Элеваторный узел отопления

Элеваторный узел системы отопления: размеры

Различают несколько категорий данных устройств, как правило, их обозначают цифрами. Категория зависит от диаметра горловины элеватора, его размеров и диаметра сопла.

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.

Схемы подключения

Элеваторный узел может быть использован в системах с различными специфическими особенностями — однотрубных, автономных или иных линиях теплоснабжения. Принципы подачи теплоносителя, параметры потока не всегда позволяют обеспечить неизменный и стабильный результат на выходе. Для организации нормального теплоснабжения квартир или корректировки параметров потока, поступающего из магистральной сети, используются различные схемы подключения элеваторных узлов. Все они нуждаются в наличии дополнительного оборудования, иногда в достаточно больших объёмах, но результат, который достигается вследствие этого, компенсирует понесённые расходы. Рассмотрим существующие схемы подключения:

С регулятором расхода воды

Расход воды является основным фактором, делающим возможной регулировку режима обогрева помещений. Изменения расхода вызывают колебания температуры в жилых комнатах, что недопустимо. Вопрос решается установкой перед узлом смешивания регулятора, обеспечивающего постоянный расход воды и стабилизирующего тепловой режим.

Схема элеваторного узла смешения с регулятором расходом: 1 — подающая линия тепловой сети; 2 — обратная линия тепловой сети; 3 — элеватор; 4 — регулятор расхода; 5 — местная система отопления

Особенно важным такое решение становится в однотрубных системах, где имеется нагрузка в виде ГВС, дестабилизирующая расход горячей воды и создающая существенные колебания во время активного водоразбора (утренние и вечерние часы, праздничные и выходные дни). При этом данная схема не способна исправить ситуацию при изменениях температуры теплоносителя в магистральной линии, что является её недостатком, хоть и не слишком существенным. Падение температуры теплоносителя в питающих трубопроводах означает аварию на ТЭЦ или ином пункте нагрева, а это случается редко.

С регулирующим соплом

Схема подключения элеваторного узла с возможностью регулировки пропускной способности сопла позволяет оперативно реагировать на изменения параметров теплоносителя в магистральной линии.

Схема элеваторного узла с регулирующей иглой: 1 — подающая линия тепловой сети; 2 — обратная линия тепловой сети; 3 — элеватор; 5 — местная система отопления ; 6 — регулятор с иглой, вдвигаемой в сопло элеватора

При этом ручная регулировка малоэффективна, поскольку для этого надо постоянно подходить к элеватору, который обычно расположен в подвальном помещении. Наибольшая эффективность системы с регулируемым соплом достигается при полной автоматизации процесса, с использованием датчиков температуры и давления, подающих сигнал на сервопривод элеватора. Такая схема позволяет получить дополнительные возможности при настройке режима работы, но необходимость в ней возникает не всегда, а только в перегруженных или нестабильных системах с возможными колебаниями температуры теплоносителя.

Схема элеваторного узла с использованием датчиков температуры и давления, подающих сигнал на сервопривод элеватора

К недостаткам подобных схем принято относить необходимость изначально обеспечить высокое давление в системе, так как регулировка возможна лишь в пределах параметров потока в магистрали. Кроме того, нагрузки на механику, в частности — на сопло и иглу, создают необходимость постоянного наблюдения и своевременной замены элементов, вышедших из строя.

С регулирующим насосом

Подобные схемы используются при отсутствии достаточного для функционирования элеватора давления в питающих трубопроводах.

Схема элеваторного узла с корректирующим насосом: 1 — подающая линия тепловой сети; 2 — обратная линия тепловой сети; 3 — элеватор; 4 — регулятор расхода; 5 — местная система отопления ; 7 — регулятор температуры; 8 — смесительный насос

Увеличение давления делает возможным применение элеваторного узла в автономных тепловых сетях частного дома, позволяет обеспечить циркуляцию теплоносителя при исчезновении давления в магистрали. Насос устанавливается перед элеватором или на перемычке между прямым и обратным трубопроводами перед входом в элеватор. Для обеспечения нормального режима работы в дополнение к насосу требуется использовать регулятор температуры, а также необходимо подключение электропитания.

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.

Что такое элеваторный узел?

Элеваторный или тепловой узел – это приспособление, одновременно выполняющее функции инжекционного насоса. Главное предназначение такой конструкции заключается в повышении давления в отопительных сетях и увеличении прокачки и объема теплового носителя в магистрали.

Элеватор отопления позволяет транспортировать по магистрали теплоноситель с температурой +150°С, что повышает энергоэффективность системы отопления. Если сравнить теплоотдачу определенного объема жидкости с температурой +90°С с таким же объемом жидкости с температурой 150 градусов, то количество транспортируемой тепловой энергии во втором случае будет значительно больше.

Описывая элеваторный узел системы отопления и что это такое, стоит отметить, что такие устройства позволяют быстро перемещать по магистрали теплоноситель с температурой выше точки кипения без преобразования жидкости в пар. Это достигается благодаря тому, что в сети постоянно поддерживается высокое давление.

Схема и принцип работы

Схема элеваторного узла отопления довольно простая. Внешне конструкция напоминает громоздкий тройник из металлических труб, каждая из которых на конце имеет соединительный фланец.

Типовая схема элеваторного узла отопления выглядит следующим образом:

• Левый патрубок напоминает сопло, которое сужается до необходимого расчетного диаметра.
• После него следует цилиндр камеры смешивания.
• Снизу находится патрубок для присоединения обратного трубопровода.
• С правой стороны есть еще один патрубок. Это специальный диффузор с расширением, направляющий нагретый теплоноситель в отопительную систему.

Рассмотрев устройство элеватора теплового узла, стоит разобраться в его подключении. К левому патрубку подключается подающая магистраль отопительной централизованной сети. К нижнему патрубку подключается трубопровод с обраткой. С двух сторон устанавливаются отсекающие задвижки и сетчатые фильтры грубой очистки.

Важно! Конструкция теплового узла обязательно дополняется датчиками температуры, манометрами и тепловыми счетчиками. Если рассматривать тепловой узел в многоквартирном доме, принцип работы устройства заключается в следующем:

Если рассматривать тепловой узел в многоквартирном доме, принцип работы устройства заключается в следующем:

• При прохождении теплоносителя через патрубок с соплом его скорость увеличивается за счет повышенного давления жидкости в магистрали. Это позволяет добиться эффекта инжекционного насоса. Благодаря соплу обеспечивается более эффективная циркуляция жидкости в трубопроводах.
• При попадании воды в смесительную камеру напор уменьшается. При прохождении струи через диффузор в камере смешивания среда разрежается. Благодаря эффекту инжекции жидкость с большим давлением увлекает за собой воду из обратной магистрали.
• Охлажденные и нагретые потоки перемешиваются в камере элеватора. В итоге при выходе из диффузора теплоноситель имеет температуру в пределах 95 градусов.

Важно! Для эффективной работы элеваторного узла разница давлений в подающей и обратной магистрали должна быть в определенных пределах, чтобы преодолевать гидравлическое сопротивление жидкости

Плюсы и минусы теплового узла

Элеваторный узел системы отопления имеет следующие преимущества:

• Приемлемая стоимость и простота конструкции делают элеватор востребованным, несмотря на его внушительный «возраст».
• Это энергонезависимое устройство не нуждается в электроснабжении для работы.
• Благодаря наличию элеватора отопления сечение магистрального трубопровода можно сделать меньше, что позволяет сэкономить на его устройстве.

Минусы этого приспособления заключаются в невозможности регулировки температуры теплоносителя. Однако этот недостаток можно нивелировать использованием приборов для регулировки диаметра сопла. В таком случае контроль над температурой осуществляется управлением скоростью потока, что сказывается на степени разрежения в смесительной камере.

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.

Что это такое

Функции

Говоря простыми словами, элеваторные узлы отопления – это своеобразные буферы между теплотрассой и домовыми инженерными системами.

Они совмещают несколько функций:

• Преобразуют перепад давлений между нитками трассы (3-4 атмосферы) в необходимые для работы отопительного контура 0,2.
• Служат для запуска или остановки систем отопления и горячего водоснабжения.
• Позволяют переключаться между разными режимами работы системы ГВС.

Элементы

Простейшая схема элеваторного узла отопления включает:

1. Пару входных задвижек на подающей и обратной нитках. Подача всегда расположена выше обратки.
2. Пару домовых задвижек, отсекающих элеваторный узел от системы отопления.
3. Грязевики на подаче и, реже, на обратке.

На фото – грязевик, предотвращающий попадание песка и окалины в отопительный контур.

1. Сбросники в контуре отопления, позволяющие полностью осушить его или перепустить систему на сброс, выгнав из нее при запуске существенную часть воздуха. Сбросы считается хорошим тоном выводить в канализацию.
2. Контрольные вентиля, позволяющие замерить температуры и давления подачи, обратки и смеси.
3. Наконец, собственно водоструйный элеватор – снабженный фланцами тройник для труб с соплом внутри.

Простейший элеваторный узел.

Как работает элеваторная система отопления? В основе принципа ее работы лежит закон Бернулли, утверждающий, что статическое давление в потоке обратно пропорционально его скорости.

Более горячая и находящаяся под более высоким давлением вода из подающего трубопровода впрыскивается через сопло в раструб элеватора и создает там, как ни парадоксально это звучит, зону разрежения, вовлекающую через подсос часть воды из обратного трубопровода в повторный цикл циркуляции.

Тем самым обеспечиваются:

• Большой расход теплоносителя через контур при минимальном его расходе из трассы.
• Выравнивание температур ближних к элеватору и дальних от него отопительных приборов.

Схема циркуляции воды.

Как распределяются давления, измеренные во время отопительного сезона? Приведем типичные параметры.

Давление смеси лишь чуть выше, чем давление в обратном трубопроводе трассы.

Температуры в трассе и после элеватора подчиняются так называемому температурному графику, определяющим фактором в котором является уличная температура. Максимальное значение для подающей нитки трассы – 150 градусов: при дальнейшем нагреве вода закипит, несмотря на избыточное давление. Максимальная температура смеси – 95 С для двухтрубных и 105 для однотрубных систем.

Помимо перечисленных элементов, элеватор системы отопления может включать врезки горячего водоснабжения.

Возможны две их основных конфигурации.

1. В домах, построенных до конца 70-х годов, ГВС запитано через одну врезку в подачу и одну – в обратку.
2. В более новых домах присутствует по две врезки на каждой нитке. На фланце для соединения труб между врезками ставится подпорная шайба с диаметром на 1-2 мм больше, чем диаметр сопла. Она обеспечивает перепад, достаточный для того, чтобы при включении ГВС по схемам “из подачи в подачу” и “из обратки в обратку” через спаренные стояки и полотенцесушители непрерывно циркулировала вода.

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.