Основной расчетной характеристикой для элеватора является коэффициент смешения U, определяющий отношение расхода охлажденной воды системы к расходу горячей воды тепловой сети:

где:t c – температура воды теплой сети, о С;

t r – температура горячей воды системы отопления, о С;

t o – температура охлажденной воды системы отопления, о С.

Для подбора элеватора определяем давление, создаваемое насосом ∆p нас, Па, по формуле:

. (20)

где p э – располагаемое давление в тепловой сети на вводе в здание перед элеватором.

Диаметр горловины элеватора (камеры смешения) d r , мм, определяем по формуле:

. (21)

где G с – расчетный расход сетевой воды, кг/ч.

. (22)

где: с – теплоемкость воды, равная 4,18 кДж/(кг* 0 С);

β 1 – поправочный коэффициент, учитывающий дополнительный тепловой поток устанавливаемых ОП за счет округления сверх расчетной величины (β 1 =1,05);

β 2 - поправочный коэффициент, учитывающий дополнительные теплопотери ОП у наружных ограждений (β 2 =1,02).

По формуле (19) определяем коэффициент смешения, для которого t r =95 о С, t c =130 о С, t o =70 о С

U = (130-95)/(95-70) =1,4;

Определяем давление создаваемое насосом по формуле (20), для которого p э =120 кПа

∆p нас = 120/(1,4*(1+1,4) 2)=14,88 кПа;

Расчетный расход сетевой воды определяем по формуле (22) для которого β 1 =1,05, β 2 =1,02.

Диаметр горловины элеватора (камеры смешения) определяем по формуле (21):

мм.

По таблице 1 выбираем элеватор №5 с диаметром камеры смешения 35 мм и длиной 625 мм.

5 Гидравлический расчет системы водяного отопления

Гидравлический расчет системы водяного отопления производим для определения диаметров теплопроводов при заданной тепловой нагрузке и расчетном циркуляционном давлении. Расчет производим по методу средних удельных потерь.

Первоначально выбираем главное циркуляционное кольцо, проходящее через верхний отопительный прибор дальнего стояка. Определяем среднее значение удельного падения давления по главному циркуляционному кольцу:

, (24)

где K- коэффициент, учитывающий долю потери давления на местные сопротивления(для систем с искусственной циркуляцией k=0.35);

l – суммарная длина расчетных участков, м.

p c – расчетное циркуляционное давление(принимаем равным p нас (формула 20))

Определяем расход воды расчетных участков G уч, кг/ч:

, (25)

где Q – тепловая нагрузка участка, составленная из тепловых нагрузок отопительных приборов, Вт;

С – теплоемкость воды – 4,18 кДж/(кгС);

t 2 - t 0 – перепад температур в системе, С

Ориентируясь на R уд ср и G уч с помощью таблицы-приложения 6 подбираем фактический диаметр участка d и величину удельной потери давления на трение на каждом участке, перемножая R уд ф с длиной участка.

Находим потери давления на местные сопротивления:

, (26)

где P д – значение динамического давления, Па (приложение 7, стр. 457),

 - коэффициент местного сопротивления(приложение 5).

Местное сопротивление тройников и крестовин относят к расчетным участкам с меньшим расходом воды; местное сопротивление отопительных приборов учитывается поровну в каждом примыкающем к ним трубопроводе.

Общие потери давления на участке при выбранных диаметрах:

, (27)

Далее суммируем все потери в кольце, причем получившееся число должно быть в пределах от(0,9 - 0,95)P c располагаемого давления в кольце. Если условие это не выполняется, то необходимо выполнить перерасчет участков до выполнения условия.

Данные заносим в таблицу 5.1

Таблица 5.1 - Ведомость расчетов вентиляционных каналов

По схеме трубопроводов				По предварительному расчету
№ участка	Расход воды на участкеG, кг/ч	Длина участка l,м	Диаметр d, мм	Скорость движения воды W, м/с	Удельная потеря давления Rсруд, Па/м	Потери давления на трение Rфуд*l, Па	Сумма коэф. местных сопрот.åx	Потери давления в местных сопротивл. Z,Па	Суммарные потери давления (Rфуд*l+Z),.Па
	Pc=0,9*120=108кПа>45,05кПа

6 Конструирование и расчет вытяжной вентиляции .

Жилое здание оборудуем вытяжной естественной канальной вентиляцией. Количество удаляемого воздуха должно быть не менее 3м 3 /ч на 1м 2 жилой площади. Удаление воздуха производим через решетки, расположенные на 0,5м ниже потолка. Согласно правилам пожарной безопасности не присоединяют к одному вытяжному каналу помещения, расположенные на разных этажах. Движение воздуха в воздуховоде возникает за счет разности давлений внутри помещения и снаружи у выхода воздуховода; называемой располагаемым давлением, определяемым как:

, (28)

где h-высота, в метрах, воздушного столба от середины вытяжного отверстия до устья шахты;

 н - плотность наружного воздуха при t н =5С ( н -1,27кг/м 3);

 в - плотность воздуха вентилируемого помещения при 18С ( в =1,21 кг/м 3) .

В качестве расчетной ветви принимаем вентканал верхнего этажа, как наиболее близко расположенный к устью шахты.

Предварительно определяем площадь сечения канала F,м 2 , по формуле:

, (29)

где W-скорость воздуха в канале, м/с.

L-воздухообмен вентилируемого помещения, м 3 /ч.

, (30)

Производим перерасчет прямоугольного канала на эквивалентный диаметр d э, м, по формуле:

, (31)

где a и b – размеры сторон прямоугольного воздуховода, мм.

По величине W и d э по номограмме определяем величину удельного сопротивления R, Па/м. Потери давления в ветви вентиляции p пот,Па, определяем как сумму потерь давления на трение и местные сопротивления:

где l – длина ветви участка, м;

 - коэффициент шероховатости (табл. А17);

 - сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке, определяем на основании таблицы А18;

p  - динамическое давление, Па, определим по номограмме(рисунок А2.

Величина потерь давления должна быть равна или меньше располагаемого давления. Если отклонение в потерях давления составляет более 10%, необходимо изменить размеры сечения канала. Результаты измерений заносим в таблицу 6.1.

Lк=90<3*54,95=164,85м 3 /ч. Принимаем Lк=165 м 3 /ч.

Lсу(2)=50<3*64,45=193,35м 3 /ч. Принимаем Lк=194 м 3 /ч.

Lсу(1)=25+25=50 м 3 /ч.

Таблица 6.1 - Ведомость расчетов вентиляционных каналов

№ участка

Расход воздуха L, м 3 /ч

Длина участка l, м

Размер воздуховода ab, мм

Площадь сечения воздуховода F, м 2

Эквивалентный диаметр d э, мм

Скорость движения воздуха W, м/с

Удельная потеря давления R, Па/м

Потери давления на трение R*l * β, Па

Динамическое давление P д, Па

Сумма коэффициентов местных сопротивлений 

Потери давления в местных сопротивлениях * P д, Па

Суммарные потери давления P пот,Па

Δр=7,4*9,8(1,27-1,21)=4,35Па

Принцип работы теплового элеваторного узла и водоструйного элеватора. В предыдущей статье мы с вами выяснили основное и особенности эксплуатации, водоструйных или как их еще называют инжекционных элеваторов. Вкратце — основное назначение элеватора понижение температуры воды и одновременно увеличение объема прокачиваемой воды во внутренней системе отопления жилого дома.

Теперь разберем, как же все-таки работает водоструйный элеватор и за счет чего он увеличивает прокачку теплоносителя через батареи в квартире.

Теплоноситель поступает в дом с температурой соответствующей температурному графику работы котельной. Температурный график это соотношение между температурой на улице и температурой, которую котельная или ТЭЦ должны подать в теплосеть, и соответственно с небольшими потерями к вашему тепловому пункту (вода, двигаясь по трубам на большие расстояния, немного остывает). Чем холоднее на улице, тем большую температуру выдает котельная.

Например, при температурном графике 130/70:

• при +8 градусах на улице в подающем трубопроводе отопления должно быть 42 градуса;
• при 0 градусов 76 градусов;
• при -22 градуса 115 градусов;

Если кого-то интересуют более подробные цифры, можете скачать температурные графики для различных систем отопления .

Но вернемся к принципу и схеме работы нашего теплового элеваторного узла.

Пройдя входные задвижки, грязевики или сетчато-магнитные фильтра, вода поступает непосредственно в смешивающее элеваторное устройство — элеватор , который состоит из стального корпуса, внутри которого находится смешивающая камера и сужающее устройство (сопло).

Перегретая вода выходит из сопла в с большой скоростью. В результате в камере за струей создается разрежение за счет чего и происходит подсасывание или инжекция воды из обратного трубопровода. За счет изменения диаметра отверстия в сопле можно в определенных пределах регулировать расход воды и соответственно температуру воды на выходе из элеватора.

Элеватор теплового узла работает одновременно как циркуляционный насос и как смеситель. При этом он не потребляет электрическую энергию , а использует перепад давления перед элеватором или как еще принято говорить располагаемый напор в тепловой сети.

Для эффективно работы элеватора необходимо, что бы располагаемый напор в теплосети соотносился к сопротивлению системы отопления не хуже чем 7 к 1 .
Если сопротивление системы отопления стандартной пятиэтажки 1м или это 0,1 кгс/см2 то для нормальной работы элеваторного узла необходим располагаемый напор в системе отопления до ИТП не менее 7 м или 0,7 кгс/см2.

Для примера если в подающем трубопроводе 5 кгс/см2 то в обратном не более 4,3 кгс/см2.

Обратите внимание на то, что на выходе элеватора давление в подающем трубопроводе не намного больше давления в обратном трубопроводе и это нормально, 0,1 кгс/см2 по манометрам заметить довольно сложно, качество современных манометров к сожалению на очень низком уровне, но это уже тема для отдельной статьи. А вот если у вас разница давлений после элеватора больше 0,3 кгс/см2 следует насторожиться, или у вас система отопления сильно забита грязью, или при капитальном ремонте вам очень сильно занизили диаметры разводящих труб.

Выше сказанное не относится к схемам с на батареях и стояках, с ними работают только схемы смешения с применением регулирующих клапанов и смесительных насосов.
Кстати и применение данных регуляторов тоже в большинстве случаев весьма спорно, поскольку на большинстве отечественных котельных применяется именно качественное регулирование по температурному графику . Вообще массовое внедрение автоматических регуляторов фирмы «Danfoss» стало возможным только благодаря хорошей маркетинговой компании. Ведь «перетоп» у нас явление очень редкое, обычно мы все тепло недополучаем.

Элеватор с регулируемым соплом.

Теперь нам осталось разобрать, как проще регулировать температуру на выходе элеватора , и возможно ли с помощью элеватора экономить тепло.

Экономить тепло с помощью водоструйного элеватора возможно, например, понижая температуру в помещениях в ночное время , или днем, когда большинство из нас на работе. Хотя этот вопрос тоже спорный, мы снизили температуру, здание остыло, следовательно, чтобы его заново прогреть расход тепло против нормы надо увеличить.
Выигрыш только в одном, при прохладной температуре 18-19 градусов спится лучше , наш организм чувствует себя комфортнее.

Для целей экономия тепла применяется специальный водоструйный элеватор с регулируемым соплом . Конструктивно его исполнение и главное глубина качественной регулировки может быть различной. Обычно коэффициент смешения водоструйного элеватора с регулируемым соплом меняется в диапазоне от 2 до 5. Как показала практика, таких пределов регулировки вполне достаточно на все случаи жизни. «Danfoss» предлагает с диапазоном регулирования до 1 к 1000. Для чего это нам в системе отопления совершенно непонятно. А вот соотношение цены в пользу водоструйного элеватора с регулируемым соплом относительно регуляторов «Danfoss» примерно 1 к 3. Правда надо отдать должное «Данфосовцам» их продукция надежнее, хотя и не вся, плохо работают на нашей воде некоторые разновидности недорогих трехходовых клапанов. Рекомендация – экономить нужно с умом!

Принципиально все регулирующие элеваторы выполнены одинаково. Их устройство хорошо видно на рисунке . , можете посмотреть анимированное изображение работы регулирующего механизма ВАРС водоструйного элеватора.

И на последок краткий комментарий — применение водоструйных элеваторов с регулируемым соплом особенно эффективно в общественных и производственных зданиях где позволяет экономить до 20-25% расходов на отопление, понижая температуру в отапливаемых помещениях в ночное время и, особенно, в выходные дни.

Содержание раздела

Широкое применение элеваторов конструкции ВТИ - Теплосеть Мосэнерго в тепловых сетях вызвано тем, что, обеспечивая устойчивое постоянство коэффициента смешения при изменениях теплового и гидравлического режима в тепловой сети, элеватор компактен и дешев. Он не имеет движущихся частей, не требует постоянного наблюдения и ремонта. Наладка элеватора сводится к изменению выходного отверстия сопла, замена которого несложна.

Методика расчета элеваторов была разработана в 1935 г. Подробные испытания элеваторов с цилиндрической камерой смешения были выполнены в ВТИ Р. П. Сазоновым в 1958-1959 гг.

На основе этих испытаний ВТИ совместно с Теплосетью Мосэнерго при участии завода-изготовителя разработана конструкция стального элеватора (рис. 4.7.1). Основные размеры этих элеваторов приведены в табл. 4.7.1.

Стандартизация элеваторов проведена в основном по определяющему размеру - диаметру горловины элеватора (камеры смешения). Предусмотрена возможность замены элеватора на ближайший размер без переварки присоединительных трубопроводов - для этого соседние номера элеваторов имеют одинаковые присоединительные размеры. В целях экономии металла сопло разделено на две части - постоянную и сменную .

Конструкция сопла элеватора, в котором сменной частью является короткий насадок, ввинчиваемый на резьбе, приведена на рис. 4.7.2. Размеры сопла - в табл. 4.7.2.

Точная центровка сопла по оси элеватора обеспечивается токарной обработкой всех деталей элеватора. Сварка должна производиться в кондукторе. Специальный фасонный фланец зажимает сопло элеватора, что предотвращает переток сетевой воды в обход сопла. Обычно перед элеватором устанавливается короткий патрубок с фасонным фланцем для возможности легкой замены сменного сопла. Конструкция элеватора рассчитана на избыточное давление 1 МПа. По тому же принципу и размерам спроектирован и выпускается чугунный элеватор в г. С.-Петербурге. Размеры проточной части и сопла чугунного элеватора идентичны размерам стального элеватора.

Рис.4.7.1. Стальной элеватор конструкции ВТИ – Теплосеть Мосэнерго:

1 – сопло; 2 – приемная камера; 3 – смесительная камера; 4 - диффузор

Рис.4.7.2. Сопло элеватора

Таблица 4.7.1. Основные размеры элеватора конструкции ВТИ – Теплосеть Мосэнерго, мм

№ элеватора	d	L	A	Б	B	Г	Е	d 1	d 2	d 3	d 4	d 5	d 6	d 7	D 1	Масса без до-полнительного фланца, кг
1	15	425	90	110	187	127	12	37	45	51	57	51	57	32	165	100
2	20	425	90	110	208	133	8	37	45	51	57	51	57	32	165	100
3	25	625	135	155	288	186	13	49	57	70	76	70	76	44	200	150
4	30	625	135	155	311	186	11	49	57	70	76	70	76	44	200	150
5	35	625	135	155	333	183	8	49	57	70	76	70	76	44	200	150
6	47	720	180	175	456	251	16	80	89	100	108	100	108	72	220	230
7	59	720	180	175	452	247	18	80	89	100	108	100	108	72	220	230

Таблица 4.7.2. Размеры сопла элеватора ВТИ – Теплосеть Мосэнерго, мм

№ элеватора	L	A	Б	B	Г	D	d c	d 1	d 2	d 3
1	110	65	55	10	45	20	4	44	32	39
2	100	65	45	10	35	20	2	44	32	39
3	145	105	50	10	40	30	5	56	44	49
4	135	105	40	5	35	30	3	56	44	49
5	125	105	30	10	20	30	3	56	44	49
6	175	130	60	15	45	35	2	88	72	81
7	155	130	40	15	25	35	2	88	72	81

Размеры типовых водоструйных элеваторов подбираются по сопротивлению местной отопительной системы S и коэффициенту смешения u .

Диаметр камеры смешения, м,

\(d=\mathrm{1,}\text{13}\sqrt{\frac{\text{595}-\text{430}{\left(\frac{u}{u+1}\right)}^{2}}{S}}\), (4.7.1)

Где S - сопротивление местной отопительной системы, Па×с 2 /м 6 .

Для предварительных расчетов при обычных значениях u = 1 – 3 можно пользоваться упрощенной формулой

\(d=5/\sqrt{S}\).

По найденному значению d , м, выбирают ближайший типовой размер элеватора. Диаметр сопла элеватора, м,

d 1 =d /\(\sqrt{(\mathrm{0,}\text{00062}{d}^{4}+\mathrm{0,6})+(1+u{)}^{2}-\mathrm{0,}\text{44}{u}^{2}}\text{.}\) (4.7.2)

Перепад давлений в рабочем сопле элеватора, Па,

\({\mathit{\Delta p}}_{м\text{.}с}={G}_{р}{v}_{р}/({\mathrm{2\phi }}_{1}^{2}{f}_{1}^{2})\), (4.7.3)

где G р - расход рабочей воды, кг/с; v р - удельный объем воды, м 3 /кг; j 1 - коэффициент скорости рабочего сопла, обычно принимается равным 0,95; f 1 - сечение сопла, м 2 .

Перепад давлений, создаваемый элеватором, Па,

\({\mathit{\Delta p}}_{м\text{.}с}={\text{SG}}_{р}(1+u{)}^{2}{v}_{м\text{.}с}^{2}\), (4.7.4)

где S - сопротивление местной отопительной системы, Па×с 2 /м 6 ; v м.с -удельный объем воды в местной системе, м 3 /кг.

Уравнение характеристики водоструйных элеваторов с цилиндрической камерой смешения имеет вид

\(\frac{{\mathit{\Delta p}}_{3}}{{\mathit{\Delta p}}_{1}}={\phi }_{1}^{2}\frac{{f}_{1}}{{f}_{3}}\left({\mathrm{2\phi }}_{2}+\left({\mathrm{2\phi }}_{2}-\frac{1}{{\phi }_{4}^{2}}\right)\times \frac{{f}_{1}}{{f}_{\mathit{н2}}}{u}^{2}-(2-{\phi }_{3}^{2}\left)\frac{{f}_{1}}{{f}_{3}}\right(1+u{)}^{2}\right)\), (4.7.5)

Где – p 1 = p 1 – p 2 ; p 1 – давление сетевой воды перед соплом; p 2 – давление инжектируемой воды; p 3 = p 3 – p 2 ; p 3 – давление воды на выходе из диффузора элеватора; j 1 , j 2 , j 3 , j 4 - коэффициенты скорости соответственно рабочего сопла, камеры смешения, диффузора, входного участка камеры смешения (при хорошем выполнении и тщательной сборке рекомендуется принимать j 1 = =0,95; j 2 = 0,975; j 3 = 0,9; j 4 = 0,925); f 1 и f 3 - площади сечений рабочего сопла и цилиндрической камеры смешения; f н2 - площадь сечения инжектируемого потока при входе в цилиндрическую камеру смешения (f н2 = f з - f 1).

Для местного количественного регулирования отопительной нагрузки применяются элеваторы с регулируемым выходным сечением рабочего сопла (см. рис. 4.1.6). При снижении отопительной нагрузки регулирующая игла вдвигается в сопло, что приводит к уменьшению выходного сечения сопла f 1 . В результате уменьшается расход сетевой воды G р, но возрастает коэффициент инжекции u , поэтому расход воды через отопительную систему G с = G р (1 +u ) уменьшается медленнее, чем расход сетевой воды через сопло. Характеристика элеватора с регулируемым сечением сопла рассчитывается по (4.7.5).

Установка регулирующей иглы вызывает снижение коэффициентов скорости сопла и входного участка камеры смешения . В пределах изменения \({\stackrel{\bar }{\stackrel{\bar }{f}}}_{1}\) от 1 до 0,2 коэффициент скорости сопла

j 1 = 0,7 + 0,2\({\stackrel{\bar }{\stackrel{\bar }{f}}}_{1}\), (4.7.6)

Где \({\stackrel{\bar }{\stackrel{\bar }{f}}}_{1}\) - отношение рабочей выходной площади сечения сопла (при введенной в него регулирующей игле) к площади сечения сопла без иглы. Коэффициент скорости входного участка камеры смешения j 4 = 0,9.

Схема установки элеваторов показана на рис. 4.7.3.

Рис. 4.7.3. Схема установки элеватора

1 - манометр; 2 - термометр; 3 - обратный клапан; 4 - регулятор расхода; 5 - элеватор; 6 - клапан подпора; 7 - водомер; 8 - грязевик

Водоструйные элеваторы применяют для систем отопления с потерями давления в них не более 15 кПа. Одним элеватором можно обслуживать группу зданий при суммарном расходе тепла до 350 кВт, причем потери давления в трубопроводах отдельных зданий не должны превышать 10 кПа. Коэффициент полезного дейcтвия элеватора низкий (до 25%), поэтому давление в тепловой сети перед элеватором должно быть больше давления, расходуемого в местной системе отопления, в 5-10 раз.

Размеры элеватора можно подбирать, пользуясь номограммой, приведенной на рис. 4.7.4.

Определяют количество циркулирующей в местной системе смешанной воды по формуле

\({G}_{3}=\frac{\mathrm{3,6}{Q}_{3}}{\mathrm{4,}\text{187}\left({t}_{3}-{t}_{2}\right)}\) , (4.7.7)

где Q 3 - расход тепла в местной системе, Вт; t 3 - температура воды в подающем трубопроводе внутренней системы. ° С; t 2 - температура воды в обратном трубопроводе внутренней системы и тепловой сети, ° С.

Находят коэффициент смешения элеватора

\(q=\frac{{t}_{1}-{t}_{3}}{\left({t}_{3}-{t}_{2}\right)}\), (4.7.8)

где t 1 - температура в подающем трубопроводе тепловой сети.

Приведенный расход воды G пр, т/ч, подсчитывают по формуле

\({G}_{\text{пр}}=\frac{{G}_{3}}{\text{10}\sqrt{{\mathit{\Delta p}}_{3}}}\), (4.7.9)

где [] - гидравлическое сопротивление местной системы отопления, Па.

Рис. 4.7.4. Номограмма для подбора элеватора

(G пр -приведенный расход воды, d с - диаметр сопла)

Примеры пользования номограммой. При G пр = 10 т/ч и q = 2,53 находим элеватор № 3 с d с = 8,5 мм; При G пр = 3,65 т/ч и q = 1,61 находим элеватор № 1 с d с = 6,7 мм.

По номограмме на рис. 4.7.4 находим по G пр и q номер элеватора и диаметр сопла d с.

В дополнение к центральному регулированию параметров теплоносителя в тепловой сети при использовании элеваторов предусматривается установка регуляторов давления «до себя» и «после себя» в абонентских вводах местных систем.

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.

47. Расчет водоструйного элеватора

1. Расход сетевой (эжектирующей) воды, т/ч

где Q 0 - расход тепла на отопление, Гкал/ч;

t о - расчетная температура воды в обратной трубе тепловой сети, 0 С;

t под - расчетная температура воды в подающей трубе тепловой

2. Расход смешанной воды, т/ч

,

где t` под - расчетная температура воды в подающей трубе местной системы отопления 0 С;

t` о - расчетная температура воды в обратной трубе местной системы отопления 0 С.

3. Приведенный расход смешанной воды, т/ч

,

где Δp 0 - гидравлическое сопротивление местной системы отопления, МПа.

4. Количество подмешиваемой воды из обратной трубы местной системы отопления, т/ч

.

5. Расчетный коэффициент смешения элеватора

6. Диаметр горловины (камеры смешения) элеватора, мм

7. Диаметр сопла элеватора при минимальном располагаемом давлении перед элеватором, мм

8. Требуемое минимальное располагаемое давление перед элеватором, МПа

.

9. Расчетный диаметр сопла при фактическом располагаемом давлении перед элеватором, мм

,

где Δp ф э - фактическое располагаемое давление перед элеватором, МПа.

В случаях, когда фактическое располагаемое давление перед элеватором Δр ф э меньше минимального Δр мин э , элеватор не может работать исправно и должен быть заменен смесительным насосом. В тех случаях, когда Δр ф э > Δр мин э , диаметр сопла элеватора должен быть соответственно уменьшен.

При выборе номера элеватора по расчетному диаметру камеры смешения следует брать стандартный элеватор с ближайшим меньшим диаметром камеры смешения.

Водоструйные элеваторы типа ВТИ-Теплосеть Мосэнерго по производительности и размерам делятся на семь номеров. Номер элеватора можно определить по номограммам или из таблицы.

Для обеспечения элеваторами требуемой точности регулирования необходимо, чтобы были удовлетворены следующие три условия:

1) потери давления в местной системе отопления за элеватором должны быть постоянными. Желательно, чтобы в отопительной системе потери при наладке были установлены на уровне Δр = 0,01 МПа и периодически проверялись;

2) В элеваторе должен быть обеспечен постоянный расход теплоносителя. Это относится как к подающему, так и к подмешивающему трубопроводу. Постоянство расхода теплоносителя в подающем трубопроводе целесообразно поддерживать автоматически действующим регулятором расхода типа РР, устанавливаемым перед каждым элеватором и одновременно в определенной мере регулирующим давление перед элеватором;

3) Диаметр сопла элеватора должен быть рассчитан в соответствии с конкретными параметрами и условиями работы, однако он должен быть не менее 2,5 мм во избежание его засорения и прекращения работы системы отопления.

48. Выбор типоразмера регулирующего клапана

1. Пропускная способность клапана:

, м 3 /ч

2. Пропускная способность полностью открытого клапана:

4. Проверка на отсутствие кавитации

X F £ Z отсутствие кавитации;

X F – коэффициент дросселирования;

p V – давление парообразования при температуре среды;

Z – коэффициент клапана.

Коэффициент клапана Z Y
	Малая серия	Фланцевая (большая) серия

Пример

Нагрузка на систему отопления Q = 14 кВт;

Перепад температур в системах отопления DT = 20 °C;

Потери давления на клапане DP КЛ = 0,15 бар.

Решение:

Расход теплоносителя через клапан:

м 3 /ч.

Пропускная способность полностью открытого клапана:

м 3 /ч.

Данное значение К VS можно также найти по диаграмме.

По К VS = 1,6 м 3 /ч выбирается клапан Д У = 15 мм.

49. Расчет дроссельных шайб

Определение необходимого диаметра дроссельной шайбы d ш, мм, выполняется на основании расчета по формуле

,

где Δр ш - избыточное давление, гасимое дроссельной шайбой, МПа;

G – расход воды, протекающей через дроссельную шайбу, т/ч;

При расчете дроссельной шайбы, устанавливаемой на тепловом вводе

Δр ш =р в - Δр р,

где Δр р – потеря давления в системе отопления при расчетном расходе воды, МПа;

р в – располагаемый напор на тепловом вводе, МПа.