что такое конус в системе отопления
Зачем нужен этот необычный агрегат? Назначение и принцип работы элеватора в системе отопления
Элеваторный узел выполняет несколько функций, обеспечивая потребителей теплом.
С его помощью теплоноситель распределяется в равной степени между всеми, независимо от удаленности.
Несмотря на то что есть более современные модели, классическая модель устройства до сих пор монтируется в домах.
Зачем нужен элеватор: основное назначение прибора
Первоначальные параметры теплоносителя, на выходе из ТЭЦ или котельной: 105—150 °C, давление 6—10 Бар. Такие высокие показатели необходимы для:
Когда жидкость по трубам подходит к потребителю, она не сразу попадает в радиаторы отопления. Её показатели для внутридомовой сети слишком высоки и опасны. Их необходимо понизить.
Температуру воды необходимо уменьшить до 95 °C, давление снизить. Этого требует СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование».
В этом и заключается основное назначение элеватора. Это устройство, которое приводит параметры теплоносителя к норме. Происходит это путём подмешивания остывшей воды из обратного контура отопления к горячей. Кроме того, он является водяным насосом.
Функции элеватора
Элеватор — энергонезависимое устройство. Подключения к электросети не требуется.
Принцип работы в системе отопления
Теловой узел дома расположен, чаще всего, в подвале. Элеватор в этом узле установлен между трубами подачи и обратным контуром. Он соединяет их.
Материал, из которого делают смесительный узел — чугун или сталь. Состоит из 3 фланцев. Принцип работы устройства основан на законах физики. Вода в узле проходит этапы:
Фото 1. Схема устройства элеваторного узла. Стрелками указаны составные части конструкции элеватора.
Главное условие нормальной работы узла — перепад давлений между входной магистралью и обратным контуром.
Внимание! Для бесперебойной работы элеватора нужно установить обвязку, куда входят: грязевые фильтры, манометры на входе и выходе, термодатчики и ремонтные задвижки.
Полезное видео
Посмотрите видео, в котором рассказывается, зачем нужен элеватор в системе отопления.
Плюсы и минусы элеваторного узла
Преимущества элеватора:
Эти плюсы позволяют использовать элеваторные узлы в большинстве домов нашей страны уже очень долгое время.
Недостатки:
Выпускаются модели элеватора, в которых можно автоматически регулировать сечение сопла. Они требуют подключения к электричеству. С помощью такой регулировки меняют температуру и расход теплоносителя. Но теряется одно из основных преимуществ: энергонезависимость.
Элеваторный узел системы отопления: конструкивные особенности, принцип действия и схемы подключения
Назначение элеваторного узла
В небольших индивидуальных системах отопления загородных домов часто применяют узел подмеса – схему обвязки котла, позволяющую добавлять в горячий теплоноситель некоторую часть уже остывшего, следующего по обратной магистрали. Так же приходится поступать и при организации теплоснабжения городских многоэтажек, отапливаемых централизованно. Именно для этого и предназначен элеватор отопления.
Прежде чем говорить о ситуациях, в которых задействуют данное устройство, следует рассмотреть схемы работы котельных или, как говорят специалисты, их температурные графики.
Они характеризуются температурой теплоносителя в линиях:
Выбор температурного режима работы котельной обуславливается экономическими показателями, связанными с производством и передачей тепла, и зависит от географической широты и соответствующего ей климата.
По первому графику работают теплоцентрали в Мурманске, по второму – к примеру, в Москве, по третьему – на юге страны: в Краснодаре или в Сочи.
Теплоноситель с температурой 90 – 95 градусов можно подавать к потребителям напрямую. Без каких-либо промежуточных операций он поступает в коллектор, а затем – в стояки и радиаторы квартир. Если же теплоноситель заходит в дом с более высокой температурой, то его, согласно нормам, приходится охлаждать.
Также температуру теплоносителя необходимо регулировать при изменении температуры наружного воздуха, иначе в период потепления в квартирах будет слишком жарко. Тут-то и приходит на помощь элеваторный узел.
Также существует и независимая схема подключения – через теплообменник и регулятор температуры, но она менее распространена.
Конструкция и принцип действия
Элеватор отопления состоит из следующих элементов:
По сути своей данное устройство является струйным насосом: в быстро движущемся потоке горячего теплоносителя падает давление (закон Бернулли), за счет чего и подсасывается рабочая среда из обратной магистрали.
Основные параметры – диаметры конуса и камеры смешения. Они подбираются таким образом, чтобы при нормальных плотности и расходе воды из сети главная характеристика элеваторного узла (коэффициент смешения) пребывала бы в заданных пределах.
При потеплении или похолодании на улице изменится и температура теплоносителя на входе (и его плотность). Следовательно, увеличится или уменьшится расход через конус и линию смешивания. Таким образом система реагирует на температурные колебания наружного воздуха.
Достоинства и недостатки
Практичность элеватора отопления обусловлена следующими преимуществами:
Характерными «минусами» данной технологии являются:
Популярность пластиковых труб объясняется их невысокой стоимостью — они дешевле стальных труб в среднем в 4 раза, а медных — в 18 раз! К тому же их легко установить самостоятельно. Отопление из полипропилена своими руками: преимущества ПП-труб, типы и этапы монтажа.
О том как устроена обвязка котла отопления и порядок работ по монтажу читайте тут.
Теплообменник — нужное устройство в быту. Здесь https://microklimat.pro/otopitelnoe-oborudovanie/otopitelnye-pribory/teploobmennik-svoimi-rukami.html вы узнаете о назначении теплообменника, а также как его сделать своими руками.
Схемы подключения элеватного узла системы отопления
Процессы подогрева воды для систем горячего водоснабжения (ГВС) и отопления между собой некоторым образом взаимосвязаны.
Из-за того, что температура воды в ГВС при любых условиях должна поддерживаться в пределах 60 – 65 градусов, при плюсовых температурах наружного воздуха в элеватор может поступать более горячий теплоноситель, чем требуется.
При этом имеет место перерасход тепла на уровне 5% — 13%. Во избежание этого явления применяют три схемы подключения элеваторного узла:
С регулятором расхода воды
При выполнении данного условия удается избежать поэтажной разрегулировки, которая имеет место в однотрубных системах в случае уменьшения расхода теплоносителя.
Однако, схема «элеватор + регулятор расхода» не в состоянии поддержать температуру после данного устройства на приемлемом уровне при отклонениях от нормального температурного графика.
С регулируемым соплом
Площадь поперечного сечения выходного отверстия насадки регулируется вводимой в него иглой. При этом увеличивается коэффициент смешивания и, соответственно, падает температура теплоносителя после элеватора.
Недостатком данной схемы является то, что при введении иглы в отверстие конуса увеличивается гидросопротивление последнего, вследствие чего расход теплоносителя, а соответственно и количество поставляемого тепла, уменьшается.
Принципиальная схема регулируемого элеваторного узла
С регулирующим насосом
Насос монтируется на линии смешения элеваторного узла либо параллельно ей. В дополнение к нему монтируются регуляторы расхода теплоносителя и его температуры. Данное решение является весьма эффективным, поскольку оно позволяет:
К недостаткам схемы можно отнести высокую стоимость, сложность и увеличение эксплуатационных расходов за счет энергоснабжения насоса.
Систему отопления лучше организовать таким образом, чтобы она была работоспособна долгие годы. Для этого нужно серьезно подойти к выбору труб. Трубы для отопления: какие лучше? Рассмотрим разновидности труб и их характеристики.
О том как ремонтировать масляные обогреватели, читайте в этой теме. Устройство обогревателя, основные типы поломок и их устранение.
Видео на тему
Элеваторный узел системы отопления. Что это такое?
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:
Элеваторный узел отопления в подвале дома.
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.
Устройство элеваторного узла
Элеватор состоит из 4 элементов:
Схема элеваторного узла отопления.
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:
Принцип работы элеваторного узла.
Преимущества системы с элеваторным узлом
Недостатки
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:
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:
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
Что такое элеватор отопления
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:
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:
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:
В свою очередь, приведенный расход вычисляется таким образом:
Чтобы подобрать элеваторный узел системы отопления по размеру сопла, надо его рассчитать по формуле:
Первые 2 параметра уже известны, остается только отыскать значение коэффициента смешивания:
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.
Что такое конус отопление
Элеваторные узлы применяются в тепловых пунктах многоквартирных домов с середины прошлого века, отдельные экземпляры продолжают успешно работать до сих пор. Жильцы не торопятся менять морально устаревшие элементы на новую арматуру, оборудованную современной автоматикой, причем это нежелание вполне обосновано. Для прояснения сути вопроса предлагаем разобраться, что такое элеватор, его устройство и основные функции в системе отопления.
Назначение и функции узла
Вода в сетях централизованного теплоснабжения достигает температуры 150 °С и движется по наружным магистралям под давлением 6—10 Бар. Зачем поддерживаются столь высокие параметры теплоносителя:
Справка. Теплоноситель в трубах не обращается в пар, поскольку находится под давлением, удерживающим воду в жидком агрегатном состоянии.
Согласно действующим нормативным документам, температура теплоносителя, подаваемого в систему водяного отопления жилого либо административного здания, не должна превышать 95 °С. Да и напор 8—10 атмосфер слишком велик для внутридомовой теплосети. Значит, указанные параметры воды нужно подкорректировать в меньшую сторону.
Элеватор — это энергонезависимое устройство, понижающее давление и температуру входящего теплоносителя путем подмешивания охлажденной воды, поступающей из системы отопления. Показанный выше на фото элемент входит в состав схемы теплового узла, устанавливается между подающим и обратным трубопроводом.
Третья функция элеватора – обеспечить циркуляцию воды в домовом контуре (как правило, однотрубной системы). Вот почему данный элемент представляет интерес – при внешней простоте он совмещает 3 устройства – регулятор давления, смесительный узел и водоструйный циркуляционный насос.
Элеваторный элемент со сменным соплом
Принцип работы элеватора
Внешне конструкция напоминает большой тройник из металлических труб с присоединительными фланцами на концах. Как устроен элеватор внутри:
На чертеже патрубок эжектируемого потока условно показан сверху, хотя обычно он располагается снизу
Примечание. В классическом исполнении элеватор не требует подключения к домовой электросети. Обновленный вариант изделия с регулируемым соплом и электроприводом присоединяется к внешнему источнику питания.
Стальной элеваторный узел подключается левым патрубком к подающей магистрали централизованной тепловой сети, нижним – к обратному трубопроводу. С обеих сторон элемента ставятся отсекающие задвижки, плюс сетчатый фильтр – отстойник (иначе – грязевик) на подаче. Традиционная схема теплового пункта с элеватором также включает манометры, термометры (на обеих линиях) и прибор учета потребленной энергии.
Теперь рассмотрим, как работает элеваторная перемычка:
Уточнение. Стоит отметить, что элеваторный узел также использует в работе принцип инжекции – смешивание двух струй с одновременной передачей энергии. Напор результирующего потока становится меньше, чем первоначального, но больше подсасываемого из обратки. Более понятно процесс показан на видео:
Главное условие нормальной работы элеватора – достаточный перепад давлений между магистральной подачей и обратной линией. Указанной разницы должно хватить на преодоление гидравлического сопротивления домового отопления и самого инжектора. Обратите внимание: вертикальная перемычка врезается в обратку под углом 45° для лучшего разделения потоков.
На подаче из теплосети давление самое высокое, при выходе из диффузора – среднее, в обратной магистрали — наиболее низкое. То же самое в элеваторе происходит с температурой воды
Технические характеристики стандартных изделий
Линейка элеваторов заводского изготовления состоит из 7 типоразмеров, каждому присвоен номер. При подборе учитывается 2 основных параметра – диаметр горловины (камеры смешения) и рабочего сопла. Последнее представляет собой съемный конус, который при необходимости меняется.
Размеры составных элементов изделия смотрите ниже в таблице
Замена сопла производится в двух случаях:
Номера стандартных элеваторов и основные размеры приведены в таблице (сопоставляйте с обозначениями на чертеже).
Обратите внимание: в технических характеристиках не указывается проходное сечение сопла, поскольку этот диаметр рассчитывается отдельно. Чтобы подобрать номер готового элеваторного тройника под конкретную отопительную систему, необходимо также вычислить потребный размер смесительно-инжекционной камеры.
Расчет и подбор элеватора по номеру
Сразу уточним порядок действий: первым делом рассчитывается диаметр смешивающей камеры и выбирается подходящий номер элеватора, затем определяется размер рабочего сопла. Диаметр инжекционной камеры (в сантиметрах) вычисляется по формуле:
Участвующий в формуле показатель Gпр – это реальный расход теплоносителя в системе многоквартирного дома с учетом ее гидравлического сопротивления. Величина рассчитывается так:
Справка. Чтобы вставить в формулу непонятные килокалории, нужно знакомые ватты умножить на коэффициент 0.86. Метры водного столба преобразуются в более распространенные единицы: 10.2 м вод. ст. = 1 Бар.
Пример подбора номера элеватора. Мы выяснили, что реальный расход Gпр составит 10 тонн смешанной воды за 1 час. Тогда диаметр смесительной камеры равен 0.874 √10 = 2.76 см. Логично взять смеситель №4 с камерой 30 мм.
Теперь выясняем диаметр узкой части сопла (в миллиметрах) по следующей формуле:
Хотя внешне формула кажется громоздкой, но в действительности расчеты не слишком сложные. Остается неизвестным один параметр – коэффициент инжекции, вычисляемый так:
Все обозначения из данной формулы мы расшифровали, кроме параметра Т1 – температуры горячей воды на входе в элеватор. Если предположить, что ее величина составляет 150 градусов, а температура подачи и обратки 90 и 70 °С соответственно, искомый размер Dc выйдет 8.5 мм (при расходе 10 т/ч воды).
Когда известна величина напора Нр на входе в элеватор со стороны централи, можно воспользоваться альтернативной формулой определения диаметра:
Замечание. Результат вычисления по последней формуле выражается в сантиметрах.
В заключение о недостатках элеваторных смесителей
Положительные моменты использования элеваторов в домовых теплопунктах мы выяснили ранее – энергонезависимость, простота, надежность в работе и долговечность. Теперь о недостатках:
Уточнение. Существуют усовершенствованные модели элеваторов с регулируемым проходным сечением. Внутри предкамеры установлен конус, перемещаемый шестеренчатой передачей, привод – ручной либо электрический. Правда, теряется главное преимущество узла – независимость от электроэнергии.
Домовые однотрубные системы, действующие совместно с элеваторами, довольно сложно запускать в работу. Нужно сначала выдавить воздух из обратного стояка, затем из подающего, постепенно открывая магистральную задвижку. Подробнее об инжекционных узлах и способе запуска расскажет мастер – сантехник в видеосюжете:
7 Replies to “Как работает элеваторный узел в схеме централизованного теплоснабжения”
Всё очень понятно изложено. Парочка вопросов только:
1. Каким образом в системе водоснабжения многоквартирного дома происходит разделение на отопительную систему и систему горячего водоснабжения ту, что из крана течет?
2. Существуют ли нормы и правила подачи горячей воды в полотенцесушители (ПС) — от чего зависит их температура? От отопления или разборной горячей воды?
Отвечаю по пунктам:
1. Горячее водоснабжение в многоквартирных домах может обеспечиваться двумя способами. Первый — прямой отбор теплоносителя на нужды ГВС, так называемая открытая система теплоснабжения, она и раньше применялась нечасто. Второй — нагрев холодной воды через теплообменник, установленный в теплопункте, котельной или прямо в доме (закрытая система).
2. Насчет норм точно не скажу, но полотенцесушитель должен греть круглогодично. Для этого полотенцесушители подключались к общей линии рециркуляции ГВС. Сейчас реализуются разные схемы — от ГВС либо отопления, в одних домах обогреватели летом холодные, в других функционируют круглый год, в третьих вообще никогда 😊. Соответственно, максимальная температура зависит от схемы подключения — 55…60 градусов на ГВС или 90°С от отопления.
Все перемешали, ГВС и отопление. Проснитесь, Господа, в каком веке живете, а МКД построен в 1975 г. Входит в нее 4 трубопровода: ХВС, ГВС, прямая и обратка отоп. воды. Где тут подогрев. Какой- то детский лепет. На вид не скажешь,что дилетанты. Сравните составы ГВС и отоп воды. Если все вас устраивает, можете попробовать на вкус.. Успехов.
Уважаемый Марат, окститесь. В статье рассказывается о принципе работы элеваторного узла отопления, ни слова о горячем водоснабжении. Попробуйте перечитать более внимательно 🙂
Если же Вы писали свой глубокомысленный ответ для предыдущего комментария, то советую почитать матчасть. Вы видите только 4 входящих трубы и не очень понимаете, откуда берется вода для горячего водоснабжения.
Отличная статья. Грамотные ответы на вопросы. Господину Марату — в школу, желательно с самого начала.