Расчет сопла элеваторного узла системы отопления. Что такое элеваторный узел системы отопления? Но вернемся к принципу и схеме работы нашего теплового элеваторного узла

Централизованное отопление, несмотря на все настоящие и мнимые его недостатки по-прежнему является наиболее распространенным способом обогрева как многоквартирных жилых зданий, так и общественных и промышленных.

Принцип работы централизованного отопления

Общая схема достаточно проста: котельная или ТЭЦ нагревает воду, подает ее в магистральные теплопроводные трубы, а затем на тепловые пункты – жилые здания, учреждения и так далее. При перемещении по трубам вода несколько охлаждается и в конечном пункте температура ее ниже. Чтобы компенсировать охлаждение, котельная нагревает воду до более высокого значения. Величина нагрева зависит от температуры на улице и температурного графика.

Например, при графике 130/70 при температуре на улице 0 С, параметр воды, подаваемой в магистраль, составляет 76 градусов. А при -22 С – не менее 115. Последнее вполне укладывается в рамки физических законов, так как трубы представляют собой закрытый сосуд, а теплоноситель перемещается под давлением.

Очевидно, что столь перегретая вода не может подаваться в систему, так как возникает эффект перетопа. При этом сильно изнашиваются материалы трубопроводов и радиаторов, поверхность батарей перегревается вплоть до риска получения ожогов, а пластиковые трубы в принципе не рассчитаны на температуру теплоносителя выше 90 градусов.

Для нормального обогрева необходимо соблюдением еще нескольких условий.

Во-первых, давление и скорость движения воды. Если она невелика, то в ближайшие квартиры поставляется перегретая вода, а в дальние, особенно угловые – слишком холодная, в результате чего дом отапливается неравномерно.
Во-вторых – для правильного прогрева необходим определенный объем теплоносителя. Из магистрали тепловой узел получает около 5–6 кубометров, в то время как для системы необходимо 12–13.

Именно для решения всех вышеперечисленных вопросов и используется элеватор отопления. На фото представлен образец.

Элеватор отопления: функции

Это устройство относится к категории отопительной техники и выполняет несколько функций.

Понижение температуры воды – так как поставляемая жидкость слишком горячая, то перед подачей ее следует охладить. При этом скорость подачи не должна теряться. Аппарат смешивает подаваемый теплоноситель с водой из обратного трубопровода, тем самым снижая температуру и не уменьшая скорости.

Создание объема теплоносителя – благодаря описанному выше смешению подаваемой воды и жидкости из обратки получается необходимый для нормального функционирования объем.
Функция циркуляционного насоса – забор воды из обратки и подача теплоносителя в квартиры осуществляется за счет перепада давления перед элеватором отопления. При этом электроэнергия не используется. Регуляция температуры подаваемой воды и ее расход осуществляется путем изменения размера отверстия в сопле.

Принцип работы устройства

Аппарат представляет собой довольно большую емкость, так как включает камеру смешения. Перед камерой устанавливаются грязеуловители и сетчато-магнитные фильтры: качество водопроводной воды в наших городах никогда не бывает высоким. На фото демонстрируется схема элеватора отопления.

Очищенная вода попадает в камеру смешения с большой скоростью. За счет разрежения вода из обратки подсасывается самопроизвольно и смешивается с перегретой. Теплоноситель через сопло подается в сеть. Понятно, что размер отверстия в сопле определяет температуру воды и давление. Выпускаются приборы с регулируемым соплом и постоянным, общий принцип работы у них одинаков.

Между напором внутри подающей трубы и сопротивлением элеватора отопления должно соблюдаться определенное соотношение: 7 к 1. При других показателях работа устройства будет неэффективной. Также имеет значение и давление в подающей трубе и обратке – оно должно быть практически одинаковым.

Элеватор отопления с регулируемым соплом

Принцип работы аппарата точно такой же: смешивание теплоносителя и распределение по сети за счет возникающего перепада давлений. Однако регулируемое сопло позволяет устанавливать разную температуру для определенного времени суток, например, и тем самым экономить тепло.

Сам по себе размер диаметра не изменяется, но в регулируемом сопле установлен дополнительный механизм. В зависимости от указанного на датчике значения дроссельная игла перемещается вдоль сопла, уменьшая или увеличивая его рабочее сечение, что и изменят размер отверстия. Работа механизма требует электропитания. На фото – элеватор отопления с регулируемым соплом.

Наибольшую выгоду от аппарата получают общественные учреждения и промышленные объекты, так как для
большинства из них обогрев помещений ночью не является необходимостью – вполне достаточно поддержки минимального режима. Возможность установить меньшую температуру в ночное время существенно сокращает расход теплоэнергии. Экономия может достигать 20–25%.

В жилых многоквартирных домах устройство с регулируемым соплом используется значительно реже, и зря: в ночное время температура +17–18 С вместо 22–24 С является более комфортной. Снижение температурного показателя также позволяет уменьшить расходы на обогрев.

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.

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