Расчет и регулировка элеваторов

Основные недостатки

Невзирая на то, что элеваторный узел имеет множество достоинств, у него существует и один значительный недостаток. Просто в схеме элеватора не предусмотрена возможность регулировки температуры выходящего теплового носителя.

Если показатели температуры воды в обратном контуре указывают на то, что она очень горячая, то нужно будет ее снизить. Решить эту задачу можно лишь с помощью уменьшения размера сопла, но это можно не всегда выполнить ввиду особенности конструкции оборудования.

В некоторых случаях отопительный узел оснащают электрическим приводом, благодаря которому можно откорректировать размер сопла. Он передвигает главный элемент конструкции — дроссельную конусную иголку. Эта игла передвигается на определенное расстояние в отверстие внутри сопла. Глубина передвижения дает возможность менять диаметр сопла и этим регулировать температуру теплового носителя.

На валу можно установить как ручной привод в форме рукояти, так и дистанционно управляемый электродвигатель.

Возможные неисправности и ремонт

Невзирая на надежность оборудования, в некоторых случаях элеваторный отопительный узел может давать сбои. Горячий теплоноситель и повышенное давление быстро находят уязвимые участки и провоцируют выход из строя этого устройства. Это неизбежно происходит, если отдельные элементы имеют некачественную сборку, расчет размера сопла произведен неправильно, а также из-за появления засоров.

Шум в отопительном трубопроводе. Элеваторный узел отопления во время своей работы может создавать шум. Если это отмечается, это значит, на выходе сопла во время эксплуатации появились неровности или трещины.

Причина образования этих дефектов заключается в перекосах сопла, которые вызваны подачей горячей воды под высоким давлением. Это может случиться, если чрезмерный напор не дросселируется расходным регулятором.

Неверный температурный режим

Качественную работу отопительного элеватора можно поставить под сомнение, если температура на входном и выходном контуре значительно отличается от температурного графика. Вероятней всего, причиной для этого является завышенный размер сопла.

Неправильный расход теплоносителя

Неисправный дроссель может привести к изменению расхода теплоносителя в отличие от проектного показателя.

Это нарушение можно с легкостью определить за счет изменения температуры в подающей и обратной трубе. Проблему можно решить с помощью ремонта расходного регулятора.

Неисправные части узла

Если схема подключения системы отопления к наружной магистрали независима, то причину некачественной работы элеватора могут вызвать неисправные водонагревательные элементы, циркуляционные насосы, защитная и запорная арматура, различные утечки в оборудовании и трубах, выход из строя регуляторов.

К главным причинам, которые негативно влияют на принцип работы и схему насосного оборудования, относится разрушение эластичных мембран в соединениях валов электрического двигателя и насоса, износ подшипников и выход из строя посадочных участков под них, появление трещин и неровностей на корпусе, протекание сальников. Все вышеперечисленные поломки можно устранить только с помощью ремонта.

Засоры и загрязнения

Засоры являются одной из самых частых причин некачественного теплоснабжения. Их появление обусловлено попаданием грязи в отопительную систему, если грязевые фильтры не справляются со своей задачей. Увеличить проблему могут и наросты коррозий внутри трубопровода.

Уровень загрязнения фильтров можно узнать по данным манометров, которые установлены возле фильтра и за ним. Сильный перепад давления сможет подтвердить или опровергнуть предположение об уровне загрязненности. Для очистки фильтров необходимо вывести грязь через спускные клапаны, которые находятся внизу корпуса.

Любые замечания, которые не влияют на работу системы отопления, в непременном порядке должны быть зарегистрированы в специальной документации, ее необходимо включить в план капитальных или текущих работ по ремонту оборудования. Устранение неисправностей необходимо производить в летнее время перед сезоном отопления.

Элеватор что это такое

Чтобы понять и разобраться, что собой представляет этот элемент, лучше всего спуститься в подвал здания и посмотреть воочию. Но если у вас нет желания покидать ваш дом, то можно ознакомиться с фото и видео файлами в нашей галерее. В подвале среди множества задвижек, клапанов, трубопроводов, манометров и термометров вы обязательно найдете этот узел.

Предлагаем вначале разобраться в принципе работы. К зданию подводится горячий от районной котельной, и отводиться охлажденный.

Для этого требуются:

• Трубопровод подачи
  – выполняет поставку горячего теплоносителя к потребителю;
• Трубопровод обратки
  – выполняет работу по отводу охлажденного теплоносителя и возврата его в районную котельную.

На несколько домов, а в некоторых случаях и на каждый, если дома большие, оборудуются тепловые камеры. В них происходит распределение теплоносителя между домами, а также установлена запорная арматура, которая служит для отсечения трубопроводов. Также в камерах могут выполняться дренажные приспособления, которые служат для опустошения труб, например, для ремонтных работ. Далее процесс зависит от температуры теплоносителя.

В нашей стране есть несколько основных режимов работы районных котельных:

• Подача 150 и обратка 70 градусов Цельсия;
• Соответственно 130 и 70;
• 95 и 70.

Выбор режима зависит от широт проживания. Так, например, для Москвы будет достаточно графика 130/70, а для Иркутска понадобится график 150/70. Названия этих режимов имеют числа максимальной нагрузки трубопроводов. Но в зависимости от температуры воздуха за окном, котельная может работать при температурах 70/54.

Делается это для того, чтобы не было перегрева в помещениях и чтобы в них было комфортно находиться. Выполняется эта регулировка на котельной и является представителем центрального типа регулировки. Интересным является тот факт, что в европейских странах выполняется другой тип регулировки – местный. То есть происходит регулировка на самом объекте теплоснабжения.

Тепловые сети и котельные в таком случаях работают по максимальному режиму. Стоит сказать, что наиболее высокая производительность котельных агрегатов достигается именно при максимальных нагрузках. приходит к потребителю и уже по месту регулируется специальными механизмами.

Эти механизмы состоят из:

• Датчиков температуры наружного воздуха и внутреннего;
• Сервопривода;
• Исполнительного механизма с клапаном.

Такие системы оборудуются индивидуальными приборами для учета тепловой энергии, за счет этого достигается большая экономия денежных ресурсов. По сравнению с элеваторами такие системы менее надежны и долговечны.

Так вот, если теплоноситель имеет температуру не более 95 градусов, то главной задачей является качественное физическое распределения тепла по всей системе. Для достижения этих целей применяют коллекторы и балансировочные краны.

Но в том случае, когда температура выше 95 градусов, то её нужно немного уменьшить. Этим и занимаются элеваторы в системе отопления, они подмешивают к подающему трубопроводу охлажденную воду с обратного.

Функции и характеристики

Как мы уже с вами разобрались, элеватор системы отопления занимается охлаждением перегретой воды до заданной величины. Затем эта подготовленная вода поступает в .

Этот элемент выполняет повышение качества работы всей системы здания и при правильном монтаже и подборе выполняет две функции:

• Смесительную;
• Циркуляционную.

Преимущества, которыми обладает элеваторная система отопления:

• Простота конструкции;
• Высокая эффективность;
• Не требуется подключение к электрическому току.

Недостатки:

• Нужен точный и качественный расчет и подбор элеватора отопления;
• Нет возможностей регулировать температуру на выходе;
• Нужно соблюдать перепад давления между подачей и обраткой в районе 0,8-2 бар.

В наше время такие элементы получили огромное распространение в хозяйстве тепловых сетей. Это обуславливается их преимуществами, такими как устойчивость к изменению гидравлических и температурных режимов. К тому же они не требуют постоянного присутствия человека.

Конструкция

Элеватор состоит из:

• Камеры разрежения;
• Сопла;
• Струйного элеватора.

Среди теплотехников есть понятие как обвязка узла элеватора. Оно заключается в установке необходимой запорной арматуры, манометров и термометров. Все это в сборе и является узлом.

Определение значения теплового узла

Элеватором называется энергонезависимое самостоятельное устройство, которое выполняет функции водоструйного насосного оборудования. Тепловой узел понижает давление, температуру теплоносителя, подмешивая охлажденную воду из системы отопления.

Оборудование способно передавать теплоноситель, нагретый до максимально высоких температур, что выгодно с экономической точки зрения. Тонна воды, прогретая до +150 С, обладает тепловой энергией намного большей, чем тонна теплоносителя с температурой всего в +90 С.

Принципы работы и подробная схема теплового узла

Чтобы понять, как работает оборудование, надо разобраться с его устройством. Схема элеваторного узла отопления не отличается сложностью. Устройство представляет собой металлический тройник с соединительными фланцами на концах.

Конструктивные особенности такие:

• левый патрубок – это сопло, сужаемое к концу до расчетного диаметра;
• за соплом идет камера подмеса (смесительная) цилиндрической формы;
• нижний патрубок нужен для присоединения трубопровода обратной циркуляции воды;
• правый патрубок – это диффузор с расширением, транспортирующий горячий теплоноситель в сеть.

Несмотря на простое устройство элеватора теплового узла, принцип работы агрегата намного сложнее:

1. Прогретый до высокой температуры теплоноситель перемещается через патрубок в сопло, затем под давлением скорость транспортировки повышается, и вода быстро перетекает через сопло в камеру. Эффект водоструйного насоса поддерживает заданную интенсивность течения теплоносителя в системе.
2. При прохождении воды через камеру напор уменьшается, и струя проходит через диффузор, обеспечивая разрежение в камере подмеса. Затем под высоким давлением теплоноситель перемещает через перемычку жидкость, возвращенную из магистрали отопления. Давление создается эффектом эжекции за счет разряжения, которое поддерживает поток подаваемого теплоносителя.
3. В камере подмеса температурный режим потоков уменьшается до +95 С, это оптимальный показатель для транспортировки по системе отопления дома.

Понимая, что такое тепловой узел в многоквартирном доме, принцип работы элеватора и его возможности, важно поддерживать рекомендуемый перепад показателей давления в трубопроводе подачи и обратки. Разница необходима для преодоления гидравлического сопротивления сети в доме и самого прибора

Интегрируется элеваторный узел системы отопления в сеть так:

• левый патрубок присоединяется к магистрали подачи;
• нижний – к трубам с обратной транспортировкой;
• отсекающие задвижки монтируются с обеих сторон, дополняются грязевым фильтром для предупреждения засорения узла.

Вся схема оснащается манометрами, счетчиками учета расхода тепла, термометрами. Для лучшего сопротивления потоков перемычка в трубопровод обратной подачи врезается под углом в 45 градусов.

Достоинства и недостатки тепловых узлов

Энергонезависимый элеватор отопления стоит недорого, не нуждается в подключении к сети питания, безупречно работает с теплоносителем любого вида. Эти свойства обеспечили востребованность оборудования в домах с центральным отоплением, куда подается теплоноситель высокой степени нагрева.

Недостатки применения:

1. Поддержание перепада напора воды в трубопроводах обратного тока и подачи.
2. Каждая магистраль требует конкретных расчетов и параметров теплового узла. При малейших изменениях температуры жидкости придется подстраивать отверстия форсунок, устанавливать новое сопло.
3. Нет возможности плавно регулировать интенсивность и прогрев транспортируемого теплоносителя.

В продаже предлагаются узлы с регулируемым проходным сечением ручным или электрическим приводом шестеренчатой передачи, расположенной в предкамере. Но в этом случае устройство теряет энергонезависимость.

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.

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.

Устройство и принцип работы элеватора отопления

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

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

Схема теплового узла

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

В обвязку элеватора входят:

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

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

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

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

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

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

Элеватор с автоматической регулировкой

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

Как работает элеватор

Изучая схему элеваторного узла системы отопления, а именно то, что он собой представляет и как функционирует, нельзя не отметить схожесть готовой конструкции с водяными насосами. При этом для работы не требуется получение энергии из иных систем, а надежность можно будет наблюдать в конкретных ситуациях.

Основная часть приспособления с внешней стороны похожа на гидравлический тройник, установленный на обратке. Через простой тройник теплоноситель спокойно попадал бы в обратку, минуя радиаторы. Такая схема теплоузла была бы нецелесообразной.

В обычной схеме элеваторного узла отопительной системы имеются такие детали:

• Предварительная камера и подающая труба с установленным на конце соплом определенного сечения. Через нее подается теплоноситель из обратной ветки.
• На выходе встроен диффузор. Он предназначен для передачи воды к потребителям.

На данный момент можно встретить узлы, где сечение сопла корректируется электроприводом. Благодаря этому можно автоматически подстраивать приемлемую температуру теплоносителя.

Назначение и характеристики

Элеватор отопления охлаждает перегретую воду до расчетной температуры, после этого подготовленная вода попадает в отопительные приборы, которые размещены в жилых помещениях. Охлаждение воды случается в тот момент, когда в элеваторе смешивается горячая вода из подающего трубопровода с остывшей из обратного.

Схема элеватора отопления наглядно показывает, что данный узел способствует увеличению эффективности работы всей отопительной системы здания. На него возложено сразу две функции – смесителя и циркуляционного насоса. Стоит такой узел недорого, ему не требуется электроэнергия. Но элеватор имеет и несколько недостатков:

• Перепад давления между трубопроводами прямого и обратного подавания должен быть на уровне 0,8-2 Бар.
• Нельзя регулировать выходной температурный режим.
• Должен быть точный расчет для каждого компонента элеватора.

Элеваторы широко применимы в коммунальном тепловом хозяйстве, так как они стабильны в работе тогда, когда в тепловых сетях изменяется тепловой и гидравлический режим. За элеватором отопления не требуется постоянно следить, все регулирование заключается в выборе правильного диаметра сопла.

Элеватор отопления состоит из трех элементов – струйного элеватора, сопла и камеры разрежения. Также есть и такое понятие, как обвязка элеватора. Здесь должна применяться необходимая запорная арматура, контрольные термометры и манометры.

Подбор элеватора отопления такого типа обусловлен тем, что здесь коэффициент смешения меняется от 2 до 5, в сравнении с обычными элеваторами без регулирования сопла, этот показатель остается неизменным. Так, в процессе применения элеваторов с регулируемым соплом можно немного снизить расходы на отопление.

Конструкция данного вида элеваторов имеет в своем составе регулирующий исполнительный механизм, обеспечивающий стабильность работы системы отопления при небольших расходах сетевой воды. В конусообразном сопле системы элеватора размещается регулирующая дроссельная игла и направляющее устройство, которое закручивает струю воды и играет роль кожуха дроссельной иглы.

Этот механизм имеет вращающийся от электропривода или вручную зубчатый валик. Он предназначен для перемещения дроссельной иглы в продольном направлении сопла, изменяет его эффективное сечение, после чего расход воды регулируется. Так, можно повысить расход сетевой воды от расчетного показателя на 10-20%, или уменьшить его практически до полного закрытия сопла. Уменьшение сечения сопла может привести к увеличению скорости потока сетевой воды и коэффициента смешения. Так температура воды снижается.

Вероятные неполадки

Как правило, большинство неполадок в элеваторном узле возникает по следующим причинам:

• образование засора в оборудовании;
• изменения в диаметре сопла в результате эксплуатации оборудования – увеличение сечения усложняет регулировку температуры;
• засоры в грязевиках;
• выход из строя запорной арматуры;
• поломки регуляторов.

В большинстве случаев выяснить причину неполадок достаточно просто, поскольку они сразу отражаются на температуре воды в контуре. Если перепады и отклонения температуры от нормативов незначительны, что, вероятно, имеет место зазор или же сечение сопла несколько увеличилось.

Перепад в температурных показателях более 5 ℃ свидетельствует о наличии проблемы, решить которые могут только специалисты после проведения диагностики.

Если в результате окисления от постоянного контакта с водой или непроизвольного сверления возрастает сечение сопла, нарушается балансировка всей системы. Такой изъян нужно как можно быстрее исправить.

Стоит отметить, что в целях экономии финансов и использования отопления более эффективно, на тепловых узлах могут устанавливать электросчетчики. А приборы учета горячей воды и тепла дают возможность дополнительно снизить расходы на коммунальные платежи.

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.

Элеваторный узел системы отопления: размеры

Различают несколько категорий данных устройств, как правило, их обозначают цифрами. Категория зависит от диаметра горловины элеватора, его размеров и диаметра сопла.

Опубликовано 02.06.2020 Обновлено 13.06.2020 Пользователем admin