Тепловой узел: виды, эксплуатация, установка

Что такое «теплосеть» и «теплоузел»

Сеть отопления дома представляет собой совокупность трубопроводов, которые обеспечивают теплом каждое жилое помещение. Это сложная система, которая состоит из двух теплопроводов: горячего и остывшего.

В список выполняемых задач входят:

• контроль за состоянием источника тепла;
• контроль состояния трубопроводов воды и тепла;
• регистрация данных с аппаратов учета.

Типы теплоузлов

В многоэтажных домах используется тепловые пункты двух типов.

Одноконтурный предусматривает прямое подключение к трубам горячего водоснабжения, то есть теплопроводы соединяются при помощи элеватора. В высотных зданиях тепловая сеть довольно разветвленная, но большая часть оборудования располагается в подвальном помещении.

Далее более подробно мы рассмотрим принцип работы одноконтурного теплового узла. Из-за своего устройства, а именно наличия элеватора, и низкой стоимости используется чаще всего. Компаниям, которые занимаются установкой теплооборудования и теплоузлов, выгоднее использовать устаревающие и не требующие тщательного внимания элеваторные узлы.

Устройство

Одноконтурный тепловой узел устроен наиболее просто. Как уже говорилось, он состоит из трубы, отходящей от источника тепла и «холодной» трубы, которые соединяются при помощи элеватора. Также на трубах стоят фильтры и измерительные приборы, контролирующие поток, температуру теплоносителя и давление в трубах.

Фильтровочное оборудование устанавливается, так как вся система отопления довольно негативно реагирует на грязь и осадок в теплоносителе. Со временем его необходимо прочищать либо менять.

Установка счетчиков имеет некоторые нюансы:

• помещается на трубу с «обратным» теплом;
• располагать его необходимо как можно ближе, насколько это реально, к источнику тепла;
• настройка параметров (необходимый объем тепла за час, сутки).

Принцип функционирования

В этом пункте мы расскажем, какие процессы происходят внутри элеваторного узла отопления.

Внутридомовая система отопления может отключаться от городской при помощи задвижек. Такие действия проводят при ремонтных работах и для общей профилактики. Для таких случаев на трубах имеются специальные задвижки, предназначенные для выведения воды из системы.

Использование одноконтурного узла имеет как преимущества та и недостатки.

Плюсами такого теплоузла являются:

• простота в использовании;
• редкость поломок;
• относительная дешевизна составляющих и их установки;
• полностью механизирован и не зависит от посторонних источников энергии.

Основные из отрицательных сторон:

• для каждого теплопровода необходимы персональные расчеты параметров для подбора элеватора;
• давление в каждой трубе должно отличатся;
• только ручная регулировка;
• Кем проводится установка и уход за теплоузлом.

В домах с большим количеством квартир имеется система подачи тепла и горячей воды от города, которая располагается в подвальном помещении. Такая система отопления нуждается в профилактике. Наиболее «слабым звеном» являются фильтры, или грязевики, за которыми необходимо следить и прочищать (в них скапливается вся грязь от теплоносителя).

Этой работой занимаются, или, по крайней мере, должны ее выполнять, слесари от органов ЖКХ, которые обслуживают здание. Так как теплоцентр – сложный и опасный в эксплуатации, ни в коем случае не разрешается вмешательство посторонних людей, а осуществлять диагностику и ремонт допускается только специально обученному персоналу.

Как работает тепловой пункт с элеваторным узлом смешения

Элеваторные узлы смешения устанавливают в тепловых пунктах зданий, которые подключены к тепловой сети работающей в режиме с качественным регулированием на «перегретой» воде.

Качественное регулирование предполагает изменение температуры воды поступающей в систему отопления в зависимости от температуры наружного воздуха, при постоянном расходе воды циркулирующей в ней.

«Перегретой» вода считается, если она поступает из тепловой сети с температурой, превышающей необходимую для подачи в систему отопления.

Например, тепловая сеть может работать по графику 150/70, 130/70 или 110/70, а система отопления рассчитана на график 95/70. Температурный график 150/70 предполагает, что при расчётной температуре наружного воздуха (для Киева это -22°С) температура на вводе тепловых сетей в дом должна быть равной 150°C, а уйти в тепловую сеть должна с температурой 70°C, при этом в дом рассчитанный на график 95/70 эта вода должна попасть с температурой 95°C.

Элеваторный узел смешивает поток воды из подачи тепловой сети с температурой 150°C и поток воды вышедший из системы отопления с температурой 70°C, — в результате смешения на выходе из элеватора получается поток с температурой 95°C, который подаётся в систему отопления.

Как происходит смешение

В камере смешения элеваторного узла расположен конфузор «сопло / конус» разгоняющий поток перегретой воды. При повышении скорости потока давление в нём понижается (это свойство описано законом Бернулли) на столько, что становится несколько ниже давления в обратном трубопроводе. Разница давлений между камерой смешения и обратным трубопроводом приводит к перетеканию теплоносителя через перемычку «сапог элеватора» из обрата в подачу.

В камере смешения образуется смесь двух потоков с уже требуемой температурой, но давлением ниже давления обратного трубопровода. Смесь поступает в диффузор элеватора, в котором скорость потока понижается, а давление повышается над давлением обратного трубопровода. Повышение давления составляет не более 1,5 м.вод.ст, что и накладывает на элеваторные узлы ограничения в применении для систем отопления с высоким гидравлическим сопротивлением.

1 Дешёвый и простой

2 Не требует обслуживания

3 Не зависит от электрической сети

Недостатки элеваторных узлов смешения

1 Не совместим с автоматическими регуляторами, поэтому нормативно запрещена их совместная установка.

2 Создаёт располагаемый напор на вводе в систему отопления не более 1,5м.вод.ст., что исключает установку элеваторных тепловых пунктов в зданиях системы отопления которых оборудованы радиаторными термостатическими клапанами.

3 Элеваторный узел обладает постоянным коэффициентом смешения, что не позволяет подать в систему отопления теплоноситель необходимой температуры, при недогреве в тепловой сети.

4 Слишком высокая чувствительность к располагаемому напору на вводе тепловой сети. Снижение располагаемого напора относительно расчётного значения ведёт к снижению объёмного расхода воды циркулирующего в системе отопления, что в свою очередь приводит к разбалансировке системы и останове дальних стояков/ветвей.

5 Для работы элеватора разница давлений между подающим и обратным трубопроводом должна превышать 15 м.вод.ст.

Где установлены тепловые пункты с элеваторными узлами?

Практически все системы отопления введённые в эксплуатацию до 2000 года оборудованы тепловыми пунктами с элеваторными узлами.

Где можно применять элеваторные ИТП?

В настоящее время для всех проектируемых и реконструируемых жилых и административных зданий, обязательно применение автоматического регулирования в тепловом пункте. Применение же элеваторных узлов совместно с автоматическими регуляторами запрещено нормативно.

Элеваторные узлы могут устанавливаться лишь на объектах где нет необходимости в автоматическом управлении системой отопления, располагаемый напор (разница давлений между подающим и обратным трубопроводом) на вводе стабилен и превышает 15 м.вод.ст, для работы подключённой системы отопления достаточно перепада давлений между подачей и обратом в 1,5м.вод.ст, а система отопления работает с постоянным расходом и не оборудована автоматическими регуляторами.

Модели на базе теплообменника

Существует еще одна разновидность теплового узла частного дома — на основе теплообменника. В таком случае к устройству присоединен специальный теплообменник, который разделяет жидкость из теплотрассы от жидкости в помещении. Подобная функция необходима для дополнительной подготовки теплоносителя с помощью различных присадок и фильтрующих устройств. Схема расширяет возможности в регулировке давления и температурного режима теплоносителя внутри здания. Таким образом затраты на отопление постройки существенно снижаются.

Для подмешивания воды с разной температурой необходимо использовать термостатические клапаны. Подобные системы нормально взаимодействуют с радиаторами из алюминия, но чтобы последние прослужили максимально долго, необходимо тщательно выбирать теплоноситель, отказываясь от низкокачественного сырья. Конечно же, уследить за качеством жидкости проблематично, поэтому лучше отказаться от этого материала, отдав предпочтение биметаллическим или чугунным радиаторам.

Схема подключения ГВС подразумевает использование теплообменника. Такой метод обеспечивает массу плюсов, включая:

1. 1. Возможность регулирования температуры воды.
2. 2. Возможность изменения давления горячего теплоносителя.

Монтаж узла прохода вентиляции через кровлю

Балансировка системы

Балансировочные клапаны настраиваются после установки оборудования и пуска теплоносителя Расчеты любой гидравлической схемы очень сложны. При монтаже проявляются особенности и отклонения, которые при вычислениях учесть невозможно: засоры, окалина, сужения. На практике гидравлику увязывают на этапе проектирования, а затем производят наладку с помощью балансировочных клапанов. Это устройство – регулируемая шайба. С ее помощью меняют пропускную способность клапана, то есть гидравлическое сопротивление. Таким образом связывают работу всех контуров.

Балансировочные клапаны ставят на все узлы и системы ТП: теплообменник, насосы, контуры водоснабжения, вентиляции, отопления. Дополнительные устройства требуются для согласования работы контуров и компенсации работы насосов.

Виды элеваторных узлов отопления

Регулировочный смесительный узел

Эта схема отопления элеваторного узла не раскрывает механизм регулировки температурного режима. А это является основным из способов оптимизации расхода тепловой энергии в зависимости от внешних факторов — температуры на улице, степени теплоизоляции дома и так далее. Для этого в сопло устанавливается специальный стержень конусной формы. Зубчатые передачи обеспечивают его соединение с задвижкой. Регулируя положение стержня, изменяется пропускная способность сопла.

В зависимости от установленного оборудования различают два вида регулируемых элеваторных узлов отопления:

• Ручной способ. Вращение задвижки выполняется традиционным методом. При этом ответственный работник должен следить за показаниями манометров и термометров системы;
• Автоматический. На штифт задвижки устанавливается сервопривод, который соединяется с датчиками температуры и давления. В зависимости от установленных показателей выполняются движения стержня.

Типичный чертеж элеваторного узла должен включать в себя не только требуемые элементы, эксплуатационные характеристики системы. А для этого нужно сделать расчет параметров. Подобная работа выполняется только специализированными проектными организациями, так как требует учета всех факторов.

Установка регулируемого элеваторного узла для отопления в сочетании со счетчиком расхода тепловой энергии позволят сэкономить до 30% расхода горячего теплоносителя.

Основные элементы

Тепловой узел состоит из комплекта устройств и приборов учета, которые обеспечивают выполнение как одной, так и одновременно нескольких функций: хранение, накопление, измерение, отображение информации о массе (объеме), количестве тепловой энергии, давлении, температуре циркулирующей жидкости, а также времени работы.

Как правило, в качестве прибора учета выступает теплосчетчик, в состав которого входит термопреобразователь сопротивлений, тепловычислитель и первичный преобразователь расхода. Дополнительно теплосчетчик может комплектоваться фильтрами и датчиками давления (в зависимости от модели первичного преобразователя). В теплосчетчиках могут использоваться первичные преобразователи со следующими вариантами измерения: вихревое, ультразвуковое, электромагнитное и тахометрическое.

Другие варианты тепловых узлов

Усовершенствованный смесительный узел

Отталкиваясь от основного принципа работы элеваторного узла системы отопления, были разработаны альтернативные способы поддержания нужного уровня температуры в трубах для пользователей. Их отличие от традиционной схемы заключается в наличии сложной электронной системы управления.

Первое, на что обратили внимание разработчики этого узла – оптимальный расход горячей воды. Поэтому на входном патрубке обязательно устанавливается счетчик тепловой энергии

Он дает возможность не только увидеть объем поступившего в систему дома теплоносителя, но и может автоматически подсчитывать его стоимость и передавать данные в управляющую компанию.

Установленные насосы позволяют контролировать скорость прохождения теплоносителя по трубам. Это необходимо для уменьшения погрешности при смешивании потоков жидкости в сопле. Для этого на входную и обратную трубы монтируют температурные датчики. Если уровень нагрева воды меньше заданного — насос на обратной прекращает свою работу. Для увеличения объема горячего теплоносителя активируется соответствующее насосное оборудование.

• Зависимость от электропитания. Аварийный источник электричества может работать лишь незначительное время. Для защиты от перепада напряжения необходима установка конденсационного выпрямителя;
• При увеличении сложности системы повышается вероятность выхода ее из строя. Достаточно одному из датчиков выйти из строя — параметры оптимального смешивания изменятся.

Несмотря на эти факторы, популярность новых систем связана с их удобством эксплуатации и значительной экономии средств на отопление. Именно поэтому усовершенствованные элеваторные узлы для системы центрального отопления будут пользоваться спросом.

Что же касается первичных расходов на закупку оборудования и монтаж – эти капиталовложения возвращаются в виде сэкономленных средств на оплату отопления в течение 3-5 лет. Но при условии, что проектированием и установкой занимаются профессиональные и честные компании.

Источники

• https://teplo.guru/sistemy/elevatornyiy-uzel.html
• https://kaminguru.com/sistema-otoplenija/ustrojstvo-jelevatornogo-uzla.html
• https://cotlix.com/elevator-otopleniya
• https://msklimat.ru/elevatornyj-uzel-sistemy-otopleniya-shema.html
• https://teplospec.com/tsentralnoe-otoplenie/printsip-raboty-i-skhema-elevatornogo-uzla-otopleniya-osobennosti-ekspluatatsii.html
• https://www.tproekt.com/cto-takoe-elevatornyj-uzel-sistemy-otoplenia/
• http://teplosten24.ru/printsip-raboty-elevatornogo-uzla-sistemy-otopleniya.html

Виды теплосчетчиков в зависимости от способа измерения

В настоящее время обширно применяются следующие виды тепловых счетчиков:

Механического принципа действия или тахометрические. Наиболее распространенная модификация приборов учета тепла. Бывают крыльчатые или роторные (турбинные). Достаточно просты в применении и не требуют электрических затрат. Работают благодаря крыльчатке или ротору и возвратно-поступательному движению жидкости;

Важно! Механические теплосчетчики требовательны к теплоносителю, вода должна быть чистой. Прибор оборудуют дополнительным фильтрующим элементом, так как его загрязнение непосредственно влияет на точность показаний

• Электромагнитные. Принцип работы базируется на взаимодействии с электрическими волнами теплоносителя. Из всех представленных категорий данные приборы учета являются самыми точными. Недостатком прибора является его применение в горизонтальных тепловых системах;
• Ультразвуковые. Измерение тепловой энергии происходит путем измерения длины сигнала ультразвука, проходящего через теплоноситель. Счетчики устанавливаются парно, напротив друг друга. Между собой также различаются недвижимый по: частотному, временному, корреляционному и допплеровскому принципу действия. Применяются в открытых и закрытых тепловых системах;
• Вихревого типа. Создают в жидкости вихревой поток, благодаря своему расположению на пути движения теплоносителя с последующей фиксацией формирования и исчезновения вихрей магнитного поля. Применяется в вертикальных и горизонтальных системах отопления.

Важно! Вихревые теплосчетчики требуют наличия прямых трубопроводов, так как качество измерений напрямую зависит от состава движимой горячей жидкости, ее скорости и присутствия в ней воздушных масс

Принцип работы элеваторного узла

Принцип работы теплового элеваторного узла и водоструйного элеватора. В предыдущей статье мы с вами выяснили основное назначение теплового элеваторного узла 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 здесь .

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 смешивающую камеру 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 терморегуляторами типа «Danfoss» 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

Выше сказанное не относится к схемам с терморегуляторами типа «Danfoss» 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.

Что такое элеваторный узел?

Элеваторный узел системы отопления – это устройство определенного типа, выполняющее функции инжекционного или водоструйного насоса. Основные задачи – повышение давления внутри отопительной системы, увеличение прокачки теплоносителя по сети, повышение роста объема.

Прочный тепловой узел может транспортировать значительно перегретый теплоноситель, что выгодно с экономической стороны. Например, одна тонна воды, нагретая до +150 С, содержит намного больше тепловой энергии, чем тот же объем с показателями +90 С. Применение теплового узла обеспечивает быстрое перемещение носителя по системе, при этом без обращения жидкой субстанции в пар – свойство объясняется постоянно поддерживаемым давлением, которое удерживает носитель в агрегатном жидком состоянии.

Принцип работы и схема узла

Алгоритм работы элеваторной перемычки:

1. Нагретый теплоноситель проходит через патрубок в направлении сопла, затем под давлением течение ускоряется и запускается эффект водоструйного насоса. Поэтому пока вода проходит через сопло, обеспечивается циркуляция носителя в системе.
2. В момент прохода жидкости через смесительную камеру уровень напора снижается до нормального и струя, попадая в диффузор, обеспечивает разрежение в камере смешивания. По эффекту эжекции теплоноситель с повышенным показателем давления увлекает через перемычку воду, которая возвращается из сети отопления.
3. Перемешивание охлажденного и нагретого потока происходит в камере элеватора отопления, поэтому при выходе из диффузора температура потока снижается до +95 С.

Рассмотрев, что такое тепловой узел в многоквартирном доме, принцип работы элеватора, следует знать, что для нормальной функциональности агрегата важно обеспечить должный перепад давлений в магистрали и обратной линии. Разница показателей нужна для преодоления гидравлического сопротивления отопительной системы в доме и самого прибора. Внешне элеватор выглядит как крупный тройник из металлических труб, оснащенный на концах соединительными фланцами

Но если смотреть на чертеж, то устройство элеватора теплового узла изнутри более сложное:

Внешне элеватор выглядит как крупный тройник из металлических труб, оснащенный на концах соединительными фланцами. Но если смотреть на чертеж, то устройство элеватора теплового узла изнутри более сложное:

• левый патрубок выглядит как сопло, сужающееся до расчетного диаметра;
• сразу за соплом находится цилиндр смесительной камеры;
• присоединение обратной магистрали достигается за счет нижнего патрубка;
• патрубок справа представляет собой диффузор с расширением, который направляет горячую воду в отопительную систему.

Подробная схема элеваторного узла отопления необходима при подключении системы. Соединение осуществляется так: левый патрубок – к подающей магистрали центральной сети, нижний – к трубопроводу с подачей обратного потока. Отсекающие задвижки нужно ставить с обеих сторон, дополняя их сетчатым фильтром, который нужен для отсеивания крупных частиц и вкраплений. Также конструкция теплового пункта дополняется манометрами, термометрами и счетчиками учета тепла.

Преимущества и недостатки теплового узла

Несмотря на моральную устарелость оборудования, простота конструкции и невысокая стоимость объясняют востребованность элеватора отопления. Прибор не нужно подключать к электросети, он работает энергонезависимо. Многие пользователи утверждают, что схема нерациональна и при низком КПД (до 30%) прибора, следует снизить нагрев теплоносителя, отказавшись от узла.

Но если убрать элеватор отопления, то диаметр труб магистрали придется значительно увеличить, чтобы обеспечить нормальное течение теплоносителя с пониженной температурой, а это приведет к дополнительным расходам. Поэтому отказываться от струйного насоса преждевременно.

К недостаткам относят невозможность управления температурой воды, но при использовании приборов с регулировкой диаметра сопла минус нивелируется. Регулировка сопла поможет управлять скоростью подаваемого теплоносителя, изменять параметры разрежения в камере смесителя и, как следствие, контролировать температуру подачи воды.