Элеваторный узел отопления. Элеваторный узел системы отопления: принцип работы элеваторного узла системы отопления, схема Устройство элеваторного узла отопления

Элеваторный узел – элемент системы отопления, который позволяет снизить температуру поступающего с ТЭЦ теплоносителя до оптимального уровня. Элеватор отопления перемешивает высокотемпературный теплоноситель с ТЭЦ и охлажденный теплоноситель из обратной магистрали отопительной системы многоквартирного дома. Путем регулирования объема теплоносителя в двух потоках достигается оптимальная температура для системы отопления дома.

Температура теплоносителя во внешних трубопроводах отопления достигает +130°С — +150°С (если подача воды идет от крупных ТЭЦ), или +95°С — +105°С (от небольших ТЭЦ, локальных котельных).

Использование воды такой температуры невозможно, в силу нескольких причин:

Температура воды в тепломагистралях, идущих от ТЭЦ высока. Но при плохой теплоизоляции системы и резком понижении температуры воздуха возможны ее резкие перепады.
Такие перепады отрицательно сказываются на сроке эксплуатации внутренней системы отопления жилых домов. Например, чугунные радиаторы, которые часто используются во внутреннем контуре отопительных систем, от резкого перепада температур могут дать трещины;
Последнее время в системах отопления жилых домов широко используются . Пластиковые трубы при температурах выше +95°С деформируются, и также протекают или дают трещины. (Пропилен может выдерживать температуру и в +100°С, но при условии, что такая температура держится недолго);
Прикосновение к трубам, прогретыми более +90°С может вызвать ожоги.

Примечание! Согласно СНиП-ам температура теплоносителя в зданиях, где находятся люди должна быть не более +95°С на подаче и не более +70°С на обратке.

Поэтому для отопления жилых домов редко применяется зависимая схема подключения, по которой теплоноситель из тепловой сети входит напрямую в домовую систему отопления. В большинстве случаев это просто невозможно.

Чаще мы имеем дело с двухконтурной системой, так называемой независимой схемой подключения.

В таком случае, вода из ТЭЦ или котельной поступает в теплообменник, в котором за счет смешения воды внешнего контура и внутреннего последняя прогревается до температуры, приемлемой для использования.

Именно здесь используется элеваторный узел отопления, в качестве устройства смешивающего горячий и холодный поток до приемлемой температуры необходимой и достаточной для эксплуатации во внутренней системе.

Элеваторный узел, несмотря на простоту конструкции, выполняет 2 функции – под воздействием перепадов давления работает как насос и смеситель воды. Поэтому в некоторых источниках данное устройство носит название водоструйный элеватор отопления или смесительный насос.

Устройство элеваторного узла

Элеватор состоит из 4 элементов:

Конусообразного сопла, через которое с большой скоростью проходит горячий поток теплоносителя, идущего от тепломагистрали;
Камеры всасывания, в которую из обратной магистрали поступает охлажденный теплоноситель;
Смесительного конуса и горловины, где происходит смешение горячего и охлажденного теплоносителя;
Диффузора.

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

Чаще всего, описывая систему отопления с элеваторным узлом, предполагается невозможность регулирования выходной температуры во внутренний контур.

Однако в последнее время приобретают популярность усовершенствованные модели. Внутри сопла помещается конусообразный стержень, который в зависимости от его положения может изменять пропускную способность сопла. Положение стержня может меняться ручным и автоматическим способом. При установке узла с автоматическим регулированием требуется подключение устройства к источнику питания.

Установка элеваторного узла требует точности расчетов. Лучше, если эту часть работы выполнит профессионал. Однако, параллельно проверить правильность выбранной модели можно самостоятельно, рассчитав требуемые размеры устройства.

И для обычного пользователя, не знакомого с формулами вычисления коэффициента смешения и диаметра сопла существуют простейшие программы, которые помогут выполнить расчёты.

Для вычислений понадобятся:

температура на входе и на выходе внешнего контура (температура воды в тепломагистрали) и температура внутренней сети (системы отопления дома);
расход теплоносителя;
сопротивление системы отопления.

Преимущества системы с элеваторным узлом

Низкая стоимость.
Энергонезависимость. Элеваторный узел отопления работает при наличии необходимого перепада давлений на внутреннем и внешнем контуре;
Простота устройства и монтажа (при правильном выборе устройства, точных расчётах диаметра сопла).
Независимость работы узла от кратковременных перепадов давления и температур внешней тепломагистрали.

Недостатки

Температура на выходе не всегда поддаётся регулировке. Например, при низкой температуре теплоносителя в тепломагистрали после смешения с остывшей водой (обратки) в трубы внутреннего контура изначально будет поступать вода, температура которой недостаточно для обогрева помещения. Данная проблема в настоящее время решается установкой регулируемых узлов. Регулировка может осуществляться ручным способом (вращением задвижки) или автоматическим (регулировка происходит благодаря движению стержня, установленного внутри сопла, движение происходит за счет подключения сервопривода, соединенного с датчиками);
Для стабильного функционирования системы с элеваторным узлом необходим точный подбор конструкции;
Одним из недостатков некоторые пользователи считают материальные вложения, которые требуются для приобретения дополнительного оборудования и монтажа элеваторных узлов отопления. Но при правильном монтаже качественного оборудования даже система с автоматическим регулированием пропускной способности сопла окупается в течение 3-5 лет (за счет экономии на плате за отопление).

Схема плановой проверки состояния работы элеваторного узла

Одним из достоинств системы считается простота эксплуатации. Устройство не требует круглосуточного контроля, достаточно проводить плановые осмотры. Такого рода обследование лучше выполнять по следующему алгоритму:

Проверка целостности труб;
Сверка приборов, подстройка датчиков давления и термометров;
Расчет потерь давления при прохождении воды через сопло;
Расчет коэффициента смещения. Данную величину необходимо учитывать при настройке системы, так как даже безупречно смонтированный и установленный узел и трубопровод со временем изнашиваются.

После проведения плановой проверки система опечатывается, чтобы зафиксировать ее настройки и предотвратить несанкционированные изменения.

Установка элеваторного узла

Как правило, монтаж элеваторного узла отопления осуществляется в подвальных помещениях. Использование такого места возможно при условии соблюдения ряда требований:

Это должно быть крытое помещение с плюсовой температурой (выше 0°)
На трубах во влажном помещении в силу большой разности температур оседают капельки воды (образуется конденсат). Это ведет к быстрому износу оборудования. Чтобы поддерживать трубы в сухом состоянии необходимо установить систему вытяжной вентиляции.

Совет! Избавиться от конденсата также можно при помощи изоляции труб. На трубопровод наносится слой жидкой теплоизоляции, либо «одеваются» теплоизоляционные трубки из вспененного полиэтилена.

В системах с автоматическим элеватором отопления, для бесперебойной подачи электроэнергии предусматривается установка независимого источника питания. Автономное питание обеспечит работу устройств даже при отключении электроэнергии.

Видео

Многоэтажные здания, высотки, административные здания и множество различных потребителей обеспечивают теплом ТЭЦ или мощные котельные. Даже относительно простую автономную систему частного дома иногда трудно отрегулировать, особенно если допущены ошибки при проектировании или монтаже. А ведь система отопления большой котельной или ТЭЦ несравненно сложнее. От магистральной трубы отходит множество ответвлений, причем у каждого потребителя различное давление в трубах отопления и количество потребляемого тепла.

Протяженность трубопроводов разная, и система должна быть спроектирована так, чтобы самый отдаленный потребитель получал достаточное количество тепла. Становится понятным, зачем в системе отопления давление теплоносителя. Давление продвигает воду по контуру отопления, т.е. создаваемое центральной магистралью отопления оно играет роль циркуляционного насоса. Отопительная система должна не допускать разбалансировки при изменении потребления тепла каким-либо потребителем.

Кроме того на эффективность теплоснабжения не должна влиять разветвленность системы. Чтобы сложная централизованная отопительная система работала стабильно, на каждом объекте необходимо установить либо элеваторный узел, либо автоматизированный узел управления системой отопления, чтобы исключить взаимное влияние между ними.

Теплотехники рекомендуют применять один из трех температурных режимов работы котелен. Эти режимы вначале были рассчитаны теоретически и прошли многолетнее практическое применение. Они обеспечивают передачу тепла с минимальными потерями на значительные расстояния с максимальной эффективностью.

Тепловые режимы котелен можно обозначить как соотношение температуры подачи к температуре «обратки»:

В реальных условиях режим выбирается для каждого конкретного региона, исходя из величины зимней температуры воздуха. Следует отметить, что применять для отопления помещений высокие температуры, особенно 150 и 130 градусов нельзя, чтобы избежать ожогов и серьезных последствий при разгерметизации.

Температура воды превышает точку кипения, и она не кипит в трубопроводах благодаря высокому давлению. Значит нужно снизить температуру и давление и обеспечить необходимый отбор тепла для конкретного здания. Эта задача возложена на элеваторный узел системы отопления – специальное теплотехническое оборудование, расположенное в тепловом распределительном пункте.

Устройство и принцип работы элеватора отопления

В точке входа трубопровода тепловых сетей, обычно в подвале, в глаза бросается узел, который соединяет трубы подачи и «обратки». Это элеватор — смесительный узел для отопления дома. Изготовляется элеватор в виде чугунной или стальной конструкции снабженной тремя фланцами. Это обычный элеватор отопления принцип работы его основан на законах физики. Внутри элеватора находится сопло, приемная камера, смесительная горловина и диффузор. Приемная камера соединяется с «обраткой» с помощью фланца.

Перегретая вода поступает на вход элеватора и проходит в сопло. Вследствие сужения сопла скорость потока увеличивается, а давление уменьшается (закон Бернулли). В область пониженного давления подсасывается вода из «обратки» и смешивается в смесительной камере элеватора. Вода уменьшает температуру до нужного уровня и одновременно уменьшается давление. Элеватор работает одновременно как и смеситель. Таков вкратце принцип работы элеватора в системе отопления здания или сооружения.

Схема теплового узла

Регулировку подачи теплоносителя осуществляют узлы элеваторные отопления дома. Элеватор – основной элемент теплового узла, нуждается в обвязке. Регулировочное оборудование чувствительно к загрязнениям, поэтому в обвязку входят грязевые фильтры, которые подключаются к «подаче» и «обратке».

В обвязку элеватора входят:

грязевые фильтры;
манометры (на входе и выходе);
термодатчики (термометры на входе элеватора, на выходе и на «обратке»);
задвижки (для проведения профилактических или аварийных работ).

Это самый простой вариант схемы для регулировки температуры теплоносителя, но она часто используется как базовое устройство теплового узла. Базовый узел элеваторный отопления любых зданий и сооружений, обеспечивает регулировку температуры и давления теплоносителя в контуре.

Преимущества его применения для отопления больших объектов, домов и высоток:

Но при наличии бесспорных преимуществ использования элеватора для систем отопления следует отметить и недостатки применения этого прибора:

Элеватор с автоматической регулировкой

В настоящее время созданы конструкции элеваторов, в которых при помощи электронной регулировки можно изменять сечение сопла. В таком элеваторе имеется механизм, который перемещает дроссельную иглу. Она меняет просвет сопла и в результате меняется расход теплоносителя. Изменение просвета меняет скорость движения воды. В результате изменяется коэффициент смешивания горячей воды и воды из «обратки», чем достигается изменение температуры теплоносителя в «подаче». Теперь понятно, зачем в системе отопления нужно давление воды.

Элеватор регулирует подачу и давление теплоносителя, а его давление движет поток в контуре отопления.

Основные неисправности элеваторного узла

Даже такое простое устройство, как элеваторный узел, может работать неправильно. Неисправности можно определить путем анализа показаний манометров в контрольных точках элеваторного узла:

Распределительные устройства

Элеваторный узел со всей своей обвязкой можно представить как нагнетательный циркуляционный насос, который под определенным давлением подает теплоноситель в отопительную систему.

Если на объекте несколько этажей и потребителей, то самое верное решение – распределение общего потока теплоносителя каждому потребителю.

Для решения таких задач предназначена гребенка для системы отопления, которая имеет другое название – коллектор. Это устройство можно представить в виде емкости. В емкость с выхода элеватора втекает теплоноситель, который затем вытекает через несколько выходов, причем с одинаковым напором.

Следовательно, гребенка распределительная системы отопления позволяет отключение, регулировку, ремонт отдельных потребителей объекта без остановки работы контура отопления. Наличие коллектора исключает взаимное влияние ответвлений системы отопления. При этом давление в соответствует давлению на выходе элеватора.

Клапан трехходовой

При необходимости разделить поток теплоносителя между двумя потребителями применяется клапан трехходовой для отопления, который может работать в двух режимах:

Трехходовой кран устанавливается в тех местах контура отопления, где может возникнуть необходимость разделить или полностью перекрыть поток воды. Материал крана – сталь, чугун или латунь. Внутри крана находится запорное устройство, которое может быть шаровым, цилиндрическим или конусным. Кран напоминает тройник и в зависимости от подключения на системе отопления может работать как смеситель. Пропорции смешивания можно менять в широких пределах.

Применяется шаровой кран в основном для:

регулировки температуры теплых полов;
регулировки температуры батарей;
распределения теплоносителя на два направления.

Существуют два типа трехходовых кранов – запорные и регулировочные. В принципе они практически равнозначны, но запорными трехходовыми кранами труднее плавно регулировать температуру.

Элеватором отопления называют струйный насос, используемый в отопительных системах многоквартирных домов с централизованной подачей тепла.

Применение элеватора отопления позволяет решить одновременно несколько задач:

оптимизировать процесс потребления тепловой энергии, поступающей от котельной
обеспечить безопасный режим работы системы отопления, снизив температуру теплоносителя в подающем трубопроводе до безопасного уровня (95С и ниже)
равномерно распределить тепло по всему многоквартирному дому

Решение перечисленных задач требуется только в случаях централизованной подачи тепла в жилые дома и строения. В частных домах и небольших отопительных системах, в которых температура нагрева воды позволяет подавать теплоноситель напрямую в радиаторы, струйные насосы не используются.

Основные особенности систем центрального отопления

Тепло от котельной потребителям передается с помощью нагретого теплоносителя, движущегося по трубопроводу от котлов к тепловым пунктам жилых домов. Как правило, домов много, а котельная одна, к тому же в большинстве случаев, расположенная на расстоянии нескольких километров или сотен метров от потребителя.

При одном и том же объеме теплоносителя, количество тепла, поступающее в дома, прямо пропорционально температуре его нагрева: чем она выше, тем больше тепла передано потребителям. При минусовой температуре воздуха теплоноситель может быть нагрет до 130-150 градусов Цельсия.

Для предотвращения процесса парообразования теплоноситель в системе отопления находится под давлением.

Чем больше число потребителей, тем больший объем теплоносителя необходимо нагревать и перекачивать. При этом энергетики должны не просто подать тепло в дома, но и обеспечить его безопасное потребление, что возможно только при температуре воды в радиаторах 60-70С. При более сильном нагреве приборов отопления контакт с их поверхностью может вызвать ожог.

Возникает ситуация, при которой со стороны котельной в дома под высоким давлением подается теплоноситель с температурой 130-150 С, а в квартиры поступает вода с температурой не выше предельно допустимого значения (для жилых домов 70-80С, для детских учреждений и больниц не выше 55-60С). Именно для решения этой задачи в подавляющем большинстве случаев в нашей стране используют элеватор отопления (он же струйный насос)

Как работает элеватор отопления?

Элеватор отопления состоит из корпуса сопла, сопла и смесительного тройника. Принцип действия элеватора отопления предельно прост: теплоноситель, движущийся от котельной под высоким давлением, подается в сопло, выходной диаметр которого меньше входного диаметра трубы. Сужение диаметра приводит к увеличению скорости движения жидкости и возрастанию ее кинетической энергии.

Затем жидкость с высокой скоростью поступает в смесительную камеру, размер которой намного больше выходного диаметра сопла, что приводит к резкому падению давления до уровня ниже атмосферного давления. Создается разрежение, за счет которого происходит подсос жидкости из обратного трубопровода, подведенного к камере смешения.

В результате нагретый теплоноситель «захватывает» часть обратной воды, движущейся к котлу, и увлекает ее в следующую камеру, где обе жидкости смешиваются, обмениваясь энергией, а затем поступают в подающий трубопровод отопительной системы дома, продолжая свое движение к отопительным приборам.

За счет смешения холодной обратной воды и горячего теплоносителя из подающего трубопровода удается получить нужную температуру теплоносителя и обеспечить его циркуляцию без использования дополнительных циркуляционных насосов .

При этом в систему отопления дома поступает весь теплоноситель от котельной и часть обратной уже остывшей воды, а ее оставшаяся часть, не «захваченная» элеватором, продолжает движение по обратному трубопроводу и движется к котельной, откуда, после нагрева, вновь повторяет движение к потребителю.

В результате удается уменьшить количество циркулирующей воды в теплотрассе между котельной и потребителями, что позволяет повысить эффективность всей отопительной системы в целом.

Преимущества и недостатки элеватора отопления

Конструкция элеватора отопления проста, а его стоимость невелика. Для его работы не нужно подключение к электрической сети – элеватор отопления энергонезависимое устройство. Оценивают эффективность работы элеватора по коэффициенту подсоса или безразмерному расходу среды. Как правило, КПД элеватора невелик и составляет в среднем 30% , но, несмотря на это отказываться от их применения преждевременно.

Недостатком струйного насоса в системе отопления считают отсутствие возможности управления температурой теплоносителя, но для решения этой проблемы можно использовать элеваторы с регулируемым диаметром сопла, что позволяет управлять скоростью движения потока, менять уровень разрежения в камере смешения и, следовательно, контролировать температуру воды.

Для изменения диаметра сопла в конструкцию элеватора включают электрический привод, а также датчик температуры и устройство автоматического контроля.

Элеваторный узел

Элеваторы отопления устанавливаются в составе элеваторного узла, включающего дополнительное оборудование:

запорную арматуру
манометры
термометры
фильтры (уловители грязи)

Схемы обвязки элеваторов являются частью проекта системы отопления и выполняются в соответствии с ним. Никакие самостоятельные действия посторонних лиц при этом недопустимы.

К сожалению, внешний вид элеватора, представляющий собой сужение трубопровода, часто вызывает недоумение не только у случайных граждан, но и у неграмотных сотрудников ЖЭУ.

Нередки случаи попыток «все исправить» и демонтировать элеватор или изменить его конструкцию (например, рассверлив сопло).

Результатом подобных действий бывает нарушение работы отопительной системы, при котором отопительные приборы, расположенные вначале системы перегреты, а последние радиаторы едва теплые.

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

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 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 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.

Элеватор с регулируемым соплом.

Теперь нам осталось разобрать, как проще регулировать температуру на выходе элеватора , и возможно ли с помощью элеватора экономить тепло.

Экономить тепло с помощью водоструйного элеватора возможно, например, понижая температуру в помещениях в ночное время , или днем, когда большинство из нас на работе. Хотя этот вопрос тоже спорный, мы снизили температуру, здание остыло, следовательно, чтобы его заново прогреть расход тепло против нормы надо увеличить.
Выигрыш только в одном, при прохладной температуре 18-19 градусов спится лучше , наш организм чувствует себя комфортнее.

Для целей экономия тепла применяется специальный водоструйный элеватор с регулируемым соплом . Конструктивно его исполнение и главное глубина качественной регулировки может быть различной. Обычно коэффициент смешения водоструйного элеватора с регулируемым соплом меняется в диапазоне от 2 до 5. Как показала практика, таких пределов регулировки вполне достаточно на все случаи жизни. «Danfoss» предлагает с диапазоном регулирования до 1 к 1000. Для чего это нам в системе отопления совершенно непонятно. А вот соотношение цены в пользу водоструйного элеватора с регулируемым соплом относительно регуляторов «Danfoss» примерно 1 к 3. Правда надо отдать должное «Данфосовцам» их продукция надежнее, хотя и не вся, плохо работают на нашей воде некоторые разновидности недорогих трехходовых клапанов. Рекомендация – экономить нужно с умом!

Принципиально все регулирующие элеваторы выполнены одинаково. Их устройство хорошо видно на рисунке . , можете посмотреть анимированное изображение работы регулирующего механизма ВАРС водоструйного элеватора.

И на последок краткий комментарий — применение водоструйных элеваторов с регулируемым соплом особенно эффективно в общественных и производственных зданиях где позволяет экономить до 20-25% расходов на отопление, понижая температуру в отапливаемых помещениях в ночное время и, особенно, в выходные дни.