ООО Свой Мастер & PoliStyle

Статьи:

Элеваторный узел

Схема элеватора

1. сопло;
2. камера подмешивания;
3. камера смешения;
4. диффузор

Для жилых зданий температура теплоносителя, поступающего в нагревательные приборы по санитарным нормам не должна превышать 95°С, а в магистралях тепловых сетей может подаваться перегретая вода температурой 130-150°С. Следовательно необходимо понижение температуры теплоносителя до требуемой величины. Достигается это с помощью элеватора, установленного в узле управления системой отопления здания. Принцип действия элеватора заключается в следующем: перегретая вода из подающей магистрали поступает в конусное съемное сопло, где скорость движения воды резко возрастает, в результате чего струя воды выходящая из сопла в камеру смешивания, подсасывает охлажденную воду из обратного трубопровода через перемычку в о внутреннюю полость элеватора. При этом в элеваторе происходит смешение перегретой и охлажденной воды, поступающей из системы отопления. Таким образом, вода требуемой температуры поступает в нагревательные приборы системы отопления. Что бы защитить элеватор от попадания крупных частиц в конус, что может частично или полностью прекратить его работу, перед элеватором обязательно устанавливают грязевик.

Широкое распространение элеваторов вызвано их постоянной устойчивой работой при изменении теплового и гидравлического режима в тепловых сетях. Так же элеваторы не требуют постоянного наблюдения, а регулировка его производительности заключается лишь в выборе правильного диаметра сопла. Подбор размеров и диаметров труб элеваторного узла, а так же выбор диаметра сопла должен осуществляться только в проектном бюро, имеющем соответствующую компетенцию.

Схема элеваторного узла

1 — подющий теплопровод; 2 — обратный теплопровод; 3 — задвижки; 4 — водомер; 5 — грязевики; 6 — манометры; 7 — термометры; 8 — элеватор; 9 — нагревательные приборы системы отопления.

Рассмотрим подробнее принцип действия элеватора:

1 – сопло; 2 – камера всасывания; 3 – камера смешения; 4 – диффузор.

Сетевая вода поступает в суживающееся сопло и на выходе приобретает значительную скорость, благодаря срабатыванию перепада давления в сопле от Р₁ до Р₀. В результате давление в камере всасывания становится ниже Р₂, и рабочая струя захватывает пассивные массы окружающей воды, передавая им часть своей энергии. Таким образом, происходит подсос воды из обратной линии. В камере смешения скорость потока выравнивается с некоторым возрастанием давления к концу камеры (примем это давление условно постоянным ввиду незначительности его повышения). В диффузоре поток тормозится, скорость снижается, а давление возрастает до Р₃.

Основной характеристикой элеватора является коэффициент смешения (инжекции) – отношение количества инжектируемой воды G₂ к количеству воды, поступающей из тепловой сети G₁:

Чаще применяется другое соотношение, выводимое из уравнения теплового баланса элеватора:

Если тепловая сеть работает по графику 150 – 70 0 С, а система отопления по графику 95 — 70 0 С, то коэффициент смешения элеватора должен быть

U = (150 — 95)/(95 — 70) = 2,2.

Это означает, что на каждую единицу массы высокотемпературной сетевой воды должно приходиться при смешении 2,2 массы охлажденной обратной воды после системы отопления.

Схемы с элеватором уже не отвечают возросшим условиям надежности, качества и повышения экономичности систем теплоснабжения в целом. Кроме того, ограничивается возможность автоматического регулирования систем отопления.

Если для надежной работы элеватора перепад давлений между подающей и обратной линиями на абонентском вводе недостаточен, то применяют смесительные насосы. Они снизят температуру воды, подаваемой в систему отопления, и обеспечат циркуляцию.

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