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

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.

По книге М.М. Апрарцева "Наладка водяных систем централизованного теплоснабжения"
Москва Энергоатомиздат 1983 г.

В настоящее время большинство систем отопления подключено по схеме элеваторного подключения. Одновременно, как показала практика, многие не совсем хорошо понимают принципы работы элеваторных узлов. В результате эффективность рабты систем отопления не всегда является приемлемой. При нормальной температуре теплоносителя в помещениях и квартирах температура либо слишком занижена, либо слишком завышена. Такой эффект может наблюдаться не только при неправильной настройке элеваторов, но большинство проблем возникает именно по этой причине. Поэтому расчету и наладки элеваторного узла должно быть уделено наибольшее внимание.
Расчетный диаметр горловины элеватора, мм, определяется по формуле:

Где:
Н - располагаемый напор, м.
Во избежание вибрации и шума, которые обычно возникают при работе элеватора под напором, в 2 - 3 раза превышающим требуемый, часть этого напора рекомендуется гасить дроссельной диафрагмой, устанавливаемым перед монтажным патрубком до элеватора. Более эффективный путь - установка регулятора расхода перед элеватором, который позволит максимально эффективно настроить и эксплуатировать элеваторный узел.
При выборе номера элеватора по расчетному диаметру его горловины следует выбирать стандартный элеватор с ближайшим меньшим диаметром горловины, так как завышенный диаметр риводит к резкому снижению КПД элеватора.
Диаметр сопла следует определять с точностью до десятой доли мм с округлением в меньшую сторону. Диаметр отверстия сопла во избежание засорения должен быть не менее 3 мм.
При установке одного элеватора на группу небольших зданий его номер определяется исходя из максимальных потерь напора в распеределительной сети после элеватора и в системе отопления для самого неблагоприятно расположенного потребителя, которые следует принимать с К = 1,1. При этом перед системой отопления каждого здания следует установить дроссельную диафрагму, расчитанную на гашение всего избыточного напора при расчетном расходе смешанной воды.
После расчета и установки элеватора необходимо провести его точную настройку и регулировку.
Регулировку следует проводить только после выполнения всех предварительно разработанных мероприятий по наладке.
Перед началом регулировки системы теплоснабжения должна быть обеспечена работа автоматических устройств, предусмотренных при разработке мероприятий для поддержания заданного гидравлического режима и безаварийной работы источника теплоты, сети, насосных станций и тепловых пунктов.
Регулировка централизованной системы теплоснабжения начинается с фиксирования фактических давлений воды в тепловых сетях при работе сетевых насосов, предусмотренных расчетным режимом, и поддержания в обратном коллекторе источника теплоты заданного напора.
Если при сопоставлении фактического пьезометрического графика с заданным обнаружатся значительно увеличенные потери напора на участках, необходимо установить их причину (функционирующие перемычки, не полностью открытые задвижки, несоответствие диаметра трубопровода принятому при гидравлическом расчете, засоры и т. п.) и принять меры к их устранению.
В отдельных случаях при невозможности устранения причин завышенных по сравнению с расчетом потерь напора, например при заниженных диаметрах трубопроводов, может быть произведена корректировка гидравлического режима путем изменения напора сетевых насосов с таким расчетом, чтобы располагаемые напоры на тепловых вводах потребителей соответствовали расчетным.
Регулировка систем теплоснабжения с нагрузкой горячего водоснабжения, для которых гидравлический и тепловой режимы были рассчитаны с учетом соответствующих регуляторов на тепловых вводах, проводится при исправной работе этих регуляторов.
Регулировка систем теплопотребления и отдельных теплопотребляющих приборов базируется на проверке соответствия фактических расходов воды расчетным. При этом под расчетным расходом понимается расход воды в системе теплопотребления или в теплопотребляющем приборе, обеспечивающий заданный температурный график. Расчетный расход соответствует необходимому для создания внутри помещений расчетной температуры при соответствии установленной площади поверхности нагрева необходимой.
Степень соответствия фактического расхода воды расчетному определяется температурным перепадом воды в системе или в отдельном теплопотребляющем приборе. При этом фактическая температура воды в сети не должна отклоняться от графика более чем на 2° С. Заниженный температурный перепад указывает на завышенный расход воды и соответственно завышенный диаметр отверстия дроссельной диафрагмы или сопла. Завышенный температурный перепад указывает на заниженный расход воды и соответственно заниженный диаметр отверстия дроссельной диафрагмы или сопла.
Соответствие фактического расхода сетевой воды расчетному при отсутствии приборов учета (расходомеров) с достаточной для практики точностью определяется:
для систем теплопотребления, подключенным к сетям через элеваторы или подмешивающие насосы, по формуле

(6)

Где:
y = Gф/Gр - отношение фактического расхода сетевой воды, поступающей в отопительную систему, к расчетному;
t " 1 , t " 3 и t " 2 - замеренные на тепловом вводе температуры воды соответственно в подающем трубопроводе, смешанной и обратной, гр.С;
t 1 , t 2 и t 3 -температуры воды соответственно в подающем трубопроводе, смешанной и обратной по температурному графику при фактической температуре наружного воздуха, гр.С;
t " в и t в - фактическая и расчетная температуры воздуха внутри помещений;
Для систем теплопотребления жилых и административных зданий, подключенных к тепловой сети без подмешивающих устройств, а также для отопительно-рециркуляционных калориферных установок по формуле:

Где Тн - фактическая температура наружного воздуха.
Скорректированный диаметр сопла элеватора, а также дроссельной диафрагмы, установленной перед системой, расчетное падение напоров в которой мало по сравнению с располагаемым напором на вводе этой системы (не более 5-10%) определяется по формуле:

при невозможности определения фактических потерь напора в системе-по их расчетному значению hр, м, по формуле:

(11)

где Н - располагаемый напор перед системой теплопотребления или теплоприемником. Значение hр принимают по проектным данным или по данным гидравлического расчета.
Измерения температур на тепловом пункте производятся при стабильной температуре воды в подающем трубопроводе, не отличающейся от заданной по температурному графику более чем на 2 гр.С.
Замена сопл элеваторов и дроссельных диафрагм производится при значениях 0,9>у>1,15, если установленная площадь поверхности нагрева соответствует необходимой для поддержания в помещениях расчетной внутренней температуры.
Если площадь поверхности нагрева фактически установленных отопительных приборов не соответствует необходимой, замена сопл элеваторов и дроссельных диафрагм должна производиться после анализа внутренней температуры в помещениях. Так, при избыточных площадях поверхностей нагрева система теплопотребления должна работать с относительным расходом воды у<1, при недостаточных-должна быть произведена дополнительная установка теплопотребляющих приборов.
Если после замены сопла элеватора или дроссельной диафрагмы проверка внутренней температуры отапливаемых помещений покажет, что она отличается от расчетной более чем на 2 гр.С, необходимо вторично откорректировать диаметр отверстия сопла или диафрагмы по формулам (9)-(11).
Относительный расход воды в этом случае подсчитывается по формуле

http://www.rosdon.h1.ru/elevator.html

Многоэтажные здания, высотки, административные здания и множество различных потребителей обеспечивают теплом ТЭЦ или мощные котельные. Даже относительно простую автономную систему частного дома иногда трудно отрегулировать, особенно если допущены ошибки при проектировании или монтаже. А ведь система отопления большой котельной или ТЭЦ несравненно сложнее. От магистральной трубы отходит множество ответвлений, причем у каждого потребителя различное давление в трубах отопления и количество потребляемого тепла.

Протяженность трубопроводов разная, и система должна быть спроектирована так, чтобы самый отдаленный потребитель получал достаточное количество тепла. Становится понятным, зачем в системе отопления давление теплоносителя. Давление продвигает воду по контуру отопления, т.е. создаваемое центральной магистралью отопления оно играет роль циркуляционного насоса. Отопительная система должна не допускать разбалансировки при изменении потребления тепла каким-либо потребителем.

Кроме того на эффективность теплоснабжения не должна влиять разветвленность системы. Чтобы сложная централизованная отопительная система работала стабильно, на каждом объекте необходимо установить либо элеваторный узел, либо автоматизированный узел управления системой отопления, чтобы исключить взаимное влияние между ними.

Теплотехники рекомендуют применять один из трех температурных режимов работы котелен. Эти режимы вначале были рассчитаны теоретически и прошли многолетнее практическое применение. Они обеспечивают передачу тепла с минимальными потерями на значительные расстояния с максимальной эффективностью.

Тепловые режимы котелен можно обозначить как соотношение температуры подачи к температуре «обратки»:

В реальных условиях режим выбирается для каждого конкретного региона, исходя из величины зимней температуры воздуха. Следует отметить, что применять для отопления помещений высокие температуры, особенно 150 и 130 градусов нельзя, чтобы избежать ожогов и серьезных последствий при разгерметизации.

Температура воды превышает точку кипения, и она не кипит в трубопроводах благодаря высокому давлению. Значит нужно снизить температуру и давление и обеспечить необходимый отбор тепла для конкретного здания. Эта задача возложена на элеваторный узел системы отопления – специальное теплотехническое оборудование, расположенное в тепловом распределительном пункте.

Устройство и принцип работы элеватора отопления

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

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

Схема теплового узла

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

В обвязку элеватора входят:

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

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

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

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

Элеватор с автоматической регулировкой

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

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

Основные неисправности элеваторного узла

Даже такое простое устройство, как элеваторный узел, может работать неправильно. Неисправности можно определить путем анализа показаний манометров в контрольных точках элеваторного узла:

Распределительные устройства

Элеваторный узел со всей своей обвязкой можно представить как нагнетательный циркуляционный насос, который под определенным давлением подает теплоноситель в отопительную систему.

Если на объекте несколько этажей и потребителей, то самое верное решение – распределение общего потока теплоносителя каждому потребителю.

Для решения таких задач предназначена гребенка для системы отопления, которая имеет другое название – коллектор. Это устройство можно представить в виде емкости. В емкость с выхода элеватора втекает теплоноситель, который затем вытекает через несколько выходов, причем с одинаковым напором.

Следовательно, гребенка распределительная системы отопления позволяет отключение, регулировку, ремонт отдельных потребителей объекта без остановки работы контура отопления. Наличие коллектора исключает взаимное влияние ответвлений системы отопления. При этом давление в соответствует давлению на выходе элеватора.

Клапан трехходовой

При необходимости разделить поток теплоносителя между двумя потребителями применяется клапан трехходовой для отопления, который может работать в двух режимах:

Трехходовой кран устанавливается в тех местах контура отопления, где может возникнуть необходимость разделить или полностью перекрыть поток воды. Материал крана – сталь, чугун или латунь. Внутри крана находится запорное устройство, которое может быть шаровым, цилиндрическим или конусным. Кран напоминает тройник и в зависимости от подключения на системе отопления может работать как смеситель. Пропорции смешивания можно менять в широких пределах.

Применяется шаровой кран в основном для:

1. регулировки температуры теплых полов;
2. регулировки температуры батарей;
3. распределения теплоносителя на два направления.

Существуют два типа трехходовых кранов – запорные и регулировочные. В принципе они практически равнозначны, но запорными трехходовыми кранами труднее плавно регулировать температуру.

При централизованном теплоснабжении горячая вода, прежде чем попасть в радиаторы отопления многоквартирных домов, проходит через тепловой пункт. Там она доводится до необходимой температуры с помощью специального оборудования. С этой целью в подавляющем большинстве домовых тепловых пунктов, построенных во времена СССР, установлен такой элемент, как элеватор отопления. Рассказать, что он собой представляет и какие задачи выполняет, призвана данная статья.

Назначение элеватора в системе отопления

Теплоноситель, выходящий из котельной или ТЭЦ, имеет высокую температуру – от 105 до 150 °С. Естественно, что подавать в систему отопления воду с такой температурой недопустимо.

Нормативными документами эта температура ограничена пределом 95 °С и вот почему:

• в целях безопасности: можно получить ожоги от прикосновения к батареям;
• не всякие радиаторы могут функционировать при высоких температурных режимах, не говоря уже о полимерных трубах.

Снизить температуру сетевой воды до нормируемого уровня позволяет работа элеватора отопления. Вы спросите – а почему нельзя сразу направить в дома воду с требуемыми параметрами? Ответ лежит в плоскости экономической целесообразности, подача перегретого теплоносителя позволяет передать с одним и тем же объемом воды гораздо большее количество тепла. Если температуру снизить, то придется увеличить расход теплоносителя, а следом существенно вырастут диаметры трубопроводов тепловых сетей.

Итак, работа элеваторного узла, установленного в тепловом пункте, состоит в снижении температуры воды путем подмешивания в подающий трубопровод остывший теплоноситель из обратки. Следует отметить, что данный элемент считается устаревшим, хотя до сих пор повсеместно используется. Сейчас при устройстве тепловых пунктов применяются смешивающие узлы с трехходовыми клапанами либо пластинчатые теплообменники.

Как функционирует элеватор?

Если говорить простыми словами, то элеватор в системе отопления – это водяной насос, не требующий подведения энергии извне. Благодаря этому, да еще простой конструкции и низкой стоимости, элемент нашел свое место практически во всех тепловых пунктах, что строились в советское время. Но для его надежной работы нужны определенные условия, о чем будет сказано ниже.

Чтобы понять устройство элеватора системы отопления, следует изучить схему, представленную выше на рисунке. Агрегат чем-то напоминает обычный тройник и устанавливается на подающем трубопроводе, своим боковым отводом он присоединяется к обратной магистрали. Только через простой тройник вода из сети проходила бы сразу в обратный трубопровод и прямо в систему отопления без снижения температуры, что недопустимо.

Стандартный элеватор состоит из подающей трубы (предкамеры) со встроенным соплом расчетного диаметра и смесительной камеры, куда подводится остывший теплоноситель из обратки. На выходе из узла патрубок расширяется, образуя диффузор. Агрегат действует следующим образом:

• теплоноситель из сети с высокой температурой направляется в сопло;
• при прохождении через отверстие малого диаметра скорость потока возрастает, из-за чего за соплом возникает зона разрежения;
• разрежение вызывает подсасывание воды из обратного трубопровода;
• потоки смешиваются в камере и выходят в систему отопления через диффузор.

Как происходит описанный процесс, наглядно показывает схема элеваторного узла, где все потоки обозначены разными цветами:

Непременное условие устойчивой работы узла заключается в том, чтобы величина перепада давления между подающей и обратной магистралью сети теплоснабжения было больше, чем гидравлическое сопротивление отопительной системы.

Наряду с явными преимуществами данный смесительный узел обладает одним существенным недостатком. Дело в том, что принцип работы элеватора отопления не позволяет регулировать температуру смеси на выходе. Ведь что для этого нужно? Изменять при необходимости количество перегретого теплоносителя из сети и подсасываемой воды из обратки. Например, чтобы температуру снизить, надо уменьшить расход на подаче и увеличить поступление теплоносителя через перемычку. Этого можно добиться только уменьшением диаметра сопла, что невозможно.

Проблему качественного регулирования помогают решить элеваторы с электроприводом. В них посредством механического привода, вращаемого электродвигателем, увеличивается или уменьшается диаметр сопла. Это реализовано за счет дроссельной иглы конусной формы, входящей в сопло изнутри на определенное расстояние. Ниже изображена схема элеватора отопления с возможностью управления температурой смеси:

1 – сопло; 2 – дроссельная игла; 3 – корпус исполнительного механизма с направляющими; 4 – вал с зубчатым приводом.

Примечание. Вал привода может снабжаться как рукояткой для управления вручную, так и электродвигателем, включаемым дистанционно.

Появившийся относительно недавно регулируемый элеватор отопления позволяет производить модернизацию тепловых пунктов без кардинальной замены оборудования. Учитывая, сколько еще подобных узлов функционирует на просторах СНГ, подобные агрегаты приобретают все большую актуальность.

Расчет элеватора отопления

Следует отметить, что расчет водоструйного насоса, коим является элеватор, считается довольно громоздким, мы постараемся подать его в доступной форме. Итак, для подбора агрегата нам важны две главных характеристики элеваторов – внутренний размер смесительной камеры и проходной диаметр сопла. Размер камеры определяется по формуле:

• dr – искомый диаметр, см;
• Gпр – приведенное количество смешанной воды, т/ч.

В свою очередь, приведенный расход вычисляется таким образом:

В этой формуле:

• τсм – температура смеси, идущей на отопление, °С;
• τ20 – температура остывшего теплоносителя в обратке, °С;
• h2 – сопротивление отопительной системы, м. вод. ст.;
• Q – потребный расход тепла, ккал/ч.

Чтобы подобрать элеваторный узел системы отопления по размеру сопла, надо его рассчитать по формуле:

• dr – диаметр смесительной камеры, см;
• Gпр – приведенный расход смешанной воды, т/ч;
• u – безразмерный коэффициент инжекции (смешивания).

Первые 2 параметра уже известны, остается только отыскать значение коэффициента смешивания:

В этой формуле:

• τ1 – температура перегретого теплоносителя на входе в элеватор;
• τсм, τ20 – то же, что и в предыдущих формулах.

Примечание. Для расчета сопла надо взять коэффициент u, равный 1.15u’.

Опираясь на полученные результаты, осуществляется подбор агрегата по двум основным характеристикам. Стандартные размеры элеваторов обозначены номерами от 1 до 7, принимать надо тот, что ближе всего к расчетным параметрам.

Заключение

Поскольку реконструкции всех тепловых пунктов произойдут нескоро, элеваторы еще долго будут служить там в качестве смесителей. Поэтому знание их устройства и принципа действия будет полезным определенному кругу людей.