Современные элеваторные узлы системы отопления

Пример реализации схемы 1 АУУ

Принципиальная схема автоматизированного узла управления при достаточном располагаемом перепаде давления на вводе

(P1 — P2 > 6 м вод. ст.) для температуры до АУУ t = 95—70 °С

Современный мир уже давно не может обходиться без инновационных технологий. Нет ни одной технологии или системы, в которой бы не применялись революционные решения. Система отопления не стала исключением. Это обуславливается тем, что это довольно значимая технология, которая призвана обеспечить комфортное существование.

По понятным причинам, при проектировании дома отводится особое внимание. Издавна дома строились от печки, то есть сначала возводилась печь, а потом она обрастала стенами и потолком. Это делалось не просто так, за это нужно сказать «спасибо» нашему климату

Это делалось не просто так, за это нужно сказать «спасибо» нашему климату.

Начиная от средней полосы нашей просторной страны и заканчивая далеким Сахалином, большую часть года властвует довольно некомфортная температура. Столбик термометра колеблется от +30 до -50 градусов.

По причине довольно сложного температурного резонанса, система отопления так же важна, как и электроснабжение. Раньше грамотный печник, который умел сделать правильную печь, ценился на уровне кузнеца. Ведь нужно правильно рассчитать размер топки, диметр дымохода, к тому же печь должна была быть многофункциональной:

• в ней готовили пищу;
• она отапливала помещение;
• разогревала воду;
• служила небольшим спальным местом.

Вот почему строительство печи было делом сложным и трудоемким. У нее должна была быть достаточная тяга для того, чтобы все продукты сгорания не попадали в комнату. Но при всем этом, она должна была быть экономной.

Сегодня принципиально мало что изменилось. Основные функции и требования к отопительной системе остались те же:

• экономия;
• максимальная эффективность;
• многофункциональность;
• простота конструкции;
• качество и долговечность;
• минимальные затраты на эксплуатацию;
• безопасность.

Первым источником тепла для человека служил огонь. Да и сейчас его актуальность не потеряла своего значения. Самым примитивным способом обогрева было развести костер, который давал защиту от хищников, низких температур, служил источником света.

Далее, с течением времени, человечество стало укрощать дар Гермеса. Появились печи, строились они обычно из глины и камней. Позже с прогрессированием технологий стали использовать керамический кирпич. И именно тогда и появились первые .

Стальные печи появились намного позже, они обусловили становление стального века. Топливом для печей служил уголь, дрова, торф. С газификацией городов печи стали . И все это время человек стремился усовершенствовать систему отопления.

Элеватор что это такое

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

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

Для этого требуются:

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

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

В нашей стране есть несколько основных режимов работы районных котельных:

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

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

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

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

Эти механизмы состоят из:

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

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

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

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

Функции и характеристики

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

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

• Смесительную;
• Циркуляционную.

Преимущества, которыми обладает элеваторная система отопления:

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

Недостатки:

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

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

Конструкция

Элеватор состоит из:

• Камеры разрежения;
• Сопла;
• Струйного элеватора.

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

Назначение элеваторного узла

Внешний вид элеваторного узла отопления

Еще на первых этапах проектирования центрального отопления инженеры столкнулись с проблемой сохранения тепловой энергии из-за протяженности теплотрасс. Для уменьшения тепловых потерь применяются два основных метода:

• Максимальная теплоизоляция поверхности трубы;
• Установка в зданиях элеваторных узлов.

Рабочий температурный режим в наружных трубах отопления составляет 150 или 130 град. Подавать воду потребителям такую температуру запрещено. Именно поэтому был разработан регулируемый элеваторный узел отопления. Он предназначен для смешивания горячего и холодного потоков теплоносителя с целью оптимизации его температуры. Помимо этого также уменьшается давление до приемлемого уровня.

Для нормальной работы автоматический элеваторный узел отопления устанавливают в заранее подготовленном помещении. Для жилых многоквартирных домов таковым является подвал. Монтаж и дальнейшее обслуживание должны выполнять только специалисты. Любое нарушение режима работы может привести к возникновению аварийных ситуаций. Монтаж в частных домах подобного элемента отопления нецелесообразно. Это связано с тем, что котлы не смогут обеспечить должный температурный режим работы. Поэтому он применяется только для создания разветвленных отопительных систем с большой протяженностью наружных теплопроводов.

Беря за основу принцип работы этого элеваторного узла отопления, можно сделать аналогичную систему и для автономной системы. Но для этого применяют двух или трехходовые клапаны с термостатами.

Что такое элеваторный узел?

Элеваторный или тепловой узел – это приспособление, одновременно выполняющее функции инжекционного насоса. Главное предназначение такой конструкции заключается в повышении давления в отопительных сетях и увеличении прокачки и объема теплового носителя в магистрали.

Элеватор отопления позволяет транспортировать по магистрали теплоноситель с температурой +150°С, что повышает энергоэффективность системы отопления. Если сравнить теплоотдачу определенного объема жидкости с температурой +90°С с таким же объемом жидкости с температурой 150 градусов, то количество транспортируемой тепловой энергии во втором случае будет значительно больше.

Описывая элеваторный узел системы отопления и что это такое, стоит отметить, что такие устройства позволяют быстро перемещать по магистрали теплоноситель с температурой выше точки кипения без преобразования жидкости в пар. Это достигается благодаря тому, что в сети постоянно поддерживается высокое давление.

Схема и принцип работы

Схема элеваторного узла отопления довольно простая. Внешне конструкция напоминает громоздкий тройник из металлических труб, каждая из которых на конце имеет соединительный фланец.

Типовая схема элеваторного узла отопления выглядит следующим образом:

• Левый патрубок напоминает сопло, которое сужается до необходимого расчетного диаметра.
• После него следует цилиндр камеры смешивания.
• Снизу находится патрубок для присоединения обратного трубопровода.
• С правой стороны есть еще один патрубок. Это специальный диффузор с расширением, направляющий нагретый теплоноситель в отопительную систему.

Рассмотрев устройство элеватора теплового узла, стоит разобраться в его подключении. К левому патрубку подключается подающая магистраль отопительной централизованной сети. К нижнему патрубку подключается трубопровод с обраткой. С двух сторон устанавливаются отсекающие задвижки и сетчатые фильтры грубой очистки.

Важно! Конструкция теплового узла обязательно дополняется датчиками температуры, манометрами и тепловыми счетчиками. Если рассматривать тепловой узел в многоквартирном доме, принцип работы устройства заключается в следующем:

Если рассматривать тепловой узел в многоквартирном доме, принцип работы устройства заключается в следующем:

• При прохождении теплоносителя через патрубок с соплом его скорость увеличивается за счет повышенного давления жидкости в магистрали. Это позволяет добиться эффекта инжекционного насоса. Благодаря соплу обеспечивается более эффективная циркуляция жидкости в трубопроводах.
• При попадании воды в смесительную камеру напор уменьшается. При прохождении струи через диффузор в камере смешивания среда разрежается. Благодаря эффекту инжекции жидкость с большим давлением увлекает за собой воду из обратной магистрали.
• Охлажденные и нагретые потоки перемешиваются в камере элеватора. В итоге при выходе из диффузора теплоноситель имеет температуру в пределах 95 градусов.

Важно! Для эффективной работы элеваторного узла разница давлений в подающей и обратной магистрали должна быть в определенных пределах, чтобы преодолевать гидравлическое сопротивление жидкости

Плюсы и минусы теплового узла

Элеваторный узел системы отопления имеет следующие преимущества:

• Приемлемая стоимость и простота конструкции делают элеватор востребованным, несмотря на его внушительный «возраст».
• Это энергонезависимое устройство не нуждается в электроснабжении для работы.
• Благодаря наличию элеватора отопления сечение магистрального трубопровода можно сделать меньше, что позволяет сэкономить на его устройстве.

Минусы этого приспособления заключаются в невозможности регулировки температуры теплоносителя. Однако этот недостаток можно нивелировать использованием приборов для регулировки диаметра сопла. В таком случае контроль над температурой осуществляется управлением скоростью потока, что сказывается на степени разрежения в смесительной камере.

Как функционирует элеватор?

Если говорить простыми словами, то элеватор в системе отопления – это водяной насос, не требующий подведения энергии извне. Благодаря этому, да еще простой конструкции и низкой стоимости, элемент нашел свое место практически во всех тепловых пунктах, что строились в советское время. Но для его надежной работы нужны определенные условия, о чем будет сказано ниже.

Чтобы понять устройство элеватора системы отопления, следует изучить схему, представленную выше на рисунке. Агрегат чем-то напоминает обычный тройник и устанавливается на подающем трубопроводе, своим боковым отводом он присоединяется к обратной магистрали. Только через простой тройник вода из сети проходила бы сразу в обратный трубопровод и прямо в систему отопления без снижения температуры, что недопустимо.

Стандартный элеватор состоит из подающей трубы (предкамеры) со встроенным соплом расчетного диаметра и смесительной камеры, куда подводится остывший теплоноситель из обратки. На выходе из узла патрубок расширяется, образуя диффузор. Агрегат действует следующим образом:

• теплоноситель из сети с высокой температурой направляется в сопло;
• при прохождении через отверстие малого диаметра скорость потока возрастает, из-за чего за соплом возникает зона разрежения;
• разрежение вызывает подсасывание воды из обратного трубопровода;
• потоки смешиваются в камере и выходят в систему отопления через диффузор.

Как происходит описанный процесс, наглядно показывает схема элеваторного узла, где все потоки обозначены разными цветами:

Непременное условие устойчивой работы узла заключается в том, чтобы величина перепада давления между подающей и обратной магистралью сети теплоснабжения было больше, чем гидравлическое сопротивление отопительной системы.

Наряду с явными преимуществами данный смесительный узел обладает одним существенным недостатком. Дело в том, что принцип работы элеватора отопления не позволяет регулировать температуру смеси на выходе. Ведь что для этого нужно? Изменять при необходимости количество перегретого теплоносителя из сети и подсасываемой воды из обратки. Например, чтобы температуру снизить, надо уменьшить расход на подаче и увеличить поступление теплоносителя через перемычку. Этого можно добиться только уменьшением диаметра сопла, что невозможно.

Проблему качественного регулирования помогают решить элеваторы с электроприводом. В них посредством механического привода, вращаемого электродвигателем, увеличивается или уменьшается диаметр сопла. Это реализовано за счет дроссельной иглы конусной формы, входящей в сопло изнутри на определенное расстояние. Ниже изображена схема элеватора отопления с возможностью управления температурой смеси:

1 – сопло; 2 – дроссельная игла; 3 – корпус исполнительного механизма с направляющими; 4 – вал с зубчатым приводом.

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.

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.

Схема элеваторного узла отопления.

Примечание! В теплоносителе присутствуют различные механические частицы (шлам, окалина и т.д.), которые постепенно стачивают сопло элеватора. Поэтому ежегодно элеватор разбирается для проверки диаметра сопла. Если диаметр сопла не соответствует документам, оно подлежит замене.

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.

Принцип работы элеваторного узла.

Основные недостатки

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

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

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

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

Возможные неисправности и ремонт

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

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

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

Неверный температурный режим

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

Неправильный расход теплоносителя

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

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

Неисправные части узла

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

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

Засоры и загрязнения

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

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

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

Требования к помещению

В подавляющем большинстве случаев смесительные узлы монтируются в подвале здания. Для выполнения своих функций необходимо учитывать характеристику помещения – сезонные перепады температуры и влажности.

Существует ряд требований к этим показателям, выполнение которых обязательно. В особенности это касается элеваторных узлов системы центрального отопления с установленными автоматическими сервоприводами:

• Температура в помещении не должна опускаться ниже 0°С;
• Для предотвращения появления конденсата на поверхности труб обустраивается система вытяжной вентиляции;
• Для электрических приборов обязательно монтируется отдельная щитовая. Рекомендуется предусмотреть источник автономного питания на случай аварийного отключения подачи электричества.

Однако по факту редко можно встретить следование этим правилам. В итоге даже для самого эффективного чертежа элеваторного узла его практическое исполнение может существенно отличаться. Именно поэтому появились альтернативные схемы для смешивания потоков теплоносителя.

В некоторых новых многоквартирных домах, подключаемых к центральному отоплению, не предусмотрена схема отопления с элеваторным узлом. Для его монтажа нужно обратиться в управляющую компанию.

Устройство нории и принцип действия

( votes, average out of 5)

Конструкция ковшового элеватора проста. На ленте вертикального конвейера находятся ковши, зачерпывающие груз в нижней части и поднимающие его вертикально вверх. Там ковши опрокидываются, зерно через патрубок выгружается, ковши возвращаются на исходную позицию пустыми. Сам конвейер помещен внутри трубы прямоугольной формы.

Механизм нории состоит из нескольких узлов:

• Головка, основание, норийные трубы;
• Башмак для загрузки зерна;
• Привод (редуктор, двигатель, передача);
• Тяговая конструкция с ковшами (ленточная или цепная);
• Датчики параметров работы (скорости, температуры, схода тяговой конструкции)

Подача зерна возможна после включения и установления режима работы механизма. Весь процесс регулируется и контролируется оператором с помощью электронных датчиков.