Расчет и регулировка элеваторов

По книге М.М. Апрарцева «Наладка водяных систем централизованного теплоснабжения»
Москва Энергоатомиздат 1983 г.

В настоящее время большинство систем отопления подключено по схеме элеваторного подключения. Одновременно, как показала практика, многие не совсем хорошо понимают принципы работы элеваторных узлов. В результате эффективность рабты систем отопления не всегда является приемлемой. При нормальной температуре теплоносителя в помещениях и квартирах температура либо слишком занижена, либо слишком завышена. Такой эффект может наблюдаться не только при неправильной настройке элеваторов, но большинство проблем возникает именно по этой причине. Поэтому расчету и наладки элеваторного узла должно быть уделено наибольшее внимание.
Расчетный диаметр горловины элеватора, мм, определяется по формуле:

(1)

Где:
Gр — расчетный расход сетевой воды, т/час;
U_см — расчетный коэффициент смешения элеватора;
h — потери напора в системе отопления при расчетном расходе смешанной воды, м.
Если располагаемый напор перед элеватором строго соответствует значению, определяемому по формуле:

Где:
h — потери напора в системе отопления при расчетном расходе теплоносителя, м;
U_см — расчетный коэффициент смешения элватора;
То необходимый диаметр сопла, мм, определяется по формуле:

(3)

(4)

Обычно, располагаемый напор перед элеватором больше или меньше определяемого по формуле (2) и диаметр сопла расчитывается исходя из условий гашения всего располагаемого напора. В этом случае диаметр выходного сечения сопла, мм, определяется по формуле:

(5)

Где:
Н — располагаемый напор, м.
Во избежание вибрации и шума, которые обычно возникают при работе элеватора под напором, в 2 — 3 раза превышающим требуемый, часть этого напора рекомендуется гасить дроссельной диафрагмой, устанавливаемым перед монтажным патрубком до элеватора. Более эффективный путь — установка регулятора расхода перед элеватором, который позволит максимально эффективно настроить и эксплуатировать элеваторный узел.
При выборе номера элеватора по расчетному диаметру его горловины следует выбирать стандартный элеватор с ближайшим меньшим диаметром горловины, так как завышенный диаметр риводит к резкому снижению КПД элеватора.
Диаметр сопла следует определять с точностью до десятой доли мм с округлением в меньшую сторону. Диаметр отверстия сопла во избежание засорения должен быть не менее 3 мм.
При установке одного элеватора на группу небольших зданий его номер определяется исходя из максимальных потерь напора в распеределительной сети после элеватора и в системе отопления для самого неблагоприятно расположенного потребителя, которые следует принимать с К = 1,1. При этом перед системой отопления каждого здания следует установить дроссельную диафрагму, расчитанную на гашение всего избыточного напора при расчетном расходе смешанной воды.
После расчета и установки элеватора необходимо провести его точную настройку и регулировку.
Регулировку следует проводить только после выполнения всех предварительно разработанных мероприятий по наладке.
Перед началом регулировки системы теплоснабжения должна быть обеспечена работа автоматических устройств, предусмотренных при разработке мероприятий для поддержания заданного гидравлического режима и безаварийной работы источника теплоты, сети, насосных станций и тепловых пунктов.
Регулировка централизованной системы теплоснабжения начинается с фиксирования фактических давлений воды в тепловых сетях при работе сетевых насосов, предусмотренных расчетным режимом, и поддержания в обратном коллекторе источника теплоты заданного напора.
Если при сопоставлении фактического пьезометрического графика с заданным обнаружатся значительно увеличенные потери напора на участках, необходимо установить их причину (функционирующие перемычки, не полностью открытые задвижки, несоответствие диаметра трубопровода принятому при гидравлическом расчете, засоры и т. п.) и принять меры к их устранению.
В отдельных случаях при невозможности устранения причин завышенных по сравнению с расчетом потерь напора, например при заниженных диаметрах трубопроводов, может быть произведена корректировка гидравлического режима путем изменения напора сетевых насосов с таким расчетом, чтобы располагаемые напоры на тепловых вводах потребителей соответствовали расчетным.
Регулировка систем теплоснабжения с нагрузкой горячего водоснабжения, для которых гидравлический и тепловой режимы были рассчитаны с учетом соответствующих регуляторов на тепловых вводах, проводится при исправной работе этих регуляторов.
Регулировка систем теплопотребления и отдельных теплопотребляющих приборов базируется на проверке соответствия фактических расходов воды расчетным. При этом под расчетным расходом понимается расход воды в системе теплопотребления или в теплопотребляющем приборе, обеспечивающий заданный температурный график. Расчетный расход соответствует необходимому для создания внутри помещений расчетной температуры при соответствии установленной площади поверхности нагрева необходимой.
Степень соответствия фактического расхода воды расчетному определяется температурным перепадом воды в системе или в отдельном теплопотребляющем приборе. При этом фактическая температура воды в сети не должна отклоняться от графика более чем на 2° С. Заниженный температурный перепад указывает на завышенный расход воды и соответственно завышенный диаметр отверстия дроссельной диафрагмы или сопла. Завышенный температурный перепад указывает на заниженный расход воды и соответственно заниженный диаметр отверстия дроссельной диафрагмы или сопла.
Соответствие фактического расхода сетевой воды расчетному при отсутствии приборов учета (расходомеров) с достаточной для практики точностью определяется:
для систем теплопотребления, подключенным к сетям через элеваторы или подмешивающие насосы, по формуле

(6)

Где:
y = Gф/Gр — отношение фактического расхода сетевой воды, поступающей в отопительную систему, к расчетному;
t ‘ ₁, t ‘ ₃ и t ‘ ₂ — замеренные на тепловом вводе температуры воды соответственно в подающем трубопроводе, смешанной и обратной, гр.С;
t₁, t₂ и t₃ —температуры воды соответственно в подающем трубопроводе, смешанной и обратной по температурному графику при фактической температуре наружного воздуха, гр.С;
t ‘ _в и t_в — фактическая и расчетная температуры воздуха внутри помещений;
Для систем теплопотребления жилых и административных зданий, подключенных к тепловой сети без подмешивающих устройств, а также для отопительно-рециркуляционных калориферных установок по формуле:

(7)

Для отопительно-вентиляционных калориферных установок, забирающих наружный воздух, а также для систем теплопотребления производственных зданий, ограждающие конструкции которых не обладают значительной теплоаккумулирующей способностью, подключенных к тепловой сети без подмешивающих устройств, по формуле:

(8)

Где Тн — фактическая температура наружного воздуха.
Скорректированный диаметр сопла элеватора, а также дроссельной диафрагмы, установленной перед системой, расчетное падение напоров в которой мало по сравнению с располагаемым напором на вводе этой системы (не более 5—10%) определяется по формуле:

(9)

Где dн и dст — новый скорректированный и существующий диаметры отверстия сопла или дроссельной диафрагмы, мм.
Для систем теплопотребления или теплоприемников, расчетное падение напора в которых относительно велико по сравнению с располагаемым напором в сети перед ними, скорректированный диаметр дроссельной диафрагмы находят:
при возможности определения фактических потерь напора в системе hф, м, по формуле:

(10)

при невозможности определения фактических потерь напора в системе—по их расчетному значению hр, м, по формуле:

(11)

где Н — располагаемый напор перед системой теплопотребления или теплоприемником. Значение hр принимают по проектным данным или по данным гидравлического расчета.
Измерения температур на тепловом пункте производятся при стабильной температуре воды в подающем трубопроводе, не отличающейся от заданной по температурному графику более чем на 2 гр.С.
Замена сопл элеваторов и дроссельных диафрагм производится при значениях 0,9>у>1,15, если установленная площадь поверхности нагрева соответствует необходимой для поддержания в помещениях расчетной внутренней температуры.
Если площадь поверхности нагрева фактически установленных отопительных приборов не соответствует необходимой, замена сопл элеваторов и дроссельных диафрагм должна производиться после анализа внутренней температуры в помещениях. Так, при избыточных площадях поверхностей нагрева система теплопотребления должна работать с относительным расходом воды у 2

Элеватор чугунный типа ЭЧА на Ру=10 кгс/см 2 № 1 и 2

Элеватор чугунный типа ЭЧА на Ру=10 кгс/см 2 № 3-7

Основные размеры элеваторов чугунных типа ВТИ — Теплосети Мосэнерго, ЭЧА и 40С10бк-М:

Диаметр камеры смешения d, мм

Общая длина L, мм

От фланца до центра подсоса l, мм

Диаметр патрубка подсоса, мм

Наружные диаметры присоединительных фланцев, мм

Элеватор типов ВТИ — Теплосети Мосэнерго и 40С10бк-М

Как рассчитать размеры сопла на элеваторе. Элеваторный узел системы отопления: назначение, схема, размеры

Обеспечение жилых домов и общественных зданий теплом – одна из главнейших задач коммунальных служб городов и поселков. Современные системы теплоснабжения – эта сложные комплексы, включавшие поставщиков тепла (ТЭЦ или котельные), разветвлённую сеть магистральных трубопроводов , специальные распределительные теплопункты , от которых идут ответвления к конечным потребителям.

Однако, подающийся по трубам к зданиям теплоноситель не напрямую попадает во внутридомовую сеть и конечные точки теплообмена – радиаторы отопления. В любом доме имеется собственный тепловой узел, в котором производится соответствующая регулировка уровня давления и температуры воды. Здесь установлены специальные устройства, выполняющие эту задачу. В последнее время все чаще устанавливается современное электронное оборудование, которое позволяет в автоматическом режиме контролировать необходимые параметры и вносить соответствующие коррективы. Стоимость подобных комплексов – весьма высока, они напрямую зависят от стабильности электропитания, поэтому нередко эксплуатирующими жилой фонд организациямиотдается предпочтение старой проверенной схеме локальной регулировки температуры теплоносителя на входе в домовую сеть. И основным элементом подобной схемы является элеваторный узел системы отопления.

Цель настоящей статьи – дать понятие об устройстве и принципе работы самого элеватора, о его месте в системе и выполняемых им функциях. Кроме того, заинтересованные читатели получат урок по самостоятельному расчету этого узла.

Общие краткие сведения о системах теплоснабжения

Чтобы правильно понять важность элеваторного узла, наверное, необходимо для начала кратко рассмотреть, как же работают центральные системы теплоснабжения.

Источником тепловой энергии являются ТЭЦ или котельные, в которых осуществляется разогрев теплоносителя до нужной температуры за счёт использования того или иного вида топлива (уголь, нефтепродукты, природный газ и т.п .) Оттуда теплоноситель прокачивается по трубам к точкам потребления.

ТЭЦ или крупная котельная рассчитана на обеспечение теплом определенного района, порой – с очень немалой территорией. Системы трубопроводов получаются весьма протяжёнными и разветвленными . Как минимизировать потери тепла и равномерно распределить его по по требителям, так, чтобы, например, наиболее удаленные от ТЭЦ здания не испытывали недостаточности в нем ? Это достигается тщательной термоизоляцией тепловых магистралей и поддержанием в них определенного теплового режима.

На практике используется несколько теоретически рассчитанных и практически проверенных температурных режимов функционирования котельных, которые обеспечивают и передачу тепла на значительные расстояния без существенных потерь, и максимальную эффективность, и экономичность работы котельного оборудования. Так, к примеру, применяются режимы 150/70, 130/70, 95/70 (температура воды в магистрали подачи / температура в «обратке »). Выбор конкретного режима зависит от климатического пояса региона и от конкретного уровня текущей зимней температуры воздуха.

1 – Котельная или ТЭЦ.

2 – Потребители тепловой энергии.

3 – Магистраль подачи разогретого теплоносителя.

4 – Магистраль «обратки ».

5 и 6 – Ответвления от магистралей к зданиям – потребителям.

7 – внутридомовые тепловые распределительные узлы.

От магистралей подачи и «обратки » идут ответвления в каждое здание, подключенное к данной сети. Но вот здесь сразу возникают вопросы.

• Во-первых, разным объектам требуется различное количество тепла – не сравнить, к примеру, огромную жилую высотку и небольшое малоэтажное здание.
• Во-вторых, температура воды в магистрали не соответствует допустимым нормам для подачи непосредственно на теплообменные приборы. Как видно из приведенных режимов, температура очень часто даже превышает точку кипения, и вода поддерживается в жидком агрегатном состоянии только лишь за счет высокого давления и герметичности системы.

Использование столь критичных температур в отапливаемых помещениях – недопустимо. И дело не только в избыточности поступления тепловой энергии – это чрезвычайно опасно. Любое прикосновение к разогретым до такого уровня батареям вызовет сильный ожог тканей, а в случае даже небольшой разгерметизации теплоноситель мгновенно превращается в горячий пар, что может повлечь очень серьезные последствия.

Правильный выбор радиаторов отопления – чрезвычайно важен!

Не все радиаторы отопления одинаковы. Дело не только и не столько в материале изготовления и внешнем виде. Они могут значительно различаться своими эксплуатационными характеристиками, адаптацией к той или иной системе отопления.

Как правильно подойти к

Таким образом, на локальном тепловом узле дома необходимо снизить температуру и давление до расчетных эксплуатационных уровней, обеспечив при этом требуемый отбор тепла, достаточный для нужд отопления конкретного здания. Эту роль выполняет специальное теплотехническое оборудование. Как уже говорилось, это могут быть современные автоматизированные комплексы, но очень часто отдается предпочтение проверенной схеме элеваторного узла.

Если заглянуть на тепловой распределительный пункт зд ания (чаще всего они располагаются в подвале, в точке входа магистральных тепловых сетей), то можно увидеть узел, в котором явно видна перемычка между трубами подачи и «обратки ». Именно здесь и стоит сам элеватор, об устройстве и принципе работы будет рассказано ниже.

Как устроен и работает элеватор отопления

Внешне сам элеватор топления представляет собой чугунную или стальную конструкцию, снабженную тремя фланцами для врезки в систему.

Посмотрим на его строение внутри.

Перегретая вода из тепловой магистрали попадает во входной патрубок элеватора (поз. 1). Перемещаясь под давлением вперед , она проходит через узкое сопло (поз. 2). Резкое повышение скорости потока на выходе из сопла приводит к эффекту инжекции — в приемной камере (поз. 3) создается зона разряжения. В эту область пониженного давления по законам термодинамики и гидравлики буквально «засасывается» вода из патрубка (поз. 4), подключенного к трубе «обратки ». В результате в смесительной горловине элеватора (поз. 5) происходит перемешивание горячего и охлажденного потоков, вода получает необходимую для внутренней сети температуру, снижается давление до безопасного для теплообменных приборов уровня, а затем теплоноситель через диффузор (поз. 6) попадает в систему внутренней разводки.

Помимо понижения температуры, инжектор выполняет роль своеобразного насоса – он создае т т ребуемый напор воды, который необходим для обеспечения ее циркуляции во внутридомовой разводке, с преодолением гидравлического сопротивления системы.

Как видно, система чрезвычайно проста, но очень эффективна, что и обуславливает ее широкое применение даже в условиях конкуренции с современным высокотехнологичным оборудованием.

Безусловно, элеватор нуждается в определенной обвязке. Примерная схема элеваторного узла приведена на схеме:

Разогретая вода из тепловой магистрали поступает по трубе подачи (поз. 1), и возвращается в нее по трубе обратки (поз. 2). От магистральных труб внутридомовая система может отключаться с помощью задвижек (поз. 3). Вся сборка отдельных деталей и устройств осуществляется с применением фланцевых соединений (поз. 4 ).

Регулировочное оборудование весьма чувствительно к чистоте теплоносителя, поэтому на входе и выходе из системы монтируются фильтры грязевики (поз. 5), прямого или «косого» типа. В них оседают т вердые нерастворимые включения и грязь, попавшая в полость труб. Периодически проводится очистка грязевиков от собранных осадков.

Фильтры-«грязевики», прямого (снизу) и «косого» типа

На определенных участках узла установлены контрольно-измерительные приборы. Это манометры (поз. 6), позволяющие контролировать уровень давления жидкости в трубах. Если на входе давление может достигать 12 атмосфер, то уже на выходе из элеваторного узла оно значительно ниже, и зависит от этажности здания и количества точек теплообмена в нем .

Обязательно стоят термодатчики – термометры (поз. 7), контролирующие уровень температуры теплоносителя: на входе их централи – t ц , входе во внутридомовую систему – t с , на «обратках » системы и централи – t ос и t оц .

Далее, установлен сам элеватор (поз. 8). Правила его монтажа требуют обязательного наличия прямого участка трубопровода не менее 250 мм. Одним, входным патрубком он через фланец соединен к подающей трубе из централи, противоположным – к трубе внутридомовой разводки (поз. 11). Нижний патрубок с фланцем подключен через перемычку (поз. 9) к трубе «отбратки » (поз. 12).

Для проведения профилактических или аварийно-ремонтных работ предусматриваются задвижки (поз. 10), полностью отключающие элеваторный узел от внутридомовой сети. На схеме не показаны, но на практике обязательно присутствуют специальные элементы для дренирования – слива воды из внутридомовой системы при возникновении такой необходимости.

Безусловно, схема дана в очень упрощенном виде, но она в полной мере отражает базовое устройство элеваторного узла. Широкими стрелками показаны направления потоков теплоносителя с разными уровнями температур.

Бесспорными преимуществами использования элеваторного узла для регулировки температуры и давления теплоносителя являются:

• Простота конструкции при безотказности в эксплуатации.
• Невысокая стоимость комплектующих и их монтажа.
• Полная энергонезависимость подобного оборудования.
• Использование элеваторных узлов и приборов учета тепла позволяют достичь экономии в расходе потребленного теплоносителя до 30%.

Есть, конечно, и весьма значимые недостатки:

• Каждой системе требуется индивидуальный расчет для подбора требуемого элеватора.
• Необходимость обязательного перепада давления на входе и выходе.
• Невозможность точных плавных регулировок при текущем изменении параметров системы.

Последний недостаток – достаточно условен, так как на практике часто применяются элеваторы, в которых предусмотрена возможность изменения его рабочих характеристик.

Для этого в приемной камере с соплом (поз. 1) установлена специальная игла – конусовидный стержень (поз. 2), который уменьшает сечение сопла. Этот стержень в блоке кинематики (поз . 3) через реечную зубчатую передачу (поз . 4 — 5) связан с регулировочным валом (поз . 6). Вращение вала вызывает перемещение конуса в полости сопла, увеличивая или уменьшая просвет для прохода жидкости. Соответственно, меняются и рабочие параметры всего элеваторного узла.

В зависимости от уровня автоматизации системы, могут применяться различные типы регулируемых элеваторов.

Так, передача вращения может осуществляться вручную – ответственный специалист отслеживает показания контрольно-измерительных приборов и вносит коррективы в работу системы, ориентируясь на на несенную около маховика (рукоятки) шкалу.

Другой вариант – когда элеваторный узел завязан на электронную систему контроля и управления. Показания снимаются в автоматическом режиме, блок управления вырабатывают сигналы для передачи их на сервоприводы, через которых вращение передается на кинематический механизм регулируемого элеватора.

Что нужно знать о теплоносителях?

В системах отопления, особенно — в автономных, в качестве теплоносителя может использоваться не только вода.

Какими качествами должен обладать , и как правильно его выбрать — в специальной публикации портала.

Расчет и подбор элеватора системы отопления

Как уже говорилось, для каждого здания требуется определенное количеств тепловой энергии. Это означает что необходим определенный расчёт элеватора, исходя из заданных условий эксплуатации системы.

К исходным данным можно отнести:

— на входе их тепловой централи;

— в «обратке» тепловой централи;

— рабочее значение для внутридомовой системы отопления;

— в обратной трубе системы.

1. Общее количество тепла, потребное для отопления конкретного дома.
2. Параметры, характеризующие особенности внутридомовой разводки отопления.

Порядок расчета элеватора установлен специальным документом – «Сводом правил по проектированию Минстроя РФ», СП 41-101-95, касающимся именно проектирования тепловых пунктов. В этом нормативном руководстве приведены формулы расчета , но они – достаточно «тяжеловесные», и приводить их в статье – нет особой необходимости.

Те читатели, которых мало интересуют вопросы расчета , могут смело пропустить этот раздел статьи. А тем, кто желает самостоятельно рассчитать элеваторный узел, можно порекомендовать потратить 10 ÷ 15 минут времени, чтобы создать собственный калькулятор, основанный на формулах СП, позволяющий проводить точные подсчеты буквально за считаные секунды.

Создание калькулятора для расчета

Для работы потребуется обычное приложение Excel, которое есть, наверное, у каждого пользователя – оно входит в базовый пакет программ MicrosoftOffice. Составление калькулятора не представит особого труда даже для тех пользователей, которые никогда не сталкивались с вопросами элементарного программирования.

(если часть текста в таблице выходит за рамки, то внизу есть «движок» для горизонтальной прокрутки)

Иллюстрация	Краткое описание выполняемой операции
	Откройте новый файл (книгу) в приложении Excel пакета Microsoft Office. В ячейке А1 наберите текст «Калькулятор для расчета элеватора системы отопления». Ниже, в ячейке А2 набираем «Исходные данные». Надписи можно «поднять», изменяя жирность, размер или цвет шрифта.
	Ниже расположатся строки с ячейками для ввода исходных данных, на основании которых и будет проводиться расчет элеватора. Заполняем текстом ячейки с А3 по А7 : А3 – «Температура теплоносителя, градусы С:» А4 – «в подающей трубе тепловой централи» А5 – «в обратке тепловой централи» А6 – «необходимая для внутридомовой системы отопления» А7 – «в обратке системы отопления»
	Для наглядности можно пропустить строку, а ниже, в ячейку А9 вносим текст «Необходимое количество тепла для системы отопления, кВт»
	Пропускаем еще строку, и в ячейку А11 впечатываем «Коэффициент сопротивления системы отопления дома, м». Чтобы текст из столбца А не находил на столбец В , куда будут в дальнейшем вноситься данные, столбец А можно раздвинуть на необходимую ширину (показано стрелкой).
	Область ввода данных, от А2-В2 до А11-В11 можно выделить и сделать заливку цветом. Так она будет отличаться от другой области, где будут выдаваться результаты вычислений.
	Пропускаем еще одну строку и вводим в ячейку А13 «Результаты расчета:» Можно выделить текст другим цветом.
	Далее, начинается самый ответственный этап. Помимо ввода текста в ячейки столбца А , в рядом стоящие ячейки столбца В вписываются формулы, в соответствии с которыми и будут проводиться расчеты. Формулы следует переносить в точности, как это будет указано, безо всяких лишних пробелов. Важно: формула вводится в русской раскладке клавиатуры, за исключением имен ячеек – они вводятся исключительно в латинской раскладке. Для того, чтобы не ошибиться с этим, в приведенных примерах формул имена ячеек будут выделены жирным шрифтом. Итак, в ячейке А14 набираем текст «Температурный перепад тепловой централи, градусов С». в ячейку В14 вносим следующее выражение =(B4 —B5 ) И осуществлять ввод, и контролировать его правильность удобнее в строке формул (зеленая стрелка). Пусть вас не смущает то, что в ячейке В14 сразу появилось какое-то значение (в данном случае «0», синяя стрелка), просто программа сразу отрабатывает формулу, опираясь пока на пустые ячейки ввода.
	Заполняем следующую строку. В ячейке А15 – текст «Температурный перепад системы отопления, градусов С», а в ячейке В15 – формула =(B6 —B7 )
	Следующая строка. В ячейке А16 – текст: «Необходимая производительность системы отопления, куб.м/час». Ячейка В16 должна содержать следующую формулу: =(3600*B9 )/(4,19*970*B14 ) Появится сообщение об ошибке, «деление на ноль» — не обращаем внимания, это просто оттого, что не внесены исходные данные.
	Идем ниже. В ячейке А17 – текст: «Коэффициент смешения элеватора». Рядом, в ячейке В17 – формула: =(B4 —B6 )/(B6 —B7 )
	Далее, ячейка А18 – «Минимальный напор теплоносителя перед элеватором, м». Формула в ячейке В18 : =1,4*B11 *(СТЕПЕНЬ((1+B17 );2)) Не сбейтесь с количеством скобок – это важно
	Следующая строка. В ячейке А19 текст: «Диаметр горловины элеватора, мм». Формула в ячейке В18 следующая: =8,5*СТЕПЕНЬ((СТЕПЕНЬ(B16 ;2)*СТЕПЕНЬ(1+B17 ;2))/B11 ;0,25)
	И последняя строка расчётов. В ячейке А20 вводится текст «Диаметр сопла элеватора, мм». В ячейке В20 – формула: =9,6*СТЕПЕНЬ(СТЕПЕНЬ(B16 ;2)/B18 ;0,25)
	По сути, калькулятор готов. Можно только его несколько «модернизировать, чтобы он был удобнее в работе, и не было риска случайно удалить формулу. Для начала, выделим область от А13-В13 до А20-В20 , и зальем ее другим цветом. Кнопка заливки показана стрелкой.
	Теперь выделяем общую область с А2-В2 по А20-В20 . В выпадающем меню «границы» (показано стрелкой) выбираем пункт «все границы» . Наша таблица получает стройное обрамление линиями.
	Теперь нужно сделать так, чтобы значения вручную можно было ввести только лишь в те ячейки, которые для этого предназначены (чтобы не стереть или не нарушить случайно формулы). Выделяем диапазон ячеек от В4 до В11 (красные стрелки). Заходим в меню «формат» (зеленая стрелка) и выбираем пункт «формат ячеек» (синяя стрелка).
	В открывшемся окне выбираем последнюю вкладку – «защита» и в окошке «защищаемая ячейка» убираем галочку.
	Теперь вновь идем в меню «формат» , и выбираем в нем пункт «защитить лист» .
	Появится небольшое окошко, в котором останется всего лишь нажать кнопку «ОК» . Предложение ввести пароль просто игнорируем – в нашем документе такая степень защиты не нужна. Теперь можно быть уверенным, что никакого сбоя не будет – для изменения открыты только лишь ячейки в столбце В в области ввода значений. При попытке внести хоть что-нибудь в любые другие ячейки появится окно с предупреждением о невозможности такой операции.
	Калькулятор готов. Осталось лишь сохранить файл. – и он всегда будет готов к проведению расчета.

Провести подсчет в созданном приложении – не составляет никакого труда. Достаточно лишь заполнить известными значениями область ввода – дальше программа все рассчитает в автоматическом режиме.

• Температуру подачи и «обратки» в тепловой централи можно узнать в ближайшем к дому теплопункте (котельной).
• Требуемая температура теплоносителя во внутридомовой системе в большей мере зависит от того, какие теплообменные приборы установлены в квартирах.
• Температура в трубе «обратки» системы чаще всего принимается равной аналогичному показателю в централи.
• Потребность дома в общем притоке тепловой энергии зависит от количества квартир, точек теплообмена (радиаторов), особенностей здания – степени его утепленности , объема помещений, количества общих теплопотерь и т.п . Обычно эти данные рассчитываются заблаговременно еще на стадии проектирования дома или при проведении реконструкции системы его отопления.
• Коэффициент сопротивления внутреннего контура отопления дома рассчитывается по отдельным формулам, с учетом особенностей системы. Однако, не будет большой ошибкой взять и усредненные значения, приведенные в таблице ниже:

Типы многоквартирных жилых домов	Значение коэффициента, м
Многоквартирные дома старой постройки, с контурами отопления из стальных труб, без регуляторов температуры и расхода теплоносителя на стояках и радиаторах.	1
Дома, введенные в эксплуатацию или в которых проведен капитальный ремонт в период до 2012 года, с установкой полипропиленовых труб на систему отопления, без регуляторов температуры и расхода теплоносителя на стояках и радиаторах	3 ÷ 4
Дома, введенные в эксплуатацию либо после капитального ремонта в период после 2012 года, с установкой полипропиленовых труб на систему отопления, без регуляторов температуры и расхода теплоносителя на стояках и радиаторах.	2
То же самое, но с установленными приборами регулировки температуры и расхода теплоносителя на стояках и радиаторах	4 ÷ 6

Проведение расчетов и подбор нужной модели элеватора

Попробуем калькулятор в действии.

Допустим, что температура в подающей трубе тепловой централи – 135, а в обратной – 70 °С . Планируется поддерживать в системе отопления дома температуру в 85 ° С , на выходе – 70 °С . Для качественного обогрева всех помещений необходима тепловая мощность в 80 кВт. По таблице определено, что коэффициент сопротивления равен «1».

Подставляем эти значения в соответствующие строки калькулятора, и сразу же получаем необходимые результаты:

В итоге имеем данные для подбора нужной модели элеватора и условия для его корректной работы. Так, получена требуемая производительность системы – количество теплоносителя, прокачиваемого в единицу времени, минимальный напор водяного столба. И самые основные величины – это диаметры сопла элеватора и его горловины (смесительной камеры).

Диаметр сопла принято округлять до сотых долей миллиметра в меньшую сторону (в данном случае – 4,4 мм). Минимальное значение диаметра должно быть 3 мм – в противном случае сопло просто будет быстро забиваться.

Калькулятор позволяет и «поиграть» значениями, то есть посмотреть, как они будут изменяться при изменении исходных параметров. Например, если температура в теплоцентрали понижена, скажем, до 110 градусов, то это повлечет и другие параметры узла.

Как видно, диаметр сопла элеватора уже составляет 7,2 мм.

Это дает возможность выбора устройства с наиболее приемлемыми параметрами, с определенным диапазоном регулировок, или же комплекта сменных сопел для конкретной модели.

Имея рассчитанные данные, уже можно обратиться к таблицам предприятий-изготовителей подобного оборудования для выбора требуемого варианта исполнения.

Обычно в этих таблицах, помимо рассчитанных величин, приводятся и другие параметры изделия – его габариты, размеры фланцев, масса и пр .

Для примера – водоструйные стальные элеваторы серии 40с10бк :

Фланцы: 1 – на входе, 1— 1 – на врезке трубы из «обратки» , 1— 2 – на выходе.

2 – входной патрубок.

3 – съемное сопло.

4 – приемная камера.

5 – смесительная горловина.

Основные параметры сведены в таблицу – для удобства выбора:

Номер элеватора	Размеры, мм								Масса, кг	Примерный расход воды из сети, т/ч
dc	dг	D	D1	D2	l	L1	L
1	3	15	110	125	125	90	110	425	9,1	0,5-1
2	4	20	110	125	125	90	110	425	9,5	1-2
3	5	25	125	160	160	135	155	626	16,0	1-3
4	5	30	125	160	160	135	155	626	15,0	3-5
5	5	35	125	160	160	135	155	626	14,5	5-10
6	10	47	160	180	180	180	175	720	25	10-15
7	10	59	160	180	180	180	175	720	34	15-25

При этом производитель допускает самостоятельную замену сопла с нужным диаметром в определенном диапазоне:

Модель элеватора, №	Возможный диапазон смены сопла, Ø мм
№1	min 3 мм, max 6 мм
№2	min 4 мм, max 9 мм
№3	min 6 мм, max 10 мм
№4	min 7 мм, max 12 мм
№5	min 9 мм, max 14 мм
№6	min 10 мм, max 18 мм
№7	min 21 мм, max 25 мм

Подобрать требуемую модель, имея на руках результаты расчета – не представит особого труда.

При монтаже элеватора или при проведении профилактических работ следует обязательно учитывать, что от правильности установки и целостности деталей напрямую зависит эффективность работы узла.

Так, конус сопла (стакан) должен быть установлен строго соосно с камерой смешения (горловиной ). Сам стакан в посадочное гнездо элеватора должен входить свободно, чтобы была возможность его извлечения для ревизии или замены.

При проведении ревизий следует обращать особое внимание на состояние поверхностей отделов элеватора. Даже наличие фильтров не исключает абразивного воздействия жидкости, плюс к этому никуда не деться от эрозийных процессов и коррозии. Сам рабочий конус должен иметь отполированную внутреннюю поверхность, ровные, неизношенные края сопла. При необходимости производится его замена на новую деталь.

Несоблюдение таких требований влечет снижение КПД узла и падение давления, необходимого для циркуляции теплоносителя во внутридомовой разводке отопления. Кроме того, износ сопла, его загрязнение или слишком большой диаметр (существенно выше расчётного), приведут к появлению сильных гидравлических шумов, которые по трубам отопления будут передаваться в жилые помещения здания.

Конечно, система отопления дома с простейшим элеваторным узлом – далеко не образец совершенства. Она весьма тяжело поддается регулировке, которая требует разборки узла и замены инжекторного сопла. Поэтому оптимальным вариантом видится, все же, модернизация с установкой регулируемых элеваторов, позволяющих изменять параметры смешения теплоносителя в определенном диапазоне.

А как регулировать температуру в квартире?

Температура теплоносителя во внутридомовой сети может быть избыточна для отдельно взятой квартиры, например, если в ней используются «теплые полы». Значит, потребуется установка собственного оборудования, которое поможет поддерживать степень нагрева на нужном уровне.

Варианты, как – в специальной статье нашего портала.

И напоследок – видео с компьютерной визуализацией устройства и принципа действия элеватора отопления:

Видео: устройство и работа элеватора отопления

Отопительная система является одной из самых важных для жизнеобеспечения любого здания, особенно если речь идёт о жилых помещениях. В частных домах всё чаще встречаются системы автономного типа , а вот в многоквартирных домах ещё не ушли от центрального отопления .

Именно в подвалах многоэтажных домов возможно увидеть элеваторный узел отопления и, собственно, понять специфику его работы и то, какие возможности даёт его использование.

1.1 Принцип и схема работы узла

Теплоноситель подаётся к дому по трубам. Трубопровода всего два:

1. Подающий. Его основная функция подавать горячую воду в дом.
2. Обратный. Он, в свою очередь, отводит остывший, отдавший своё тепло, теплоноситель обратно в котельную.

Когда вода (теплоноситель) подходит в подвал здания, её ожидает три пути в зависимости от того, какой температуры она будет. В нашей стране существуют три основных тепловых режима:

Когда вода нагрета до 95 °С, то в данном случает она сразу распределяется по системе отопления . Если же она превышает эту отметку, её необходимо охладить (этого требуют санитарные нормы). И в данном случае в дело «вступает» элеваторный узел отопления.

Охлаждение происходит за счёт смешивания в элеваторе горячей воды из подающей трубы и остывшей из обратной. Таким образом, элеваторный узел работает сразу как два устройства:

Перегретая вода попадает в сопло элеватора, в то время, как в зону разряжения попадает вода из обратного трубопровода. Затем эти два потока оказываются в смешивающей камере, где, исходя из названия, происходит смешивание. И вот уже смешанная вода попадает к потребителю.

Помимо того, что использовать такое устройство значит применить наиболее простой и экономный способ охладить теплоноситель, при этом элеватор может ещё и повысить общую эффективность всей системы.

Кроме всего прочего, именно за счёт элеваторного узла мы имеем возможность экономить. Забирая из тепловой сети определённое небольшое количество воды, разбавляем её водой из обратного трубопровода, за тепло которой уже заплатили, и производим повторную «отправку» в квартиры.

1.2 Составляющие элеваторного узла системы отопления

Устройство имеет достаточно несложную конструкцию. Выделяют три основные составляющие устройства:

• сопло;
• струйный элеватор;
• камера разряжения.

Также существует такое понятие как «обвязка». Это специальная запорная арматура , контрольные термометры и манометры. Именно эти компоненты и составляют элеваторный узел отопления.

С функциональной точки зрения элеватор является смешивающим устройством, в который вода поступает, проходя через ряд фильтров. Эти фильтры находятся сразу после задвижки (входной) и очищают теплоноситель (воду) от грязи. По этой причине их часто называют грязевиками. Сама оболочка элеватора стальная.

2 Достоинства и недостатки подобного узла

Элеватор как и любая другая система имеет определённые сильные и слабые стороны.

Большое распространение такого элемента тепловой системы приобрело благодаря целому ряду достоинств, среди них:

• простота схемы устройства;
• минимальное обслуживание системы;
• долговечность устройства;
• доступная цена;
• независимость от электрического тока;
• коэффициент смешения не зависит от гидро-теплового режима внешней среды;
• наличие дополнительной функции: узел может выполнить роль циркуляционного насоса .

Недостатками данной технологии являются:

• отсутствие возможности проведения регулировки температуры теплоносителя на выходе;
• достаточно трудоёмкая процедура расчёта диаметра насадки-конуса, а также размеров камеры смешения.

У элеватора есть также небольшой нюанс, который касается установки – перепад давления между подающей линией и обратной должен находится в пределах 0,8-2 атм.

2.1 Схема подключения элеваторного узла к отопительной системе

Системы отопления и горячего водоснабжения (ГВС) являются в некоторой степени взаимосвязанными. Как говорилось выше, для отопительной системы необходима температура воды до 95°С, а в ГВС –на уровне 60-65 °С. Поэтому здесь также требуется использование элеваторного узла.

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

Расход воды на участкеG, кг/ч

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

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 Здраствуйте, уважаемые читатели! Элеватор отопления — это по сути, водоструйный насос, действие которого основано на подмешивании воды из обратки в подачу отопления. Подавляющее количество жилых домов в советское время строилось именно с элеваторными теплоузлами. Тогда, в то время, это было обоснованно и правильно. Элеваторный узел дешев, прост, в то же время при нормальной работе обеспечивает необходимую комфортную температуру в квартирах, и даже с избытком. В советское время учет тепла в жилых домах практически не велся. Приборы учета тепла были только на теплоисточниках (ТЭЦ, котельных), ну может быть кое где в ЦТП (центральных тепловых пунктах). О домовом, а уж тем более поквартирном учете тепла тогда никто и не думал. Сейчас, конечно, уже совсем другая ситуация. Переплачивать за тепло никто не хочет.

Кое где, конечно, элеваторные схемы заменены на более современные схемы с двух, трехходовыми клапанами регулирования расхода. Но в подавляющем количестве жилых домов и зданий применяется именно элеваторная схема отопления с подмесом. Вот почему так важно знать и уметь рассчитывать элеваторный узел, для того чтобы он функционировал в нормальном режиме, а не в режиме недогрева или перегрева.

Мое личное отношение к элеваторным узлам таково — конечно, их нужно менять на более современные схемы. Как минимум, на схемы с электронными погодозависимыми элеваторами с регулируемым соплом.

Они довольно быстро окупают себя за счет того, что на них можно выставлять ночное понижение температуры и за счет устранения перегрева в осенне — весенний период. Или, что еще лучше, на схемы с циркуляционным насосом и регулируемым клапаном (лучше двухходовым). Схемы такие в европейских странах применяют уже давно.

Но у нас в стране элеватор, я думаю, еще долго будет «рулить». Какие же параметры важны для нормальной работы элеватора и соответственно должны быть правильно просчитаны? Это прежде всего коэффициент смешения u. Коэффициент смешения u показывает отношение расхода через подмес элеватора из обратки G2 к расходу воды, поступающей из теплосети к элеватору Gт.с., u = G2/Gт.с. То есть цифра нужная.

t1 — температура воды в подаче, °С.

t2 — температура воды в обратке,°С .

t3 — температура воды после элеватора,°С .

При расчете элеватора нам необходимо просчитать такие параметры, как минимально необходимый напор перед элеватором и диаметр горловины элеватора. Минимально необходимый напор перед элеватором рассчитывается по формуле: H = 1,4*h*(1+u)² ; где

h — потери напора, или по другому сопротивление системы. Эта цифра должна быть у вас в проектной документации на здание. Если нет, значит надо просчитывать гидравлику, что довольно затруднительно. Но вообще сопротивление системы обычно составляет от 0,8 до 1,5 м. Если больше двух, то элеватор скорее всего, нормально работать не будет.

u — коэффициент смешения элеватора.

Диаметр горловины рассчитывается по формуле:

u — коэффициент смешения.

Н — потери напора, или другими словами сопротивление системы, м.

Для нормальной работы элеватора, а особенно механического, просто необходимо знать диаметр сопла элеватора. Считается диаметр по формуле:

где: G — расход сетевой воды, т/ч.

Н1 — напор перед элеватором,м. Если все делать правильно, то он определяется по пьезометрическому графику. Но мы в такие дебри лезть не будем, напор берем фактический, который у вас в теплоузле (напор — это перепад давлений между подачей и обраткой) , либо который можно выставить.

Просчитав все эти цифры, можно приступать к выбору элеватора.

Выбирается по диаметру горловины. При выборе элеватора следует выбирать стандартный элеватор с ближайшим меньшим диаметром горловины. Элеваторы подразделяются по номерам от 1 до 7. Соответственно, чем больше номер, тем больше диаметра горловины. Лучше всего, на мой взгляд, расчет элеватора расписан в СП 41-101-95 «Проектирование тепловых пунктов». Ссылка ниже по тексту:

Весь этот расчет я полностью автоматизировал и расписал в программе в формате Exel, и вы можете приобрести ее за 100 рублей, для этого вам нужно написать мне по эл.почте, и я вышлю вам программу по эл.почте. Нужно только подставить свои исходные данные.

Что еще хотелось бы сказать по поводу элеваторной схемы отопления. Централизованное теплоснабжение еще долго будет лидировать, соответственно и изобретение нашего отечественного инженера В.М.Чаплина — элеватор еще долго будет в работе.

Я не сторонник такой схемы подключения, хотя и можно сказать, что электронные элеваторы с регулируемым соплом работают неплохо и даже довольно быстро окупаются.Но все же более перспективными представляются схемы с насосным подключением с двух и трехходовыми клапанами. То есть циркуляционный насос для поддержания циркуляции и регулирования режимов работы, и клапан для регулировки давления и расхода воды.

Совсем недавно 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:

2. Устройство ИТП, схема без элеватора

3. Устройство ИТП, элеваторная схема

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

Устройство ИТП (тепловых пунктов) зданий.