Элеваторный узел системы отопления схема

ТЭЦ, сжигая природный газ, мазут или каменный уголь, нагревает воду до температуры 115°C под высоким давлением. Высокотемпературный водяной пар попадает на лопатки турбины, которая вращает трехфазный генератор переменного тока. Электроэнергия подается для снабжения жилых домов и промышленных предприятий, отработанный пар обогревает квартиры и предприятия.

Что это такое?

Элеваторный узел понижает температуру перегретого пара, поступающего из ТЭЦ, и поддерживает напор в системе отопления. В подвале многоквартирного дома или коттеджа в теплоузле размещается аппаратура контроля и управления – элеватор, датчики температуры и давления, термометры, манометры, насосы для подкачки воды, циркуляционный насос для теплоносителя, аппаратура дистанционного управления, фильтр-грязевик, блок реле и автоматики. Несмотря на кажущуюся простоту, элеваторный узел отопления является высокоэффективным устройством. Он доводит до нормы температуру перегретой воды, поступающей из ТЭЦ, на теплоузел в систему отопления, до нормативных значений, непрерывную циркуляцию горячей воды в системе отопления, подачу горячей воды в радиаторы и отток остывшей воды обратно.

Преимущество элеватора – небольшие габариты, отсутствие необходимости регулярного технического обслуживания, невысокая стоимость. Для работы не требуется подключение к электрической сети. Недостаток элеватора – нет возможности регулировать температуру выходного потока в достаточных пределах. Рассмотрим кратко основные модели труб, используемых в современных системах ГВС.

Полипропиленовые

ППТ сделаны из листов полипропилена, между которыми проложен тонкий лист алюминиевой фольги. При производстве труб листы полипропилена смазывают клеящей мастикой, между ними помещают тонкую алюминиевую фольгу, сворачивают в рулон, надевают на полый стержень, края на стыке подрезают под углом 45 градусов, смазывают акриловым гелем и прогревают специальным феном. Эти трубы не подвержены коррозии, на их внутренних стенках не оседает ржавчина и бактериальный налет. Трубы соединяются друг с другом под прямым углом при помощи пластиковых или резьбовых металлических фитингов.

Способы соединения пластиковых труб:

  • склеивание или соединение холодной сваркой;
  • соединение при помощи резьбовой муфты;
  • плазменная высокотемпературная сварка;
  • накладные металлические фланцы;
  • сварка при помощи электрической муфты.

ППТ используются в труднодоступных местах, они легко соединяются, не дают протечек.

Преимущества полипропиленовых труб:

  • легко изгибаются на произвольный угол;
  • изнутри не оседает бактериальное железо;
  • не выпадает осадок солей кальция;
  • ППТ не разрывает жидкость на морозе;
  • из пластика не выделяются вредные вещества, трубы можно использовать для снабжения питьевой водой;
  • не протекают, можно использовать для устройства «теплого пола»;
  • не повреждают грызуны, грибок, плесень;
  • термостойкие, можно использовать для ГВС.

Назначение элеваторного узла – смешивание перегретого теплоносителя, который поступает с ТЭЦ, с горячей водой, которая возвращается из обратки. Также он отвечает за обеспечение циркуляции в системе, предотвращение перепадов давления и гидравлических ударов вследствие нарушения герметичности системы при выпуске пузырьков воздуха, резких перепадах погоды, резкого падения давления в системе и «вскипания» теплоносителя.

Устройство и принцип работы

Элеватор смешивает очень горячую воду из подающего трубопровода и прохладную воду из обратного. Работает элеватор отопления по закону Бернулли, подсасывая в камеру за счет перепада давления охлажденный теплоноситель и смешивая его с горячим в определенной пропорции для нагнетания в систему отопления. За счет смешивания холодного и горячего теплоносителя температура рабочего тела снижается до допустимой нормы, значительно увеличивается его объем, стабилизируется давление. Без элеватора работа системы отопления невозможна – увеличивая объем жидкости, он повышает КПД, поддерживает давление, равномерно распределяет тепло, сглаживает резкие перепады температуры. Без него на верхних этажах были бы холодные батареи.

Централизованные системы горячего водоснабжения (ГВС) получают нагретую воду от ТЭЦ или котельных на природном газе, жидком или твердом топливе. ГВС бывают закрытого и открытого типа. В закрытой системе вода поступает к потребителю с теплообменника. Преимущества закрытой системы – горячую воду можно использовать для приготовления блюд, размораживания продуктов. В открытой системе вода поступает к потребителю напрямую после отработки на паровой турбине. Такую воду нельзя употреблять в пищу – она содержит полимерные присадки, ржавчину, бактериальное железо и другие химические реагенты.

Регулируемый элеватор позволяет контролировать параметры системы отопления дома, оборудованного электронными измерителями. Они передают контроллеру элеватора температуру на улице, в помещении, в подающем трубопроводе, в обратном трубопроводе. В конусном сопле находится дросселирующая игла. Контроллер, управляющий смешиванием холодной и горячей воды, при помощи сервопривода перемещает дросселирующую иглу внутри конусного сопла. Конструктивно игольчатый элеватор выполнен в виде кожуха, внутри перемещается дроссельная игла. Электропривод вращает зубчатую шестерню, которая перемещает дроссельную иглу, увеличивающую или уменьшающую расход жидкости практически до полного перекрытия отверстия сопла. Достоинства – возможность дистанционного управления отоплением с диспетчерского пульта ТЭЦ. Недостатки – свистящий звук при работе.

Узел тепловой элеваторный номер 3 – наиболее часто используемый на практике бюджетный вариант для обеспечения работы системы ГВС многоквартирного дома или коттеджа. Поддержание постоянных параметров теплоносителя происходит путем подмеса к горячему теплоносителю охлажденной воды с обратного трубопровода. Этот автоматический регулятор позволяет поддерживать постоянную температуру и давление в системе центрального и местного отопления без подключения к электрической сети.

Условные обозначения:

  1. запорные вентили;
  2. грязевик;
  3. элеватор водоструйный;
  4. манометр мембранный;
  5. термометр спиртовой.

Характеристика узла теплового элеваторного УТЭ-3:

  • диаметр сопла элеватора – 5 мм;
  • диаметр диффузора – 25 мм;
  • масса – 19 кг;
  • фланец входной ДУ1 – 50;
  • фланец смещения ДУ2 – 80;
  • фланец выходной ДУ3 – 80;
  • строительная длина – 62,6.
Читайте также:  Как промыть батареи отопления алюминиевые

Элеватор регулирует температуру и давление теплоносителя в системе охлаждения в автоматическом режиме.

Расчет

Работа элеваторного узла зависит от правильно выбранных размеров и перепада давления между нагнетательным и обратным трубопроводом. Для расчета параметров элеваторного узла теплотехники и программисты создали достаточно много программ. Они выглядят как обычная экранная форма с настроенной формулой для расчетов. После заполнения всех строк таблицы программа рассчитывает параметры схемы ГВС, размеры элеватора и выдает результаты в виде схемы с нанесенными размерами и в виде таблицы с калькуляцией. Вариант выдачи результатов обычно представлен в виде таблицы.

Расчет теплосети и выбор элеватора довольно подробно изложен в Строительных Нормах и Правилах:

  • СНиП 23-01-99 «Строительная климатология», 2000 год;
  • СНиП II-3-79 «Строительная теплотехника», 1998 год;
  • СНиП 2.04.05-91 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха», 1987 год;
  • Богословский В. Н. «Внутренние санитарно-технические устройства», 1990 год.

Термостат смесительный – альтернатива стандартному элеваторному узлу. Работает он абсолютно аналогично элеватору – перемешивает горячую поступающую из ТЭЦ воду и охлажденную, которая возвращается из радиаторов. К термостату подключены три канала: один – для горячей воды, второй – для обратки, третий – для подачи подготовленной смеси в радиаторы отопления. Если температура воды из магистрального трубопровода находится в допустимых пределах – холодный поток полностью перекрывается. Как только температура начинает расти – клапан постепенно начинает открываться, к горячей воде подмешивается порция прохладной, понижая температуру смеси. Чем горячее вода, тем большая по объему порция прохладной воды подмешивается. Трехходовой клапан термостата смесительного необходим для управления пропорцией холодной и горячей воды, чтобы получить теплоноситель оптимальной температуры. Преимущества – малые габариты, отсутствие подвижных частей, простота регулировки температуры.

Советы

Подбор необходимых параметров системы отопления в многоквартирном или частном доме (коттедже) зависит от проекта и выделяемых на решение этого вопроса денег. Чаще всего определяющими в данном случае являются финансовые возможности и местные условия.

Самотечная система отопления самая простая и дешевая. Источником тепла для такой системы служит водяной котел на дровах, угле или природном газе. Насоса в этой системе нет – конвективную циркуляцию воды обеспечивает бак-расширитель и подуклонка труб.

Плотность холодной воды немного больше плотности горячей воды, разница в плотности приводит к возникновению небольшого избыточного давления, которое совместно с силой земного притяжения приводит к перетеканию теплоносителя по трубам системы. Регулировка системы вручную производится при помощи вентилей и шиберных задвижек.

Полуавтоматическая система на базе термоголовок и термостатов. Параметры системы задают вручную, в дальнейшем они поддерживаются автоматически. Система с использованием микроконтроллеров и самообучающихся программ может работать полностью автономно в течение продолжительного времени. Для анализа событий в системе ведется журнал мониторинга. Если вы хотите максимально сэкономить на монтаже системы отопления, сделав все работы самостоятельно, но при этом не умеете пользоваться электросваркой, нужно выбрать для системы отопления и горячего водоснабжения полипропиленовые трубы. Монтаж полипропиленовых труб можно сделать при помощи обыкновенного гаечного ключа. Эти трубы существенно дешевле остальных. Ошибки монтажа можно быстро и дешево исправить повторной укладкой. Сварку полипропиленовых труб на станке может легко освоить человек, который никогда раньше никогда этого не делал.

Полипропиленовые трубы можно легко прокладывать в труднодоступных местах. Существенный их недостаток – для монтажа системы отопления нужен сварочный аппарат, который придётся купить или взять в аренду. Лучше всего использовать полипропиленовые трубы c арматурой из стекловолокна, они гораздо прочнее и более долговечны.

Элеваторный узел – элемент системы отопления, который позволяет снизить температуру поступающего с ТЭЦ теплоносителя до оптимального уровня. Элеватор отопления перемешивает высокотемпературный теплоноситель с ТЭЦ и охлажденный теплоноситель из обратной магистрали отопительной системы многоквартирного дома. Путем регулирования объема теплоносителя в двух потоках достигается оптимальная температура для системы отопления дома.

Температура теплоносителя во внешних трубопроводах отопления достигает +130°С — +150°С (если подача воды идет от крупных ТЭЦ), или +95°С — +105°С (от небольших ТЭЦ, локальных котельных).

Использование воды такой температуры невозможно, в силу нескольких причин:

  • Температура воды в тепломагистралях, идущих от ТЭЦ высока. Но при плохой теплоизоляции системы и резком понижении температуры воздуха возможны ее резкие перепады.
  • Такие перепады отрицательно сказываются на сроке эксплуатации внутренней системы отопления жилых домов. Например, чугунные радиаторы, которые часто используются во внутреннем контуре отопительных систем, от резкого перепада температур могут дать трещины;
  • Последнее время в системах отопления жилых домов широко используются полипропиленовые трубы. Пластиковые трубы при температурах выше +95°С деформируются, и также протекают или дают трещины. (Пропилен может выдерживать температуру и в +100°С, но при условии, что такая температура держится недолго);
  • Прикосновение к трубам, прогретыми более +90°С может вызвать ожоги.

Поэтому для отопления жилых домов редко применяется зависимая схема подключения, по которой теплоноситель из тепловой сети входит напрямую в домовую систему отопления. В большинстве случаев это просто невозможно.

Чаще мы имеем дело с двухконтурной системой, так называемой независимой схемой подключения.

В таком случае, вода из ТЭЦ или котельной поступает в теплообменник, в котором за счет смешения воды внешнего контура и внутреннего последняя прогревается до температуры, приемлемой для использования.

Именно здесь используется элеваторный узел отопления, в качестве устройства смешивающего горячий и холодный поток до приемлемой температуры необходимой и достаточной для эксплуатации во внутренней системе.

Элеваторный узел, несмотря на простоту конструкции, выполняет 2 функции – под воздействием перепадов давления работает как насос и смеситель воды. Поэтому в некоторых источниках данное устройство носит название водоструйный элеватор отопления или смесительный насос.

Читайте также:  Кран для однотрубной системы отопления

Устройство элеваторного узла

Элеватор состоит из 4 элементов:

  • Конусообразного сопла, через которое с большой скоростью проходит горячий поток теплоносителя, идущего от тепломагистрали;
  • Камеры всасывания, в которую из обратной магистрали поступает охлажденный теплоноситель;
  • Смесительного конуса и горловины, где происходит смешение горячего и охлажденного теплоносителя;
  • Диффузора.

Чаще всего, описывая систему отопления с элеваторным узлом, предполагается невозможность регулирования выходной температуры во внутренний контур.

Однако в последнее время приобретают популярность усовершенствованные модели. Внутри сопла помещается конусообразный стержень, который в зависимости от его положения может изменять пропускную способность сопла. Положение стержня может меняться ручным и автоматическим способом. При установке узла с автоматическим регулированием требуется подключение устройства к источнику питания.

Установка элеваторного узла требует точности расчетов. Лучше, если эту часть работы выполнит профессионал. Однако, параллельно проверить правильность выбранной модели можно самостоятельно, рассчитав требуемые размеры устройства.

И для обычного пользователя, не знакомого с формулами вычисления коэффициента смешения и диаметра сопла существуют простейшие программы, которые помогут выполнить расчёты.

Для вычислений понадобятся:

  • температура на входе и на выходе внешнего контура (температура воды в тепломагистрали) и температура внутренней сети (системы отопления дома);
  • расход теплоносителя;
  • сопротивление системы отопления.

Преимущества системы с элеваторным узлом

  • Низкая стоимость.
  • Энергонезависимость. Элеваторный узел отопления работает при наличии необходимого перепада давлений на внутреннем и внешнем контуре;
  • Простота устройства и монтажа (при правильном выборе устройства, точных расчётах диаметра сопла).
  • Независимость работы узла от кратковременных перепадов давления и температур внешней тепломагистрали.

Недостатки

  • Температура на выходе не всегда поддаётся регулировке. Например, при низкой температуре теплоносителя в тепломагистрали после смешения с остывшей водой (обратки) в трубы внутреннего контура изначально будет поступать вода, температура которой недостаточно для обогрева помещения. Данная проблема в настоящее время решается установкой регулируемых узлов. Регулировка может осуществляться ручным способом (вращением задвижки) или автоматическим (регулировка происходит благодаря движению стержня, установленного внутри сопла, движение происходит за счет подключения сервопривода, соединенного с датчиками);
  • Для стабильного функционирования системы с элеваторным узлом необходим точный подбор конструкции;
  • Одним из недостатков некоторые пользователи считают материальные вложения, которые требуются для приобретения дополнительного оборудования и монтажа элеваторных узлов отопления. Но при правильном монтаже качественного оборудования даже система с автоматическим регулированием пропускной способности сопла окупается в течение 3-5 лет (за счет экономии на плате за отопление).

Схема плановой проверки состояния работы элеваторного узла

Одним из достоинств системы считается простота эксплуатации. Устройство не требует круглосуточного контроля, достаточно проводить плановые осмотры. Такого рода обследование лучше выполнять по следующему алгоритму:

  1. Проверка целостности труб;
  2. Сверка приборов, подстройка датчиков давления и термометров;
  3. Расчет потерь давления при прохождении воды через сопло;
  4. Расчет коэффициента смещения. Данную величину необходимо учитывать при настройке системы, так как даже безупречно смонтированный и установленный узел и трубопровод со временем изнашиваются.

После проведения плановой проверки система опечатывается, чтобы зафиксировать ее настройки и предотвратить несанкционированные изменения.

Установка элеваторного узла

Как правило, монтаж элеваторного узла отопления осуществляется в подвальных помещениях. Использование такого места возможно при условии соблюдения ряда требований:

  • Это должно быть крытое помещение с плюсовой температурой (выше 0°)
  • На трубах во влажном помещении в силу большой разности температур оседают капельки воды (образуется конденсат). Это ведет к быстрому износу оборудования. Чтобы поддерживать трубы в сухом состоянии необходимо установить систему вытяжной вентиляции.

В системах с автоматическим элеватором отопления, для бесперебойной подачи электроэнергии предусматривается установка независимого источника питания. Автономное питание обеспечит работу устройств даже при отключении электроэнергии.

Видео

Здравствуйте! Внутренние системы отопления подразумевает под собой группу приборов, осуществляющих работу по снабжению теплом. В них входит оборудование: радиаторы, приборы контроля, приборы учета и регулирования, запорная и регулирующая арматура, фильтры и т.д.

Эти системы подразделяются:

— по типу теплоносителя (воздушный, водяной или паровой);

— по способу разводки (верхняя или нижняя);

— по способу присоединения отопительных приборов (однотрубная или двухтрубная система).

При верхней разводке подача теплоносителя из сети производится сверху вниз. Когда же наоборот снизу вверх, то это является нижней разводкой.

Способы присоединения отопительных приборов

Сейчас самыми распространенными являются водяные однотрубные системы, с нижней вертикальной разводкой. При этом присоединение радиатора осуществляется с помощью подводок, потому как они легки в монтаже и хорошо гарантируют равномерный нагрев. Такая отопительная система требует четких расчетов числа секций у радиаторов, с учетом уровня охлаждения воды и, кроме того, тщательно отрегулированных отопительных приборов, поскольку вода в однотрубных системах проходит их все последовательно.

Наиболее успешной концепцией отопления, по моему мнению, является двухтрубная система отопления. Принцип её работы предусматривает синхронную подачу горячей и сливание уже холодной воды по разным трубам. Помимо этого, данная концепция, облегчает подсчет индивидуального потребления.

Элеваторный узел системы отопления

Элеваторная схема внутренней системы отопления была широко распространена в свое время в многоквартирных домах благодаря своей способности к сохранению устойчивости даже при изменениях давления и температуры. Элеватор не нуждается в постоянном наблюдении, поскольку контроль давления исполняет выбранный диаметр сопла. Современным жильцам МКД элеваторная схема досталась в «наследство» от советских времен.

Нормой внутридомового отопления является температура воды в 95 градусов, но по магистральным трубопроводам тепловой сети подается вода температурой от 130 до 150 градусов по Цельсию. Подобная разница обоснована существующими температурными графиками отпуска теплоносителя от источника тепла, но не пригодна для поступления во внутренний трубопровод.

Механический элеватор в такой схеме предназначен для нормализации температуры и давления воды перед её поступлением во внутреннюю теплосеть. Но кроме несомненных достоинств у механического элеватора отопления есть и ряд существенных недостатков. И об этом я писал в этой статье .

Виды элеваторов отопления

Они имеют целый типовой ряд, каждый подбирается исходя из должного обеспечения реализации определенной нагрузки. Различаются эти приборы в своем типовом ряде размерными шагами и дроссельными соплами, которые просчитываются и настраиваются под каждый конкретный вариант. Об этом я писал в этой статье .

Устройство системы отопления

Тепловой узел является способом подсоединения домовой отопительной системы к магистральным сетям. В структуру теплового узла в типичном многоквартирном доме постройки советских лет входят: грязевик, запорная арматура, приборы контроля, сам элеватор и т.д.

Размещают элеваторный узел в отдельном помещении ИТП (индивидуальный тепловой пункт). Непременно должно быть наличие запорной арматуры, чтобы при необходимости отключить внутридомовую систему от магистрального теплового обеспечения.
Во избежание закупорок и засоров в самой системе и приборов внутреннего домового трубопровода, необходима изоляция грязи, поступающей вместе с горячей водой из магистральной теплосети, для этого устанавливают грязевик. Диаметр грязевика обычно от 159 до 200 миллиметров, в нем собирается и оседает вся поступающая грязь (твердые частицы, окалина). Грязевик, в свою очередь, нуждается в своевременной и регулярной очистке.

Под приборами контроля подразумеваются термометры и манометры, измеряющие в элеваторном узле температуру и давление.

Принцип действия элеваторного узла

Элеватор смешения служит прибором для охлаждения перегретой воды, полученной из теплосети, до стандартной температуры, перед подачей ее во внутридомовую отопительную систему. Принцип ее понижения заключается в произведении смешивания воды повышенной температуры из трубопровода подачи и остывшей из трубопровода обратки.

Элеватор состоит из нескольких основных частей. Это всасывающий коллектор ( вход с подачи), сопло (дроссель), камера смешения (средняя часть элеватора, где смешиваются два потока и подравнивается давление), приемная камера (подмес с обратки ), и диффузор (выход с элеватора непосредственно в сеть с установившимся давлением).

Сопло – это сужающее устройство, находящееся в стальном корпусе элеваторного устройства. Из него горячая вода на высокой скорости и с пониженным давлением, поступает в камеру смешения, где осуществляется смешивание воды из теплосети и обратного трубопровода, путем подсасывания. Другими словами, горячая вода из магистральной теплосети поступает в элеватор, в котором она проходит через сужающее сопло с высокой скоростью и уже пониженным давлением, смешивается с водой из обратного трубопровода, а затем, с уже пониженной температурой, движется во внутридомовой трубопровод. Как непосредственно выглядит сопло механического элеватора можно увидеть на фото ниже.

В современных модификациях элеватора технология управления изменением сечения сопла происходит автоматически с помощью электроники. В такой системе коэффициент смешивания горячей и охлажденной воды меняющийся, что снижает расходы на отопительную систему. Это так называемые погодозависимые или регулируемые элеваторы, и об этом я писал в этой статье .

Такое строение элеватора имеет исполнительный механизм для обеспечения его стабильной работоспособности, состоящий из устройства направления и дроссельной иглы, которую приводит в движение зубчатый валик. Действие дроссельной иглы производит регулирование расхода теплоносителя.

Неполадки элеваторных узлов системы отопления

Неполадки могут произойти по разным причинам. Это могут быть поломка арматуры, так и сбой настроек регулирующей арматуры. При засорах непосредственно сопла, его необходимо снять и прочистить. Если засор произошел в грязевике, еще до элеватора, то удаление происходит путем сброса скопившейся грязи с помощью сбросного крана (сбросника), находящегося в нижней его части. В том случае, если при таком способе очистки засорение не поддается удалению, то грязевик необходимо разобрать и произвести детальную очистку.

При изменении непосредственно диаметра сопла в механическом элеваторе в результате деформации, происходит разбалансировка внутренней системы отопления. Подобная проблема требует немедленной замены самого сопла на новое.

Проверка состояния элеваторного узла системы отопления

Такое обследование имеет четкую последовательность:

— проверка целостности труб;

— сверка показаний по приборам контроля (манометрам и термометрам);

— проверка потерь давления (внутреннего сопротивления системы отопления);

— расчет коэффициента смешения.

После выполнения обследования, оборудование опечатывается с зафиксированными настройками, во избежание несанкционированных вмешательств.

Неоспоримым преимуществом элеваторной системы является простота эксплуатации. Поскольку она не нуждается в круглосуточном контролировании, то вполне достаточно проводить плановые осмотры. Хотя, хотел бы добавить, что сам я не являюсь сторонником элеваторной схемы системы отопления, а особенно схемы с механическим элеватором. Она не современна, и досталась «в нагрузку» от прошлых времен. Тогда, лет 30 — 50 назад, монтаж таких схем отопления был вполне обоснован и оправдан. Но много воды утекло с тех пор.

Установка элеваторного узла системы отопления

Место для его установки, во избежание проблем, должно соответствовать определенным параметрам. Необходимо полноценное помещение, в котором будет плюсовая температура, в элеваторных узлах с автоматической (погодозависимой) системой, во избежание перебоев подачи электроэнергии лучше предусмотреть автономный источник электропитания.

Не так давно я написал и выпустил книгу «Устройство ИТП (тепловых пунктов) зданий». В ней на конкретных примерах я рассмотрел различные схемы ИТП, а именно схему ИТП без элеватора, схему теплового пункта с элеватором, и наконец, схему теплоузла с циркуляционным насосом и регулируемым клапаном. Книга основана на моем практическом опыте, я старался писать ее максимально понятно, доступно.

Вот содержание книги:

1. Введение

2. Устройство ИТП, схема без элеватора

3. Устройство ИТП, элеваторная схема

4. Устройство ИТП, схема с циркуляционным насосом и регулируемым клапаном.

5. Заключение

Просмотреть книгу можно по ссылке ниже:

Устройство ИТП (тепловых пунктов) зданий.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *