Принцип работы элеватора в системе отопления

Как работает элеваторный узел в схеме централизованного теплоснабжения

Элеваторные узлы применяются в тепловых пунктах многоквартирных домов с середины прошлого века, отдельные экземпляры продолжают успешно работать до сих пор. Жильцы не торопятся менять морально устаревшие элементы на новую арматуру, оборудованную современной автоматикой, причем это нежелание вполне обосновано. Для прояснения сути вопроса предлагаем разобраться, что такое элеватор, его устройство и основные функции в системе отопления.

Назначение и функции узла

Вода в сетях централизованного теплоснабжения достигает температуры 150 °С и движется по наружным магистралям под давлением 6—10 Бар. Зачем поддерживаются столь высокие параметры теплоносителя:

  1. Чтобы высокотемпературные котлы либо другое теплосиловое оборудование функционировало с максимальным КПД.
  2. Для доставки нагретой воды в районы, отдаленные от котельной или ТЭЦ, сетевые насосы должны создавать приличный напор. Тогда на тепловых вводах близлежащих зданий давление достигает 10 Бар (опрессовка – 12 Бар).
  3. Транспортировка перегретого теплоносителя выгодна экономически. Тонна воды, доведенная до 150 градусов, содержит значительно больше тепловой энергии, нежели аналогичный объем при 90 °С.

Справка. Теплоноситель в трубах не обращается в пар, поскольку находится под давлением, удерживающим воду в жидком агрегатном состоянии.

Согласно действующим нормативным документам, температура теплоносителя, подаваемого в систему водяного отопления жилого либо административного здания, не должна превышать 95 °С. Да и напор 8—10 атмосфер слишком велик для внутридомовой теплосети. Значит, указанные параметры воды нужно подкорректировать в меньшую сторону.

Элеватор — это энергонезависимое устройство, понижающее давление и температуру входящего теплоносителя путем подмешивания охлажденной воды, поступающей из системы отопления. Показанный выше на фото элемент входит в состав схемы теплового узла, устанавливается между подающим и обратным трубопроводом.

Третья функция элеватора – обеспечить циркуляцию воды в домовом контуре (как правило, однотрубной системы). Вот почему данный элемент представляет интерес – при внешней простоте он совмещает 3 устройства – регулятор давления, смесительный узел и водоструйный циркуляционный насос.

Элеваторный элемент со сменным соплом

Принцип работы элеватора

Внешне конструкция напоминает большой тройник из металлических труб с присоединительными фланцами на концах. Как устроен элеватор внутри:

  • левый патрубок (смотри чертеж) представляет собой сужающееся сопло расчетного диаметра;
  • за соплом располагается смесительная камера цилиндрической формы;
  • нижний патрубок служит для присоединения обратной магистрали к смешивающей камере;
  • правый патрубок – это расширяющийся диффузор, направляющий теплоноситель в отопительную сеть многоэтажного дома.

На чертеже патрубок эжектируемого потока условно показан сверху, хотя обычно он располагается снизу

Примечание. В классическом исполнении элеватор не требует подключения к домовой электросети. Обновленный вариант изделия с регулируемым соплом и электроприводом присоединяется к внешнему источнику питания.

Стальной элеваторный узел подключается левым патрубком к подающей магистрали централизованной тепловой сети, нижним – к обратному трубопроводу. С обеих сторон элемента ставятся отсекающие задвижки, плюс сетчатый фильтр – отстойник (иначе – грязевик) на подаче. Традиционная схема теплового пункта с элеватором также включает манометры, термометры (на обеих линиях) и прибор учета потребленной энергии.

Теперь рассмотрим, как работает элеваторная перемычка:

  1. Перегретая вода из сети теплоснабжения проходит через левый патрубок к соплу.
  2. В момент прохождения сквозь узкое сечение сопла под высоким давлением течение потока ускоряется согласно закону Бернулли. Начинает действовать эффект водоструйного насоса, обеспечивающего циркуляцию теплоносителя в системе.
  3. В зоне смесительной камеры напор воды снижается до нормы.
  4. Струя, движущаяся с высокой скоростью в диффузор, создает разрежение в камере смешивания. Возникает эффект эжекции – поток жидкости с более высоким давлением увлекает через перемычку теплоноситель, возвращающийся из отопительной сети.
  5. В камере элеватора отопления происходит перемешивание охлажденной воды с перегретой, на выходе из диффузора получаем теплоноситель нужной температуры (до 95 °С).

Уточнение. Стоит отметить, что элеваторный узел также использует в работе принцип инжекции – смешивание двух струй с одновременной передачей энергии. Напор результирующего потока становится меньше, чем первоначального, но больше подсасываемого из обратки. Более понятно процесс показан на видео:

Главное условие нормальной работы элеватора – достаточный перепад давлений между магистральной подачей и обратной линией. Указанной разницы должно хватить на преодоление гидравлического сопротивления домового отопления и самого инжектора. Обратите внимание: вертикальная перемычка врезается в обратку под углом 45° для лучшего разделения потоков.

На подаче из теплосети давление самое высокое, при выходе из диффузора – среднее, в обратной магистрали — наиболее низкое. То же самое в элеваторе происходит с температурой воды

Технические характеристики стандартных изделий

Линейка элеваторов заводского изготовления состоит из 7 типоразмеров, каждому присвоен номер. При подборе учитывается 2 основных параметра – диаметр горловины (камеры смешения) и рабочего сопла. Последнее представляет собой съемный конус, который при необходимости меняется.

Размеры составных элементов изделия смотрите ниже в таблице

Замена сопла производится в двух случаях:

  1. Когда проходное сечение детали увеличивается в результате естественного износа. Причина выработки – трение абразивных частиц, содержащихся в теплоносителе.
  2. Если необходимо изменить коэффициент смешивания – повысить либо снизить температуру воды, подающейся в домовую систему теплоснабжения.

Номера стандартных элеваторов и основные размеры приведены в таблице (сопоставляйте с обозначениями на чертеже).

Обратите внимание: в технических характеристиках не указывается проходное сечение сопла, поскольку этот диаметр рассчитывается отдельно. Чтобы подобрать номер готового элеваторного тройника под конкретную отопительную систему, необходимо также вычислить потребный размер смесительно-инжекционной камеры.

Расчет и подбор элеватора по номеру

Сразу уточним порядок действий: первым делом рассчитывается диаметр смешивающей камеры и выбирается подходящий номер элеватора, затем определяется размер рабочего сопла. Диаметр инжекционной камеры (в сантиметрах) вычисляется по формуле:

Участвующий в формуле показатель Gпр – это реальный расход теплоносителя в системе многоквартирного дома с учетом ее гидравлического сопротивления. Величина рассчитывается так:

  • Q – количество теплоты, расходуемое на обогрев здания, ккал/ч;
  • Тсм – температура смеси на выходе из элеваторного тройника;
  • Т2о – температура воды в обратной линии;
  • h – сопротивление всей разводки отопления вместе с радиаторами, выраженное в метрах водного столба.

Справка. Чтобы вставить в формулу непонятные килокалории, нужно знакомые ватты умножить на коэффициент 0.86. Метры водного столба преобразуются в более распространенные единицы: 10.2 м вод. ст. = 1 Бар.

Пример подбора номера элеватора. Мы выяснили, что реальный расход Gпр составит 10 тонн смешанной воды за 1 час. Тогда диаметр смесительной камеры равен 0.874 √10 = 2.76 см. Логично взять смеситель №4 с камерой 30 мм.

Теперь выясняем диаметр узкой части сопла (в миллиметрах) по следующей формуле:

  • Dr – определенный ранее размер инжекторной камеры, см;
  • u – коэффициент смешивания;
  • Gпр – наш расход готового теплоносителя на подаче в систему.

Хотя внешне формула кажется громоздкой, но в действительности расчеты не слишком сложные. Остается неизвестным один параметр – коэффициент инжекции, вычисляемый так:

Все обозначения из данной формулы мы расшифровали, кроме параметра Т1 – температуры горячей воды на входе в элеватор. Если предположить, что ее величина составляет 150 градусов, а температура подачи и обратки 90 и 70 °С соответственно, искомый размер Dc выйдет 8.5 мм (при расходе 10 т/ч воды).

Когда известна величина напора Нр на входе в элеватор со стороны централи, можно воспользоваться альтернативной формулой определения диаметра:

Замечание. Результат вычисления по последней формуле выражается в сантиметрах.

В заключение о недостатках элеваторных смесителей

Положительные моменты использования элеваторов в домовых теплопунктах мы выяснили ранее – энергонезависимость, простота, надежность в работе и долговечность. Теперь о недостатках:

  1. Для нормального функционирования системы нужно обеспечить значительный перепад напора воды между обраткой и подачей.
  2. Требуется индивидуальный подбор узла к конкретной отопительной сети, основанный на расчете.
  3. Чтобы изменить параметры выходящего теплоносителя, нужно пересчитать диаметр отверстия форсунки под новые условия и заменить сопло.
  4. Плавная регулировка температуры на элеваторе не предусмотрена.
  5. Узел не может применяться в качестве циркуляционного насоса локальной схемы (например, в частном доме).

Уточнение. Существуют усовершенствованные модели элеваторов с регулируемым проходным сечением. Внутри предкамеры установлен конус, перемещаемый шестеренчатой передачей, привод – ручной либо электрический. Правда, теряется главное преимущество узла – независимость от электроэнергии.

Домовые однотрубные системы, действующие совместно с элеваторами, довольно сложно запускать в работу. Нужно сначала выдавить воздух из обратного стояка, затем из подающего, постепенно открывая магистральную задвижку. Подробнее об инжекционных узлах и способе запуска расскажет мастер – сантехник в видеосюжете:

2 Replies to “Как работает элеваторный узел в схеме централизованного теплоснабжения”

Всё очень понятно изложено. Парочка вопросов только:
1. Каким образом в системе водоснабжения многоквартирного дома происходит разделение на отопительную систему и систему горячего водоснабжения ту, что из крана течет?
2. Существуют ли нормы и правила подачи горячей воды в полотенцесушители (ПС) — от чего зависит их температура? От отопления или разборной горячей воды?

Отвечаю по пунктам:
1. Горячее водоснабжение в многоквартирных домах может обеспечиваться двумя способами. Первый — прямой отбор теплоносителя на нужды ГВС, так называемая открытая система теплоснабжения, она и раньше применялась нечасто. Второй — нагрев холодной воды через теплообменник, установленный в теплопункте, котельной или прямо в доме (закрытая система).
2. Насчет норм точно не скажу, но полотенцесушитель должен греть круглогодично. Для этого полотенцесушители подключались к общей линии рециркуляции ГВС. Сейчас реализуются разные схемы — от ГВС либо отопления, в одних домах обогреватели летом холодные, в других функционируют круглый год, в третьих вообще никогда 😊. Соответственно, максимальная температура зависит от схемы подключения — 55…60 градусов на ГВС или 90°С от отопления.

Зачем нужен этот необычный агрегат? Назначение и принцип работы элеватора в системе отопления

Элеваторный узел выполняет несколько функций, обеспечивая потребителей теплом.

С его помощью теплоноситель распределяется в равной степени между всеми, независимо от удаленности.

Несмотря на то что есть более современные модели, классическая модель устройства до сих пор монтируется в домах.

Зачем нужен элеватор: основное назначение прибора

Первоначальные параметры теплоносителя, на выходе из ТЭЦ или котельной: 105—150 °C, давление 6—10 Бар. Такие высокие показатели необходимы для:

  • достижения максимального КПД теплового оборудования;
  • возможности доставить теплоноситель в районы, которые сильно удалены от поставщика;
  • для экономической выгоды (в тонне воды с более высоко температурой больше тепловой энергии, чем в тонне с более низкой);
  • недопущения парообразования воды.

Когда жидкость по трубам подходит к потребителю, она не сразу попадает в радиаторы отопления. Её показатели для внутридомовой сети слишком высоки и опасны. Их необходимо понизить.

Температуру воды необходимо уменьшить до 95 °C, давление снизить. Этого требует СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование».

  • горячая вода в батареях с температурой выше 95 °C, может вызвать ожог потребителя;
  • внутридомовые трубы и радиаторы при таких показателях могут потечь или взорваться;
  • пластиковые трубы не могут эксплуатироваться при таких высоких температурах.

В этом и заключается основное назначение элеватора. Это устройство, которое приводит параметры теплоносителя к норме. Происходит это путём подмешивания остывшей воды из обратного контура отопления к горячей. Кроме того, он является водяным насосом.

Функции элеватора

  • понижение температуры теплоносителя;
  • понижение давления в трубах;
  • обеспечивает циркуляцию воды в системе.
Читайте также:  Устройство котла на твердом топливе: как работает, чертежи

Элеватор — энергонезависимое устройство. Подключения к электросети не требуется.

Принцип работы в системе отопления

Теловой узел дома расположен, чаще всего, в подвале. Элеватор в этом узле установлен между трубами подачи и обратным контуром. Он соединяет их.

Материал, из которого делают смесительный узел — чугун или сталь. Состоит из 3 фланцев. Принцип работы устройства основан на законах физики. Вода в узле проходит этапы:

  1. Сильно нагретая, под высоким давлением, она попадает в сопло, которое имеет форму конуса, один конец сужается. В результате увеличивается скорость течения теплоносителя, но уменьшается давление. Здесь элеватор начинает действовать как водоструйный насос.
  2. Затем, со сниженным давлением, вода попадает в камеру смешения, где смешивается с остывшей. Жидкость поступает из обратного контура снизу. На этом этапе понижается температура и давление теплоносителя.
  3. Далее, по трубам к потребителю поступает подготовленная вода.

Фото 1. Схема устройства элеваторного узла. Стрелками указаны составные части конструкции элеватора.

Главное условие нормальной работы узла — перепад давлений между входной магистралью и обратным контуром.

Внимание! Для бесперебойной работы элеватора нужно установить обвязку, куда входят: грязевые фильтры, манометры на входе и выходе, термодатчики и ремонтные задвижки.

Полезное видео

Посмотрите видео, в котором рассказывается, зачем нужен элеватор в системе отопления.

Плюсы и минусы элеваторного узла

Преимущества элеватора:

  • не требует подключения к электросети;
  • недорог;
  • прост в монтаже;
  • не занимает много места;
  • лёгок в обслуживании;
  • работает в системе многоквартирных домов.

Эти плюсы позволяют использовать элеваторные узлы в большинстве домов нашей страны уже очень долгое время.

Недостатки:

  • Нужен перепад давления воды между обраткой и входом, который сложно обеспечить.
  • Если система не стандартная, требуется точный индивидуальный расчёт для выбора модели и монтажа элеватора.
  • Когда установлен энергонезависимый прибор, то невозможно регулировать диаметр сопла. Значит, нельзя регулировать температуру.
  • Применение только в системе с централизованным отоплением.

Выпускаются модели элеватора, в которых можно автоматически регулировать сечение сопла. Они требуют подключения к электричеству. С помощью такой регулировки меняют температуру и расход теплоносителя. Но теряется одно из основных преимуществ: энергонезависимость.

Что такое элеватор отопления

При централизованном теплоснабжении горячая вода, прежде чем попасть в радиаторы отопления многоквартирных домов, проходит через тепловой пункт. Там она доводится до необходимой температуры с помощью специального оборудования. С этой целью в подавляющем большинстве домовых тепловых пунктов, построенных во времена СССР, установлен такой элемент, как элеватор отопления. Рассказать, что он собой представляет и какие задачи выполняет, призвана данная статья.

Назначение элеватора в системе отопления

Теплоноситель, выходящий из котельной или ТЭЦ, имеет высокую температуру – от 105 до 150 °С. Естественно, что подавать в систему отопления воду с такой температурой недопустимо.

Нормативными документами эта температура ограничена пределом 95 °С и вот почему:

  • в целях безопасности: можно получить ожоги от прикосновения к батареям;
  • не всякие радиаторы могут функционировать при высоких температурных режимах, не говоря уже о полимерных трубах.

Снизить температуру сетевой воды до нормируемого уровня позволяет работа элеватора отопления. Вы спросите – а почему нельзя сразу направить в дома воду с требуемыми параметрами? Ответ лежит в плоскости экономической целесообразности, подача перегретого теплоносителя позволяет передать с одним и тем же объемом воды гораздо большее количество тепла. Если температуру снизить, то придется увеличить расход теплоносителя, а следом существенно вырастут диаметры трубопроводов тепловых сетей.

Итак, работа элеваторного узла, установленного в тепловом пункте, состоит в снижении температуры воды путем подмешивания в подающий трубопровод остывший теплоноситель из обратки. Следует отметить, что данный элемент считается устаревшим, хотя до сих пор повсеместно используется. Сейчас при устройстве тепловых пунктов применяются смешивающие узлы с трехходовыми клапанами либо пластинчатые теплообменники.

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.

Расчет элеватора отопления

Следует отметить, что расчет водоструйного насоса, коим является элеватор, считается довольно громоздким, мы постараемся подать его в доступной форме. Итак, для подбора агрегата нам важны две главных характеристики элеваторов – внутренний размер смесительной камеры и проходной диаметр сопла. Размер камеры определяется по формуле:

  • dr – искомый диаметр, см;
  • Gпр – приведенное количество смешанной воды, т/ч.

В свою очередь, приведенный расход вычисляется таким образом:

  • τсм – температура смеси, идущей на отопление, °С;
  • τ20 – температура остывшего теплоносителя в обратке, °С;
  • h2 – сопротивление отопительной системы, м. вод. ст.;
  • Q – потребный расход тепла, ккал/ч.

Чтобы подобрать элеваторный узел системы отопления по размеру сопла, надо его рассчитать по формуле:

  • dr – диаметр смесительной камеры, см;
  • Gпр – приведенный расход смешанной воды, т/ч;
  • u – безразмерный коэффициент инжекции (смешивания).

Первые 2 параметра уже известны, остается только отыскать значение коэффициента смешивания:

  • τ1 – температура перегретого теплоносителя на входе в элеватор;
  • τсм, τ20 – то же, что и в предыдущих формулах.

Примечание. Для расчета сопла надо взять коэффициент u, равный 1.15u’.

Опираясь на полученные результаты, осуществляется подбор агрегата по двум основным характеристикам. Стандартные размеры элеваторов обозначены номерами от 1 до 7, принимать надо тот, что ближе всего к расчетным параметрам.

Заключение

Поскольку реконструкции всех тепловых пунктов произойдут нескоро, элеваторы еще долго будут служить там в качестве смесителей. Поэтому знание их устройства и принципа действия будет полезным определенному кругу людей.

Устройство и принцип работы элеваторного узла отопления

Центральные магистрали подачи тепловой энергии для многоквартирных домов представляют собой сложные комплексы. Они производят передачу тепла по трубопроводам от поставщика к конечному потребителю. Горячий теплоноситель подается с помощью распределительного коллектора и постепенно наполняет радиаторы внутри дома. Для выравнивания температуры применяется специальное устройство — элеваторный узел.

Общее описание

Прежде чем разбираться со схемой элеваторного узла отопления, нужно сказать, что по своей конструкции элеватор собой представляет некого рода циркуляционный насос, который находится в отопительной системе вместе с измерителями давления и запорной арматурой.

Тепловые элеваторные узлы в своей работе выполняют ряд функций. Для начала, это электронное устройство распределяет давление в отопительной системе, чтобы вода потребителям доставлялась в батареи отопления с определенным давлением и температурой. Во время циркуляции по трубам от котельной до многоэтажных домов объем теплового носителя в контуре увеличивается почти в два раза. Это может происходить, только если есть запас воды в отдельной герметичной емкости.

Чаще всего из котельной подается тепловой носитель, температурой около 110-160℃. Для бытовых нужд, в плане безопасности эти высокие температурные показатели недопустимы. Максимальный температурный режим теплоносителя в контуре не может быть более 90℃.

Из данного видео узнаем принцип работы элеваторного узла отопления:


Также примечательно, что в СНиП на сегодняшний день указан температурный норматив теплоносителя в диапазоне 65℃. Но для экономии ресурсов активно идет обсуждение относительно снижения этого норматива до 55℃. С учетом мнения экспертов потребитель не ощутит значительного отличия, а в качестве дезинфекции тепловой носитель раз в сутки будет необходимо нагревать до 75℃. Однако эти изменения в СНиП еще не приняты, так как нет точного мнения относительно эффективности и целесообразности этого решения.

Схема элеваторного узла системы отопления дает возможность привести температурный режим теплового носителя до нормативных требований.

Этот прибор позволяет не допустить следующих последствий:

  • если разводка сделана из пропиленовых или пластиковых труб, то она не рассчитана на подачу горячего теплового носителя;
  • не все трубы отопления рассчитаны на продолжительное действие повышенной температуры под высоким давлением — эти условия приведут к их быстрому выходу из строя;
  • очень горячие радиаторы отопления при неаккуратном обращении могут привести к ожогам.

Преимущества элеватора

Многие потребители говорят, что схема элеватора отопления является нерациональной, и гораздо проще подавать пользователям тепловой носитель более низкой температуры. На самом же деле этот подход подразумевает увеличение диаметра центрального отопительного трубопровода для циркуляции более холодного теплоносителя, что подразумевает дополнительные затраты.

То есть, качественная схема узла отопления позволяет использовать с подающим объемом теплоносителя часть остывшей воды из обратки. Невзирая на то, что некоторые источники элеваторов относятся к устаревшим гидравлическим устройствам, по сути, они являются наиболее эффективными в эксплуатации. Существуют и более современные приборы, которые пришли на смену системам элеваторного узла.

Сюда относятся следующие виды устройств:

  • смеситель, оборудованный трехходовой мембранной;
  • пластинчатый теплообменник.
Читайте также:  Устройство расширительного бака системы отопления: как работает, чертежи

Принцип работы

Рассматривая схему элеватора отопления нельзя не отметить схожесть готового оборудования с водными насосами. Причем для работы не нужно получение энергии из других систем.

По внешнему виду основная часть устройства напоминает гидравлический тройник, который установлен на обратном контуре отопительной системы. Через обычный тройник тепловой носитель спокойно бы проходил в обратку, минуя батареи. Эта схема теплового узла являлась бы нецелесообразной.

В стандартной схеме отопительного элеватора находятся следующие элементы:

  1. Предварительная камера и труба подачи теплового носителя с установленным в конце соплом определенного диаметра. Через него циркулирует вода из обратного контура.
  2. На выходе установлен диффузор, который предназначен для подачи теплоносителя пользователям.

Регулирование системы отопления может производиться как в ручную так и с помощью техники

На сегодняшний день можно встретить узлы, в которых размер сопла регулируется электрическим приводом. За счет этого можно автоматически настраивать требуемую температуру циркулирующей воды.

Выбор схемы отопительного узла с электрическим приводом делается с учетом того, чтобы была возможность менять коэффициент смешения теплового носителя в диапазоне 3-6 ед. Это невозможно выполнить в элеваторах, где не меняется сечение сопла. Таким образом, узлы с регулируемым соплом позволяют значительно снизить затраты на отопление, что немаловажно для многоэтажных домов с центральными счетчиками.

Схема теплоузла

Если в системе отопления используется схема теплоузла многоквартирного дома, то ее качественную работу можно организовать лишь при условии, что рабочее давление между обраткой и подающим контуром будет выше расчетного гидравлического сопротивления.

Схема работы элеватора в тепловом узле следующая:

  • горячий тепловой носитель подается по центральному трубопроводу в сопло;
  • циркулируя по трубам небольшого диаметра, теплоноситель начинает увеличивать скорость;
  • причем появляется разряженная зона;
  • появившийся вакуум «подсасывает» воду из обратного контура;
  • турбулентные водяные потоки через диффузор переходят к выходу.

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.

Нужно сказать, что установка этого температурного регулятора дает возможность усовершенствовать общую отопительную систему с тепловым узлом без значительных материальных затрат.

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.

Некачественная работа водонагревателей может наблюдаться, если нарушена герметичность трубопровода, произошло слипание или разрушение трубного узла. Решить проблему можно только с помощью замены труб.

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 неисправности работы в системе отопительного оборудования и труб необходимо исправить незамедлительно!

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.

Для чего нужны элеваторы в системе отопления?

Как ни странно, но об элеваторах отопления знают даже не все сантехники, обслуживающие многоэтажные дома. В лучшем случае, они имеют представление о том, что этот прибор устанавливается в системе. Но как он устроен и какую функцию выполняет, известно далеко не всем, не говоря уже о простых людях.

Поэтому давайте ликвидируем подобный пробел в знаниях об отопительных системах и разберем это устройство подробнее.

Что такое элеватор?

Если говорить простым языком, то элеватор — это специальное устройство, относящееся к отопительному оборудованию и выполняющее функцию инжекционного или водоструйного насоса. Ни больше, ни меньше.

Его основная задача — повысить давление внутри отопительной системы. То есть, увеличить прокачку теплоносителя по сети, что приведет к росту его объема. Чтобы было понятнее, приведем простой пример. Из подающего водопровода забирается 5-6 кубометров воды в качестве теплоносителя, а в систему, где расположены квартиры дома, попадает 12-13 кубометров.

Как такое возможно? И за счет чего происходит увеличение объема теплоносителя? Данный феномен основан на некоторых законах физики. Начнем с того, что если в системе отопления установлен элеватор, значит, эта система подключена к центральным сетям отопления, по которым горячая вода движется под давлением из большой котельной или ТЭЦ.

Так вот температура воды внутри трубопровода, особенно в сильные холода, достигает +150 С. Но разве это может быть? Ведь температура кипения воды +100 С. Вот тут-то и вступает в силу один из законов физики. При такой температуре вода закипает, если она находится в открытой емкости, где отсутствует какое-либо давление. Но в трубопроводе вода движется под давлением, которое создается работой подающих насосов. Поэтому она и не закипает.

Идем дальше. Температура +150 С считается очень высокой. Подавать такую горячую воду в систему отопления квартир нельзя, потому что:

  • Во-первых, чугун не любит больших перепадов температур. И если в квартирах установлены чугунные радиаторы, они могут выйти из строя. Хорошо, если они просто дадут течь. Но их может разорвать, поскольку под действием высоких температур чугун становится хрупким, как стекло.
  • Во-вторых, при такой температуре металлических элементов отопления не составит большого труда получить ожог.
  • В-третьих, для обвязки отопительных приборов сейчас часто используют пластиковые трубы. А максимально, что они смогут выдержать, это температура +90 С (к тому же при таких цифрах производители гарантируют 1 год эксплуатации). Значит, они просто расплавятся.

Поэтому теплоноситель необходимо остудить. Вот здесь и потребуется элеватор.

Для чего служит элеваторный узел

Вот мы и подошли к вопросу о том, для чего нужны элеваторы в системе отопления?

Эти приборы предназначены для того, чтобы понизить температуру подводимой воды до необходимой. И уже охлажденная она подается в систему отопления квартир. То есть, в элеваторе происходит охлаждение теплоносителя. Каким образом?

Все достаточно просто. Это устройство состоит из камеры, где происходит смешение горячей перегретой воды и воды, поступающей из обратного контура отопительной системы. То есть, смешиваются теплоноситель из котельной с теплоносителем из обратки этого же дома. Так можно, не забирая много горячей воды, получить нужный объем теплоносителя необходимой температуры.

Теряем ли мы температуру? Да, теряем, и здесь нельзя отрицать очевидное. Но теплоноситель подается через сопло, которое намного меньше диаметра трубы, поставляющей в дом горячую воду. Скорость в этом сопле настолько большая за счет давления внутри трубопровода, что теплоноситель очень быстро распределяется по всем стоякам. Поэтому независимо от того, где расположена квартира, близко или далеко от распределительного узла, температура в отопительных приборах будет одинаковой. Равномерное распределение, таким образом, обеспечивается на все 100%.

А знаете, что иногда делают сантехники-всезнайки? Они убирают сопло и устанавливают металлические заслонки, тем самым стараясь регулировать вручную скорость подачи теплоносителя. Хорошо, если устанавливают. А в некоторых домах заслонки вообще отсутствуют, и тогда начинаются проблемы.

В квартирах, расположенных ближе к элеваторному узлу, будет климат Африки. Здесь даже в самые лютые морозы всегда открыты форточки. А в дальних квартирах, особенно угловых, люди ходят в валенках и включают электрические отопительные приборы или газовую плитку. Они ругают все на свете, не подозревая, что в этом виноваты компании, обслуживающие их дом. Вот вам результат незнания и простой некомпетентности.

Как же работает элеватор?

Принцип работы элеватора

Элеваторный узел представляет собой достаточно объемную емкость, чем-то похожую на горшок. Но это не сам элеватор, хотя его так и называют. Это целый узел, в состав которого также входят:

  • Грязеуловители — ведь вода из трубы поступает не совсем чистая.
  • Сетчато-магнитные фильтры — узел должен обеспечить определенную чистоту теплоносителя, чтобы не забивались батареи и трубы.

Очистившись, горячая вода поступает через сопло в камеру смешения. Здесь она движется с большой скоростью, в результате чего подсасывается вода из обратного контура, который присоединен к камере смешения сбоку. Процесс подсасывания, или инжекции, происходит самопроизвольно. Теперь понятно, что изменяя диаметр сопла, можно регулировать и объем подаваемого теплоносителя, и его температуру на выходе из элеватора.

Как вы понимаете, для системы отопления элеватор — это насос и смеситель одновременно. И что важно — никакой электроэнергии.

Есть еще один момент, на который специалисты обращают внимание — это соотношение напора внутри подающего трубопровода и сопротивление элеватора. Этот показатель должен быть равен 7:1. Только такое соотношение обеспечивает эффективность работы всей системы.

Читайте также:  Принцип работы конденсационного газового котла

Но это еще не все, что касается эффективности. Обратите внимание на тот факт, что давление внутри системы — а это подающий контур и обратный — должно быть одинаковым. Допустимо, если в обратке оно будет немного меньше. Но если разница существенна, например, в подающем трубопроводе 5,0 кгс/см2, а в обратке ниже 4,3 кгс/см2, это означает, что трубопроводная система и отопительные приборы забиты грязью.

ТЭЦ, сжигая природный газ, мазут или каменный уголь, нагревает воду до температуры 115°C под высоким давлением. Высокотемпературный водяной пар попадает на лопатки турбины, которая вращает трехфазный генератор переменного тока. Электроэнергия подается для снабжения жилых домов и промышленных предприятий, отработанный пар обогревает квартиры и предприятия.

Что это такое?

Элеваторный узел понижает температуру перегретого пара, поступающего из ТЭЦ, и поддерживает напор в системе отопления. В подвале многоквартирного дома или коттеджа в теплоузле размещается аппаратура контроля и управления – элеватор, датчики температуры и давления, термометры, манометры, насосы для подкачки воды, циркуляционный насос для теплоносителя, аппаратура дистанционного управления, фильтр-грязевик, блок реле и автоматики. Несмотря на кажущуюся простоту, элеваторный узел отопления является высокоэффективным устройством. Он доводит до нормы температуру перегретой воды, поступающей из ТЭЦ, на теплоузел в систему отопления, до нормативных значений, непрерывную циркуляцию горячей воды в системе отопления, подачу горячей воды в радиаторы и отток остывшей воды обратно.

Преимущество элеватора – небольшие габариты, отсутствие необходимости регулярного технического обслуживания, невысокая стоимость. Для работы не требуется подключение к электрической сети. Недостаток элеватора – нет возможности регулировать температуру выходного потока в достаточных пределах. Рассмотрим кратко основные модели труб, используемых в современных системах ГВС.

Полипропиленовые

ППТ сделаны из листов полипропилена, между которыми проложен тонкий лист алюминиевой фольги. При производстве труб листы полипропилена смазывают клеящей мастикой, между ними помещают тонкую алюминиевую фольгу, сворачивают в рулон, надевают на полый стержень, края на стыке подрезают под углом 45 градусов, смазывают акриловым гелем и прогревают специальным феном. Эти трубы не подвержены коррозии, на их внутренних стенках не оседает ржавчина и бактериальный налет. Трубы соединяются друг с другом под прямым углом при помощи пластиковых или резьбовых металлических фитингов.

Способы соединения пластиковых труб:

  • склеивание или соединение холодной сваркой;
  • соединение при помощи резьбовой муфты;
  • плазменная высокотемпературная сварка;
  • накладные металлические фланцы;
  • сварка при помощи электрической муфты.

ППТ используются в труднодоступных местах, они легко соединяются, не дают протечек.

Преимущества полипропиленовых труб:

  • легко изгибаются на произвольный угол;
  • изнутри не оседает бактериальное железо;
  • не выпадает осадок солей кальция;
  • ППТ не разрывает жидкость на морозе;
  • из пластика не выделяются вредные вещества, трубы можно использовать для снабжения питьевой водой;
  • не протекают, можно использовать для устройства «теплого пола»;
  • не повреждают грызуны, грибок, плесень;
  • термостойкие, можно использовать для ГВС.

Назначение элеваторного узла – смешивание перегретого теплоносителя, который поступает с ТЭЦ, с горячей водой, которая возвращается из обратки. Также он отвечает за обеспечение циркуляции в системе, предотвращение перепадов давления и гидравлических ударов вследствие нарушения герметичности системы при выпуске пузырьков воздуха, резких перепадах погоды, резкого падения давления в системе и «вскипания» теплоносителя.

Устройство и принцип работы

Элеватор смешивает очень горячую воду из подающего трубопровода и прохладную воду из обратного. Работает элеватор отопления по закону Бернулли, подсасывая в камеру за счет перепада давления охлажденный теплоноситель и смешивая его с горячим в определенной пропорции для нагнетания в систему отопления. За счет смешивания холодного и горячего теплоносителя температура рабочего тела снижается до допустимой нормы, значительно увеличивается его объем, стабилизируется давление. Без элеватора работа системы отопления невозможна – увеличивая объем жидкости, он повышает КПД, поддерживает давление, равномерно распределяет тепло, сглаживает резкие перепады температуры. Без него на верхних этажах были бы холодные батареи.

Централизованные системы горячего водоснабжения (ГВС) получают нагретую воду от ТЭЦ или котельных на природном газе, жидком или твердом топливе. ГВС бывают закрытого и открытого типа. В закрытой системе вода поступает к потребителю с теплообменника. Преимущества закрытой системы – горячую воду можно использовать для приготовления блюд, размораживания продуктов. В открытой системе вода поступает к потребителю напрямую после отработки на паровой турбине. Такую воду нельзя употреблять в пищу – она содержит полимерные присадки, ржавчину, бактериальное железо и другие химические реагенты.

Регулируемый элеватор позволяет контролировать параметры системы отопления дома, оборудованного электронными измерителями. Они передают контроллеру элеватора температуру на улице, в помещении, в подающем трубопроводе, в обратном трубопроводе. В конусном сопле находится дросселирующая игла. Контроллер, управляющий смешиванием холодной и горячей воды, при помощи сервопривода перемещает дросселирующую иглу внутри конусного сопла. Конструктивно игольчатый элеватор выполнен в виде кожуха, внутри перемещается дроссельная игла. Электропривод вращает зубчатую шестерню, которая перемещает дроссельную иглу, увеличивающую или уменьшающую расход жидкости практически до полного перекрытия отверстия сопла. Достоинства – возможность дистанционного управления отоплением с диспетчерского пульта ТЭЦ. Недостатки – свистящий звук при работе.

Узел тепловой элеваторный номер 3 – наиболее часто используемый на практике бюджетный вариант для обеспечения работы системы ГВС многоквартирного дома или коттеджа. Поддержание постоянных параметров теплоносителя происходит путем подмеса к горячему теплоносителю охлажденной воды с обратного трубопровода. Этот автоматический регулятор позволяет поддерживать постоянную температуру и давление в системе центрального и местного отопления без подключения к электрической сети.

Условные обозначения:

  1. запорные вентили;
  2. грязевик;
  3. элеватор водоструйный;
  4. манометр мембранный;
  5. термометр спиртовой.

Характеристика узла теплового элеваторного УТЭ-3:

  • диаметр сопла элеватора – 5 мм;
  • диаметр диффузора – 25 мм;
  • масса – 19 кг;
  • фланец входной ДУ1 – 50;
  • фланец смещения ДУ2 – 80;
  • фланец выходной ДУ3 – 80;
  • строительная длина – 62,6.

Элеватор регулирует температуру и давление теплоносителя в системе охлаждения в автоматическом режиме.

Расчет

Работа элеваторного узла зависит от правильно выбранных размеров и перепада давления между нагнетательным и обратным трубопроводом. Для расчета параметров элеваторного узла теплотехники и программисты создали достаточно много программ. Они выглядят как обычная экранная форма с настроенной формулой для расчетов. После заполнения всех строк таблицы программа рассчитывает параметры схемы ГВС, размеры элеватора и выдает результаты в виде схемы с нанесенными размерами и в виде таблицы с калькуляцией. Вариант выдачи результатов обычно представлен в виде таблицы.

Расчет теплосети и выбор элеватора довольно подробно изложен в Строительных Нормах и Правилах:

  • СНиП 23-01-99 «Строительная климатология», 2000 год;
  • СНиП II-3-79 «Строительная теплотехника», 1998 год;
  • СНиП 2.04.05-91 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха», 1987 год;
  • Богословский В. Н. «Внутренние санитарно-технические устройства», 1990 год.

Термостат смесительный – альтернатива стандартному элеваторному узлу. Работает он абсолютно аналогично элеватору – перемешивает горячую поступающую из ТЭЦ воду и охлажденную, которая возвращается из радиаторов. К термостату подключены три канала: один – для горячей воды, второй – для обратки, третий – для подачи подготовленной смеси в радиаторы отопления. Если температура воды из магистрального трубопровода находится в допустимых пределах – холодный поток полностью перекрывается. Как только температура начинает расти – клапан постепенно начинает открываться, к горячей воде подмешивается порция прохладной, понижая температуру смеси. Чем горячее вода, тем большая по объему порция прохладной воды подмешивается. Трехходовой клапан термостата смесительного необходим для управления пропорцией холодной и горячей воды, чтобы получить теплоноситель оптимальной температуры. Преимущества – малые габариты, отсутствие подвижных частей, простота регулировки температуры.

Советы

Подбор необходимых параметров системы отопления в многоквартирном или частном доме (коттедже) зависит от проекта и выделяемых на решение этого вопроса денег. Чаще всего определяющими в данном случае являются финансовые возможности и местные условия.

Самотечная система отопления самая простая и дешевая. Источником тепла для такой системы служит водяной котел на дровах, угле или природном газе. Насоса в этой системе нет – конвективную циркуляцию воды обеспечивает бак-расширитель и подуклонка труб.

Плотность холодной воды немного больше плотности горячей воды, разница в плотности приводит к возникновению небольшого избыточного давления, которое совместно с силой земного притяжения приводит к перетеканию теплоносителя по трубам системы. Регулировка системы вручную производится при помощи вентилей и шиберных задвижек.

Полуавтоматическая система на базе термоголовок и термостатов. Параметры системы задают вручную, в дальнейшем они поддерживаются автоматически. Система с использованием микроконтроллеров и самообучающихся программ может работать полностью автономно в течение продолжительного времени. Для анализа событий в системе ведется журнал мониторинга. Если вы хотите максимально сэкономить на монтаже системы отопления, сделав все работы самостоятельно, но при этом не умеете пользоваться электросваркой, нужно выбрать для системы отопления и горячего водоснабжения полипропиленовые трубы. Монтаж полипропиленовых труб можно сделать при помощи обыкновенного гаечного ключа. Эти трубы существенно дешевле остальных. Ошибки монтажа можно быстро и дешево исправить повторной укладкой. Сварку полипропиленовых труб на станке может легко освоить человек, который никогда раньше никогда этого не делал.

Полипропиленовые трубы можно легко прокладывать в труднодоступных местах. Существенный их недостаток – для монтажа системы отопления нужен сварочный аппарат, который придётся купить или взять в аренду. Лучше всего использовать полипропиленовые трубы c арматурой из стекловолокна, они гораздо прочнее и более долговечны.

Выбрав для монтажа системы водяного отопления металлопластиковые трубы, вы будете на 100% уверены в надёжности трубопроводов и в долговечности труб, уложенных в цементную стяжку «теплого пола».

Самостоятельное устранение неисправностей элеваторного узла:

  • Засорение мусором. Признаки – после легкого постукивания по корпусу грязевика наблюдается помутнение воды или появление застойного запаха. Грязевик нужно промыть.
  • Коррозия или засорение сопла. Признаки – слышен сильный шум, при работе резко изменяется давление в системе. Сопло требует замены.
  • Засорение грязевика на обратном трубопроводе. Признаки – давление в обратном трубопроводе растет. Грязевик нужно промыть.
  • Коррозия сопла. Признаки – разная температура воды на этажах. Требуется замена сопла.

О том, как работает элеваторный узел отопления, смотрите в следующем видео.


Ссылка на основную публикацию