Элеватор отопления. Неисправные элементы конструкции. Преимущества системы с элеваторным узлом

Здравствуйте! Внутренние системы отопления подразумевает под собой группу приборов, осуществляющих работу по снабжению теплом. В них входит оборудование: радиаторы, приборы контроля, приборы учета и регулирования, запорная и регулирующая арматура, фильтры и т.д.

Эти системы подразделяются:

— по типу теплоносителя (воздушный, водяной или паровой);

— по способу разводки (верхняя или нижняя);

— по способу присоединения отопительных приборов (однотрубная или двухтрубная система).

При верхней разводке подача теплоносителя из сети производится сверху вниз. Когда же наоборот снизу вверх, то это является нижней разводкой.

Способы присоединения отопительных приборов

Сейчас самыми распространенными являются водяные однотрубные системы, с нижней вертикальной разводкой. При этом присоединение радиатора осуществляется с помощью подводок, потому как они легки в монтаже и хорошо гарантируют равномерный нагрев. Такая отопительная система требует четких расчетов числа секций у радиаторов, с учетом уровня охлаждения воды и, кроме того, тщательно отрегулированных отопительных приборов, поскольку вода в однотрубных системах проходит их все последовательно.

Наиболее успешной концепцией отопления, по моему мнению, является двухтрубная система отопления. Принцип её работы предусматривает синхронную подачу горячей и сливание уже холодной воды по разным трубам. Помимо этого, данная концепция, облегчает подсчет индивидуального потребления.

Элеваторная схема внутренней системы отопления была широко распространена в свое время в многоквартирных домах благодаря своей способности к сохранению устойчивости даже при изменениях давления и температуры. Элеватор не нуждается в постоянном наблюдении, поскольку контроль давления исполняет выбранный диаметр сопла. Современным жильцам МКД элеваторная схема досталась в «наследство» от советских времен.

Нормой внутридомового отопления является температура воды в 95 градусов, но по магистральным трубопроводам тепловой сети подается вода температурой от 130 до 150 градусов по Цельсию. Подобная разница обоснована существующими температурными графиками отпуска теплоносителя от источника тепла, но не пригодна для поступления во внутренний трубопровод.

Механический элеватор в такой схеме предназначен для нормализации температуры и давления воды перед её поступлением во внутреннюю теплосеть. Но кроме несомненных достоинств у механического элеватора отопления есть и ряд существенных недостатков. И об этом я писал в .

Виды элеваторов отопления

Они имеют целый типовой ряд, каждый подбирается исходя из должного обеспечения реализации определенной нагрузки. Различаются эти приборы в своем типовом ряде размерными шагами и дроссельными соплами, которые просчитываются и настраиваются под каждый конкретный вариант. Об этом я писал в .

Устройство системы отопления

Тепловой узел является способом подсоединения домовой отопительной системы к магистральным сетям. В структуру теплового узла в типичном многоквартирном доме постройки советских лет входят: грязевик, запорная арматура, приборы контроля, сам элеватор и т.д.

Размещают элеваторный узел в отдельном помещении ИТП (индивидуальный тепловой пункт). Непременно должно быть наличие запорной арматуры, чтобы при необходимости отключить внутридомовую систему от магистрального теплового обеспечения.
Во избежание закупорок и засоров в самой системе и приборов внутреннего домового трубопровода, необходима изоляция грязи, поступающей вместе с горячей водой из магистральной теплосети, для этого устанавливают грязевик. Диаметр грязевика обычно от 159 до 200 миллиметров, в нем собирается и оседает вся поступающая грязь (твердые частицы, окалина). Грязевик, в свою очередь, нуждается в своевременной и регулярной очистке.

Под приборами контроля подразумеваются термометры и манометры, измеряющие в элеваторном узле температуру и давление.

Принцип действия элеваторного узла

Элеватор смешения служит прибором для охлаждения перегретой воды, полученной из теплосети, до стандартной температуры, перед подачей ее во внутридомовую отопительную систему. Принцип ее понижения заключается в произведении смешивания воды повышенной температуры из трубопровода подачи и остывшей из трубопровода обратки.

Элеватор состоит из нескольких основных частей. Это всасывающий коллектор (вход с подачи), сопло (дроссель), камера смешения (средняя часть элеватора, где смешиваются два потока и подравнивается давление), приемная камера (подмес с обратки), и диффузор (выход с элеватора непосредственно в сеть с установившимся давлением).

Сопло – это сужающее устройство, находящееся в стальном корпусе элеваторного устройства. Из него горячая вода на высокой скорости и с пониженным давлением, поступает в камеру смешения, где осуществляется смешивание воды из теплосети и обратного трубопровода, путем подсасывания. Другими словами, горячая вода из магистральной теплосети поступает в элеватор, в котором она проходит через сужающее сопло с высокой скоростью и уже пониженным давлением, смешивается с водой из обратного трубопровода, а затем, с уже пониженной температурой, движется во внутридомовой трубопровод. Как непосредственно выглядит сопло механического элеватора можно увидеть на фото ниже.

В современных модификациях элеватора технология управления изменением сечения сопла происходит автоматически с помощью электроники. В такой системе коэффициент смешивания горячей и охлажденной воды меняющийся, что снижает расходы на отопительную систему. Это так называемые погодозависимые или регулируемые элеваторы, и об этом я писал в .

Такое строение элеватора имеет исполнительный механизм для обеспечения его стабильной работоспособности, состоящий из устройства направления и дроссельной иглы, которую приводит в движение зубчатый валик. Действие дроссельной иглы производит регулирование расхода теплоносителя.

Неполадки элеваторных узлов системы отопления

Неполадки могут произойти по разным причинам. Это могут быть поломка арматуры, так и сбой настроек регулирующей арматуры. При засорах непосредственно сопла, его необходимо снять и прочистить. Если засор произошел в грязевике, еще до элеватора, то удаление происходит путем сброса скопившейся грязи с помощью сбросного крана (сбросника), находящегося в нижней его части. В том случае, если при таком способе очистки засорение не поддается удалению, то грязевик необходимо разобрать и произвести детальную очистку.

При изменении непосредственно диаметра сопла в механическом элеваторе в результате деформации, происходит разбалансировка внутренней системы отопления. Подобная проблема требует немедленной замены самого сопла на новое.

Проверка состояния элеваторного узла системы отопления

Такое обследование имеет четкую последовательность:

— проверка целостности труб;

— сверка показаний по приборам контроля (манометрам и термометрам);

— проверка потерь давления (внутреннего сопротивления системы отопления);

— расчет коэффициента смешения.

После выполнения обследования, оборудование опечатывается с зафиксированными настройками, во избежание несанкционированных вмешательств.

Неоспоримым преимуществом элеваторной системы является простота эксплуатации. Поскольку она не нуждается в круглосуточном контролировании, то вполне достаточно проводить плановые осмотры. Хотя, хотел бы добавить, что сам я не являюсь сторонником элеваторной схемы системы отопления, а особенно схемы с механическим элеватором. Она не современна, и досталась «в нагрузку» от прошлых времен. Тогда, лет 30 — 50 назад, монтаж таких схем отопления был вполне обоснован и оправдан. Но много воды утекло с тех пор.

Установка элеваторного узла системы отопления

Место для его установки, во избежание проблем, должно соответствовать определенным параметрам. Необходимо полноценное помещение, в котором будет плюсовая температура, в элеваторных узлах с автоматической (погодозависимой) системой, во избежание перебоев подачи электроэнергии лучше предусмотреть автономный источник электропитания.

Не так давно я написал и выпустил книгу «Устройство ИТП (тепловых пунктов) зданий». В ней на конкретных примерах я рассмотрел различные схемы ИТП, а именно схему ИТП без элеватора, схему теплового пункта с элеватором, и наконец, схему теплоузла с циркуляционным насосом и регулируемым клапаном. Книга основана на моем практическом опыте, я старался писать ее максимально понятно, доступно.

Вот содержание книги:

1. Введение

2. Устройство ИТП, схема без элеватора

3. Устройство ИТП, элеваторная схема

4. Устройство ИТП, схема с циркуляционным насосом и регулируемым клапаном.

5. Заключение

Устройство ИТП (тепловых пунктов) зданий.

Оптимизация работы централизованных отопительных сетей – одна из наиболее острых проблем отечественного жилищно-коммунального комплекса. Ежегодно по пути к потребителю теряются сотни тысяч гигакалорий. Одновременные многие потребители получают чрезмерно горячий теплоноситель. Регулируемый элеваторный узел отопления – эффективное решение для жилых домов и административных зданий. Установка оборудования позволит задать оптимальный температурный режим в теплосети.

Особенность отечественных сетей теплоснабжения – централизация. В подавляющем большинстве населенных пунктов городского типа установлены котельные или ТЭЦ, которые вырабатывают тепло для нескольких прилегающих кварталов. Иногда одна точка обслуживает целый микрорайон.

Теплоноситель подается на значительные расстояния, что обуславливает значительные потери. Кроме того, продолжительность пути горячей воды к конечному потребителю фактически исключает регулировку температуры. Поэтому потери, как и перетопы, неизбежны, если в системе теплоснабжения дома не предусмотрен элеваторный тепловой узел. Данное оборудование позволяет решить следующие проблемы:

способствует сокращению расхода тепла в межсезонье;
обеспечивает перманентный расход теплоносителя в системе независимо от режима работы;
предотвращает аварии в системе при обесточивании или порче оборудования.

Вопрос регулировки подачи тепла особенно остро стоит в осенний и весенний период. ТЭЦ и котельные нагревают воду согласно утвержденному температурному графику. Показатель зависит от температуры окружающей среды. В конечную цифру по Цельсию обязательно закладывают потери при доставке теплоносителя. Однако не учитывается расстояние между котельной и отапливаемыми объектами. В близлежащие дома вода поступит более горячей, чем в здания, находящиеся на удалении.

Если дом оснащен элеваторным узлом, потери будут компенсированы, а излишне горячая вода – охлаждена. В квартирах обеспечивается оптимальная температура. Жильцам не придется открывать окна в режиме проветривания или подключать электрообогреватель, чтобы не дрожать от холода.

ВАЖНО ЗНАТЬ: Современные элеваторные узлы могут быть оснащены системой учета тепла и передачи данных в диспетчерский пункт с помощью средств мобильной связи.

Современный элеваторный узел – сложное инженерное сооружение, требующее профессиональное подхода к монтажу

Как работает тепловой элеваторный узел

В настоящее время на рынке присутствуют элеваторные узлы нескольких видов:

нерегулируемые элеваторы без насоса смешения или с наличием данного элемента;
регулируемые элеваторы с электроприводом.

Предпочтение отдается регулируемым устройствам, т.к. эффективность их работы значительно выше, чем аналогов без возможности оперативного изменения параметров.

Принцип работы элеваторного узла достаточно прост. Оборудование представляет собой смешивающее устройство с узким соплом, через которое под давлением, практически равным входному, теплоноситель подается в домовую сеть.

Основной элемент элеватора – смешивающая камера. Для понижения температуры воды в резервуар поступает носитель из «обратки». Он уже прошел через всю систему и достаточно охладился, чтобы обеспечить необходимую разницу температур.

Поскольку выходное давление из элеватора соответствует показателю на входе, а цикл оборота носителя значительно сокращается, вода движется по трубам и батареям с большей скоростью. Данный фактор позволяет избежать потерь в сети и выровнять температуру в квартирах на нижних и верхних этажах. Фактически элеватор выполняет еще и функцию циркулярного насоса.

Регулировка заданной температуры осуществляется путем изменения диаметра сопла. Для этого предусмотрен специальный клапан, который определяет уровень подачи горячего носителя. Вода поступает в камеру смешения, к ней подмешивается «обратка». Датчики контролируют температурный режим по трем показателям:

теплоноситель;
наружный воздух;
помещение.

Это исключает погрешности при автоматическом вычислении необходимых объемов горячего теплоносителя, обратки и выходной температуры.

ВАЖНО ЗНАТЬ: В административных зданиях с помощью регулируемого элеваторного узла отопления можно снизить температуру в помещениях в нерабочее время и таким образом сэкономить на коммунальных услугах.

Сопло элеватора – ключевой элемент оборудования, отвечающий за объем теплоносителя, поступающего в камеру смешения

Устройство регулируемого отопительного элеватора

Элеваторный узел системы отопления – своего рода посредник между централизованными тепловыми сетями и внутридомовыми коммуникациями. Представляет собой многокомпонентное инженерное сооружение. Из ключевых элементов оборудования выделяют следующие:

регулятор температуры;
смесительный клапан (с несколькими позициями хода);
датчики температуры;
фильтр (не допускает попадания сора в трубы);
задвижка на выходе в домовую систему отопления;
термометр;
манометр для контроля давления в элеваторе;
циркуляционный насос;
обратный клапан;
шкаф управления насосом.

Перечень оборудования может быть и более скромным – все зависит от предполагаемой нагрузки на элеваторный узел, финансовых возможностей и целесообразности установки дорогого устройства. Однако, чем совершеннее оборудование, тем качественнее работа системы, больше возможностей для настройки.

Перед запуском оборудования обязательно осуществляют расчет элеваторного узла. Ключевой параметр, который необходимо получить после вычислений по специальной формуле, – расчетный расход воды на отопление из тепловой сети.

Также вычисляют коэффициент смешения – еще один важный параметр, от которого напрямую зависит конечная температура на выходе во внутридомовую систему. Для уменьшения погрешностей при настройке оборудования учитывают потери давления в системе отопления после выхода воды из элеватора.

Наконец, определяют диаметр сопла – еще один показатель, которым ни в коем случае нельзя пренебречь. Допустимая погрешность – не более 3 мм.

Расчеты необходимы для того, чтобы определить оптимальную температуру носителя и не допустить избыточного давления. Если вычисления показывают, что напор на выходе будет выше нормативного, предусматривают специальный клапан или дроссельную диафрагму, которую устанавливают перед элеватором.

Все расчеты должен проводить опытный специалист, иначе неминуемы ошибки. Как результат – неизбежны проблемы при выборе и монтаже оборудования.

ВАЖНО ЗНАТЬ: Водоструйные элеваторы изготавливают из стали или чугуна.

Схема элеватора отопления включает основные и дополнительные элементы, обозначенные зеленым цветом

Особенности монтажа элеваторной системы

Схема элеваторного теплового узла представляет собой двухуровневую систему. Верхняя часть – это цепочка узлов, связанных с регулировкой входного носителя из централизованной сети. Нижняя часть отвечает за поступление и распределение «обратки». Соединительным элементом служит отвод для подачи охлажденной воды в камеру смешения.

Устройство нерегулируемых элеваторов проще, но КПД работы гораздо ниже. Поэтому данный вид оборудования стремительно вытесняют современные и работающие в автоматическом режиме регулируемые узлы. Их несомненное достоинство – в отсутствии необходимости постоянно контролировать работу оборудования. К тому же, автоматизация процессов значительно повышает КПД устройства, в особенности, если за соблюдение необходимых параметров отвечает электроника.

Контроллер и таймер элеваторного узла – неотъемлемая составляющая современных устройств

Как правило, элеватор отопления встраивают в уже существующую отопительную систему. Нередки случаи, когда устаревшее или вышедшее из строя оборудование меняют на новое. Поэтому перед выбором агрегата тщательно обследуют место монтажа, оценивают возможность расширения пространства для сооружения нового узла.

Отсюда следует простой вывод: все работы следует поручить специалистам, имеющим практический опыт работы по монтажу и совершенствованию отопительных систем различных типов. Необходимы устойчивые навыки, знание принципов расчетов, инженерных решений, умение разбираться в чертежах и схемах.

Элеваторный узел отопления предполагает абсолютную герметичность монтажа – иначе не оберешься проблем. Ожидаемая оптимизация расходов на отопление приведет к увеличению затрат и борьбе с потопами. Это еще один аргумент, почему подобные работы стоит доверить компетентным мастерам.

Общедомовые инициативы, направленные на улучшение эксплуатационных характеристик, – эффективный способ совершенствовать сети и добиться экономии. Однако не стоит забывать, что скупой платит дважды. Воспользуйтесь услугами профессионалов, и вам не придется сожалеть о том, что неосмотрительно понадеялись на собственные силы.

Видео: не простой коллекторный узел

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

Для системы отопления в жилых помещениях существует норма температуры теплоносителя. В соответствии с установленной нормой температура воды, которая поступает в радиаторы, не должна быть больше +95 градусов. Но по магистралям тепловых сетей может подаваться теплоноситель, температура которого превышает данный показатель и находится в пределах от 130 до 150 градусов. Поэтому необходимо понижение температуры воды до нужной величины. Решение этой задачи возложено на элеваторный узел отопления.

так выглядит элеватор для системы отопления

Элеватор работает таким образом: теплоноситель из магистрали подается в съемное конусное сопло, в котором возрастает скорость движения воды и в результате этого струя воды из сопла попадает в камеру смешивания, где смешивается с охлажденной водой, попадающей туда через перемычку из обратного трубопровода.

После смешивания перегретой магистральной воды и охлажденной, теплоноситель требуемой температуры поступает в систему отопления и нагревательные приборы. А чтобы не допустить попадания в элеватор крупных частиц, перед прибором устанавливают грязевик.

Элеваторы получили широкое распространение, благодаря своей устойчивой работе, направленной на изменение тепловых и гидравлических режимов в тепловых сетях.

Элеваторные узлы отопления не нуждаются в постоянном наблюдении. Их производительность регулируется правильным выбором диаметра сопла. Чтобы подобрать размеры, диаметр труб элеваторного узла и диаметр сопла необходимо обращаться в проектное бюро, соответствующей компетенции.

Теперь рассмотрим более подробно, как работает системе отопления элеватор и можно ли обойтись без этого прибора.

Схема элеваторного узла отопления

Схема элеваторного узла для системы отопления выглядит таким образом.

Здесь мы видим, что данная схема включает подающий теплопровод (№1), а также обратный теплопровод (№2), другими составляющими элементами элеваторного узла являются задвижки (№3), водомер (№4), грязевики (№5), манометры и термометры под номерами 6 и 7, ну и, конечно сам элеватор (8) и нагревательные приборы (9).

Схема элеваторного узла

На приведенной схеме показана простейшая базовая комплектация элеваторного узла. Но при необходимости элеваторный узел можно дополнить другими элементами: регуляторами, ответвлениями первичных и вторичных теплоносителей, фильтрами, приборами учета и т.д.

Принцип действия элеваторного узла в системе отопления

Работа элеваторного узла состоит из нескольких этапов:

Вода из магистральной сети поступает в сопло, суженное на выходе, и ускоряется, благодаря перепаду давления.
Из сопла перегретая вода выходит с пониженным давлением и с большой скоростью. В результате этого создается разрежение и подсасывание в элеватор воды из обратного трубопровода.
Регулируется количество и перегретой, и обратной охлажденной воды таким образом, чтобы температура воды, которая выходит из элеваторного узла, соответствовала проектной величине.

Мы разобрались, что элеваторный узел, размещенный на вводе в местную отопительную систему, снижает температуру теплоносителя, который подается из центральной магистральной сети в систему местного отопления, происходит это путем подмешивания обратной воды.

Теперь рассмотрим, какие последствия могут ожидать местную канализацию, если элеваторный узел не будет установлен.

Нужен ли элеватор в отопительной системе?

Элеватор представляет собой водоструйный насос, который за счет перепада давления увеличивает прокачку теплоносителя во внутренней отопительной системе. То есть берет определенное количество воды из магистральной сети, разбавляет ее обратной охлажденной водой из местной системы отопления и направляет опять для обогрева квартир в радиаторы отопления.

Теперь посмотрим, что может случиться с нашим отоплением без этого нужного прибора. Если в отопительную систему будет поступать вода свыше 130 градусов, то в квартирах, которые находятся в начале отопительной системы, будет очень жарко, а в квартирах, которые располагаются чуть дальше, установится стабильно низкая температура.

Нельзя подавать воду с высокой температурой (свыше 130 град) в чугунные батареи, которые при резком перепаде температуры могут лопнуть. Для полипропиленовых труб, которые сейчас повсеместно устанавливаются в системах отопления, рабочая температура воды выше 95 градусов является недопустимой. Кратковременно полипропилен может выдерживать температуру 100 градусов.

Из всего этого можно сделать вывод, что элеваторный узел для нашей системы отопления жизненно необходим.

Подача теплоносителя в отопительные приборы жилых помещений должна производиться в соответствии с расчётными параметрами и техническими характеристиками. Большие расстояния транспортировки и особенности климата требуют создания определённого теплового режима, в большинстве случаев не позволяющего прямую подачу в квартиры. Необходима система настройки температуры теплоносителя, обеспечивающая соответствие его параметров и возможностей трубопроводов и радиаторов. Рассмотрим элеваторный узел системы отопления, являющийся основным элементом регулировки общего теплового режима многоквартирного дома.

Что такое элеваторный узел системы отопления

Магистральные сети теплоснабжения работают на трёх основных режимах:

95°/70°
130°/70°
150°/70°

Первое число обозначает температуру теплоносителя в прямом трубопроводе, второе – в обратном. Транспортировка теплоносителя производится на значительные расстояния, поэтому температура устанавливается с расчётом потерь тепловой энергии при движении и с поправками на климатические или погодные условия. Отсюда и три варианта подачи теплоносителя - если постоянно греть воду до максимального значения, увеличится расход топлива, поэтому режимы нагрева меняют в зависимости от внешних условий.

Согласно санитарным нормам и техническим характеристикам бытового теплового оборудования, верхний предел температуры теплоносителя не должен превышать 95°. Если вода нагрета до 130° или 150°, её надо охладить до установленного значения. Причин для этого имеется несколько:

Большинство приборов отопления не способны работать с перегретой водой - чугунные радиаторы становятся хрупкими, алюминиевые могут выйти из строя или перестают держать давление системы.
Трубопроводы, используемые для подводки теплоносителя в квартирах, также имеют ограничение по температуре, например, для пластиковых труб установлен температурный порог в 90°.
Слишком горячие отопительные приборы опасны для людей, в особенности для детей.

Перегретая вода не превращается в пар только потому, что внутри трубопроводов нет такой возможности. Требуется отсутствие давления и наличие свободного пространства, чего в трубе не может быть. Потери температуры при транспортировке несколько меняют тепловой режим теплоносителя, но необходимость его охлаждения до рабочих значений остаётся. Вопрос решается путём подмешивания охлаждённой воды из обратного трубопровода до получения заданной температуры, подходящей для использования в приборах отопления. Смешивание воды происходит в специальных механических устройствах - элеваторах. Они работают в окружении сопутствующих элементов, называемых окружением элеватора, а весь узел смешивания называется элеваторным узлом.

Принцип работы и устройство

Элеватор представляет собой стальной или чугунный корпус, имеющий три патрубка (два входных и один выходной), напоминая обычный тройник.

Теплоноситель поступает в корпус и проходит через сопло, отчего его давление падает. Это вызывает подсос обратки из трубопровода в камеру смешивания, обеспечивающий циркуляцию в системе отопления. Потоки, перемешиваясь, приобретают заданную температуру, затем через диффузор направляются в систему отопления квартиры. Обычный элеватор представляет собой чисто механическое устройство, что максимально упрощает его использование. Настройка производится путём изменения диаметра сопла, которое создаёт определённое давление в камере смешивания, изменяя режим подсоса обратки. При этом разница давлений прямого и обратного трубопроводов не должна превышать 2 бар. Для получения правильного результата требуется точный расчёт диаметра сопла, поскольку это единственный элемент, подлежащий каким-либо изменениям. В остальном элеватор - цельная отливка из чугуна, относительно недорогая, надёжная и очень простая в работе и обслуживании. Эти причины вызвали широкое распространение элеваторов в системах отопления многоквартирных домов.

Существуют более сложные конструкции элеваторов с возможностью изменения диаметра сопла. Эти устройства более дорогие и сложные, но позволяют на ходу изменять режим работы системы отопления в зависимости от давления и температуры теплоносителя в магистрали. Проход теплоносителя регулируется конусообразным стержнем - иглой, которая перемещается в продольном направлении и открывает или закрывает просвет сопла, изменяя режим работы элеватора и всей системы. Существуют прибор с сервоприводом, который на ходу способен регулировать просвет по сигналу с датчиков температуры или давления, что позволяет организовать точную настройку работы в автоматическом режиме. Такие устройства более дорогие и требуют повышенного внимания и ухода, но создают массу новых возможностей регулировки системы.

Схема элеваторного узла системы отопления

Самостоятельная работа элеватора невозможна. В состав элеваторного узла входят различные элементы:

Задвижки (в последнее время на смену приходят шаровые краны, более удобные и надёжные в эксплуатации).
Грязевики.
Манометры.
Термометры.
Соединительные элементы (фланцы или переходники).

Принципиальную схему элеваторного узла можно рассмотреть на рисунке:

Элеваторный узел в системе отопления: 1- запорная арматура (задвижка); 2 - грязевик; 3 - элеватор водоструйный; 4 - манометр; 5 - термометр

Основными элементами являются задвижки, позволяющие регулировать параметры прямого и обратного потока. Грязевики - это устройства, отделяющие механические включения в виде мелкого мусора или грязи. Они подлежат периодической очистке, заполнение грязевиков опасно и может вывести из строя элементы, расположенные далее по пути следования потока. Остальные элементы - манометры и термометры - являются контрольными и позволяют вести наблюдение за текущим режимом системы отопления.

Размеры элеваторного узла

Элеваторы изготавливаются в нескольких типоразмерах, соответствующих величине и потребностям системы отопления дома или подъезда многоквартирного дома:

Таблица зависимости номера элеватора от его размера

Подбор элеватора производится по сочетанию различных параметров - температуры, давления в системе, пропускной способности трубопроводов, присоединительным размерам и т.п. Большинство приборов выбирается исходя из диаметра труб, питающих систему отопления. Важно обеспечить соответствие диаметра питающих трубопроводов и размеров патрубков элеватора, чтобы прибор не оказался своеобразной диафрагмой, снижающей пропускную способность и давление в системе. Кроме того, на эффективность работы влияет размер сопла, подлежащий тщательному расчёту. Формулы расчёта имеются в сети, но самостоятельно его производить, не имея опыта и подготовки, не рекомендуется. Проще всего использовать онлайн-калькулятор, который можно отыскать в сети Интернет. Полученный результат целесообразно проверить на другом калькуляторе, чтобы получить более корректный результат.

Как обслуживать

Работа элеватора основана на действии физических законов, поэтому каких-либо движущихся или вращающихся деталей его конструкция не предусматривает. Даже в более сложных конструкциях с изменяющимся размером сопла перемещается специальная игла, увеличивающая или уменьшающая проход для теплоносителя (по принципу действия пульверизатора), не имеющая высокой скорости перемещения. Поэтому весь уход за устройством заключается в своевременной очистке от загрязнений, удалении грязи, понемногу набивающейся из-за низкого качества теплоносителя. Периодической замене подлежат сопла, которые испытывают нагрузки при воздействии с потоком горячей воды и первыми выходят из строя. Проверка диаметра и состояния сопла производится ежегодно, замена осуществляется при наступлении необходимости - сильной изношенности детали, чрезмерном увеличении или уменьшении пропускной способности. Также необходимо следить за герметичностью фланцевых соединений, вовремя менять прокладки и сальники.

Достоинства и недостатки

К достоинствам элеваторного управления температурой в системе отопления относятся:

Простота устройства, способность сохранять постоянный коэффициент эжекции теплоносителя, что означает постоянную температуру смеси, идущей в систему отопления.
Надёжность, способность работать в сложных условиях.
Малое количество деталей, подлежащих замене.
Нет необходимости подключения электропитания.
Совмещение двух функций - смесителя и циркуляционного насоса, при простоте конструкции.
Бесшумность работы.

Имеются и недостатки:

Необходимость обеспечить разницу между давлениями прямой и обратной линий в пределах 2 бар.
Способность работать в единственном режиме без замены сопла (кроме регулируемых приборов).
Малый КПД, вынуждающий увеличивать напор теплоносителя перед элеваторным узлом (это особенно актуально при использовании в системах отопления частных домов, действующих от собственного котла).
При отказе на магистральной линии происходит остановка циркуляции, следствием которой может стать охлаждение и перемерзание системы.
Нельзя использовать один узел для нескольких зданий.

Недостатки элеваторных систем компенсируются их эффективностью, простотой и надёжностью, что стало причиной повсеместного использования.

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.

Основные неисправности

Возможные неисправности обычно связаны с выходом из строя сопла под агрессивным воздействием горячей воды. Также случаются засорения грязевиков, поломки запорной арматуры или регуляторов. Все эти неисправности связаны со сложными условиями работы оборудования - давление воды и её температура способствуют быстрому разрушению металла, возникновению электрохимической коррозии. При появлении признаков неисправностей, которые обычно выражаются в колебаниях температуры, изменении режима нагрева и прочих неустойчивых явлениях, необходимо произвести ревизию устройства, заменить сопло, прочистить грязевики, заменить или отрегулировать заслонки. В целом, работа элеваторных узлов вполне стабильна и особых проблем не создаёт.

Элеватор - простое и надёжное устройство, способное функционировать в стабильном режиме и не нуждающееся в использовании электроэнергии. Эти причины обусловили повсеместное использование подобного оборудования, которое понемногу начинает уступать место более современным устройствам, созданным на основе того же элеватора, но с расширенными возможностями. Однако, применение простых механических приборов не прекращается, их надёжность и дешевизна до сих пор привлекательны для пользователей.

Главная > Пол