В частных домах всё чаще встречаются системы автономного типа , а вот в многоквартирных домах ещё не ушли от центрального отопления .

Именно в подвалах многоэтажных домов возможно увидеть элеваторный узел отопления и, собственно, понять специфику его работы и то, какие возможности даёт его использование.

1.1 Принцип и схема работы узла

Теплоноситель подаётся к дому по трубам. Трубопровода всего два:

1. Подающий. Его основная функция подавать горячую воду в дом.
2. Обратный. Он, в свою очередь, отводит остывший, отдавший своё тепло, теплоноситель обратно в котельную.

Когда вода (теплоноситель) подходит в подвал здания, её ожидает три пути в зависимости от того, какой температуры она будет. В нашей стране существуют три основных тепловых режима:

• до 95 °С;
• до 130 °С;
• до 150 °С.

Когда вода нагрета до 95 °С, то в данном случает она сразу распределяется по системе отопления . Если же она превышает эту отметку, её необходимо охладить (этого требуют санитарные нормы). И в данном случае в дело «вступает» элеваторный узел отопления.

Охлаждение происходит за счёт смешивания в элеваторе горячей воды из подающей трубы и остывшей из обратной. Таким образом, элеваторный узел работает сразу как два устройства:

1. Как смеситель.
2. В качестве циркуляционного насоса.

Перегретая вода попадает в сопло элеватора, в то время, как в зону разряжения попадает вода из обратного трубопровода. Затем эти два потока оказываются в смешивающей камере, где, исходя из названия, происходит смешивание. И вот уже смешанная вода попадает к потребителю.

Помимо того, что использовать такое устройство значит применить наиболее простой и экономный способ охладить теплоноситель, при этом элеватор может ещё и повысить общую эффективность всей системы.

Кроме всего прочего, именно за счёт элеваторного узла мы имеем возможность экономить. Забирая из тепловой сети определённое небольшое количество воды, разбавляем её водой из обратного трубопровода, за тепло которой уже заплатили, и производим повторную «отправку» в квартиры.

1.2 Составляющие элеваторного узла системы отопления

Устройство имеет достаточно несложную конструкцию. Выделяют три основные составляющие устройства:

• сопло;
• струйный элеватор;
• камера разряжения.

Также существует такое понятие как «обвязка». Это специальная запорная арматура , контрольные термометры и манометры. Именно эти компоненты и составляют элеваторный узел отопления.

С функциональной точки зрения элеватор является смешивающим устройством, в который вода поступает, проходя через ряд фильтров. Эти фильтры находятся сразу после задвижки (входной) и очищают теплоноситель (воду) от грязи. По этой причине их часто называют грязевиками. Сама оболочка элеватора стальная.

2 Достоинства и недостатки подобного узла

Элеватор как и любая другая система имеет определённые сильные и слабые стороны.

Большое распространение такого элемента тепловой системы приобрело благодаря целому ряду достоинств, среди них:

• простота схемы устройства;
• минимальное обслуживание системы;
• долговечность устройства;
• доступная цена;
• независимость от электрического тока;
• коэффициент смешения не зависит от гидро-теплового режима внешней среды;
• наличие дополнительной функции: узел может выполнить роль циркуляционного насоса .

Недостатками данной технологии являются:

• отсутствие возможности проведения регулировки температуры теплоносителя на выходе;
• достаточно трудоёмкая процедура расчёта диаметра насадки-конуса, а также размеров камеры смешения.

У элеватора есть также небольшой нюанс, который касается установки – перепад давления между подающей линией и обратной должен находится в пределах 0,8-2 атм.

2.1 Схема подключения элеваторного узла к отопительной системе

Системы отопления и горячего водоснабжения (ГВС) являются в некоторой степени взаимосвязанными. Как говорилось выше, для отопительной системы необходима температура воды до 95°С, а в ГВС –на уровне 60-65 °С. Поэтому здесь также требуется использование элеваторного узла.

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 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

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:

1. Изоляция труб и применение новых материалов их изготовления.
2. 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:

1. Входной. В него поступает горячая вода из общей магистрали с повышенной температурой.
2. Обратный. Подсоединен к обратному трубопроводу.
3. 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:

1. Ее функционирование возможно без подключения электроснабжения.
2. Небольшая стоимость проектирования и установки.
3. Надежность.

Недостатки:

1. Отсутствует автоматический режим работы.
2. 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.