В этой статье нам предстоит выяснить, что такое элеватор в системе отопления и как он устроен. Помимо функций, мы изучим режимы работы элеваторного узла и способы его регулировки. Итак, в путь.

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.

Уточним: температура воды в кранах не должна превышать 90-95 градусов.
Летом, когда температура воды в подаче трассы не превышает 50-55 С, ГВС запитывается именно с этой нитки.
В пик холодов горячее водоснабжение приходится переключать на обратный трубопровод.

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 с соплом внутри.

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.

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

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 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.

Зоны ответственности

Что такое элеваторный узел отопления — мы худо-бедно разобрались.

А кто за него отвечает?

• Участок трассы внутри дома до фланцев входных задвижек — зона ответственности транспортирующей тепло организации (тепловых сетей).
• Все, что после входных задвижек, и сами задвижки — зона ответственности жилищной организации.

Однако: подбор элеватора отопления по номеру (типоразмеру), расчет диаметра сопла и подпорных шайб выполняются теплосетями.
Жилищники лишь обеспечивают монтаж и демонтаж.

Контроль

Контролирующая организация — опять-таки теплосети.

Что именно они контролируют?

• Несколько раз в течение зимы проводятся контрольные замеры температур и давлений подачи, обратки и смеси . При отклонениях от температурного графика расчет элеватора отопления проводится заново с расточкой или уменьшением диаметра сопла. Разумеется, этого не стоит делать в пик холодов: при -40 на улице подъездное отопление может прихватить льдом уже через час после остановки циркуляции.
• В рамках подготовки к отопительному сезону проверяется состояние запорной арматуры . Проверка предельно проста: все задвижки в узле перекрываются, после чего открывается любой контрольный вентиль. Если вода из него поступает — нужно искать неисправность; кроме того, в любом положении задвижек у них не должно быть течей по сальникам.
• Наконец, в конце отопительного сезона элеваторы в системе отопления наряду с самой системой проходят испытания на температуру . Теплоноситель при отключенной подаче ГВС разогревается до максимальных значений.

Управление

Приведем порядок выполнения некоторых операций, связанных с работой элеватора.

Запуск отопления

Если система заполнена, достаточно лишь открыть домовые задвижки — и циркуляция начнется.

Несколько сложнее инструкция по запуску сброшенной системы.

1. Открывается сброс на обратном трубопроводе и закрывается сброс на подаче.
2. Медленно (во избежание гидроудара) открывается верхняя домовая задвижка.
3. После того, как в сброс пойдет чистая, без воздуха, вода, он закрывается, после чего открывается нижняя домовая задвижка.

Полезно: если на стояках стоят современные шаровые вентиля, направление работы контура на сброс не имеет значения.
А вот у винтовых быстрым противотоком может оторвать клапана, после чего слесарю предстоит долгий и мучительный поиск причин остановки циркуляции в стояках.

Работа без сопла

При катастрофически низкой температуре обратки в пик холодов практикуется работа элеватора без сопла. В систему поступает теплоноситель из трассы, а не смесь. Подсос глушится стальным блином.

Регулировка перепада

При завышенной обратке и невозможности оперативной замены сопла практикуется регулировка перепада задвижкой.

Как выполнить ее своими руками?

1. Замеряется давление подачи, после чего манометр ставится на обратку.
2. Входная задвижка на обратке полностью закрывается и постепенно открывается с контролем давления по манометру. Если просто прикрыть задвижку — ее щечки могут не полностью опуститься по штоку и соскользнуть вниз позже. Цена неправильного порядка действий — гарантированно размороженное подъездное отопление.

За один раз следует убирать не более 0,2 атмосфер перепада. Повторный замер температуры обратки проводится через сутки, когда все значения стабилизируются.

Заключение

Надеемся, что наш материал поможет читателю разобраться в схеме работы и порядке регулировки элеваторного узла. Как обычно, дополнительную информацию его вниманию предложит прикрепленное видео. Успехов!

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

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.

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

Назначение элеватора в системе отопления

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

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

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

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

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

Как функционирует элеватор?

Если говорить простыми словами, то элеватор в системе отопления – это водяной насос, не требующий подведения энергии извне. Благодаря этому, да еще простой конструкции и низкой стоимости, элемент нашел свое место практически во всех тепловых пунктах, что строились в советское время. Но для его надежной работы нужны определенные условия, о чем будет сказано ниже.

Чтобы понять устройство элеватора системы отопления, следует изучить схему, представленную выше на рисунке. Агрегат чем-то напоминает обычный тройник и устанавливается на подающем трубопроводе, своим боковым отводом он присоединяется к обратной магистрали. Только через простой тройник вода из сети проходила бы сразу в обратный трубопровод и прямо в систему отопления без снижения температуры, что недопустимо.

Стандартный элеватор состоит из подающей трубы (предкамеры) со встроенным соплом расчетного диаметра и смесительной камеры, куда подводится остывший теплоноситель из обратки. На выходе из узла патрубок расширяется, образуя диффузор. Агрегат действует следующим образом:

• теплоноситель из сети с высокой температурой направляется в сопло;
• при прохождении через отверстие малого диаметра скорость потока возрастает, из-за чего за соплом возникает зона разрежения;
• разрежение вызывает подсасывание воды из обратного трубопровода;
• потоки смешиваются в камере и выходят в систему отопления через диффузор.

Как происходит описанный процесс, наглядно показывает схема элеваторного узла, где все потоки обозначены разными цветами:

Непременное условие устойчивой работы узла заключается в том, чтобы величина перепада давления между подающей и обратной магистралью сети теплоснабжения было больше, чем гидравлическое сопротивление отопительной системы.

Наряду с явными преимуществами данный смесительный узел обладает одним существенным недостатком. Дело в том, что принцип работы элеватора отопления не позволяет регулировать температуру смеси на выходе. Ведь что для этого нужно? Изменять при необходимости количество перегретого теплоносителя из сети и подсасываемой воды из обратки. Например, чтобы температуру снизить, надо уменьшить расход на подаче и увеличить поступление теплоносителя через перемычку. Этого можно добиться только уменьшением диаметра сопла, что невозможно.

Проблему качественного регулирования помогают решить элеваторы с электроприводом. В них посредством механического привода, вращаемого электродвигателем, увеличивается или уменьшается диаметр сопла. Это реализовано за счет дроссельной иглы конусной формы, входящей в сопло изнутри на определенное расстояние. Ниже изображена схема элеватора отопления с возможностью управления температурой смеси:

1 – сопло; 2 – дроссельная игла; 3 – корпус исполнительного механизма с направляющими; 4 – вал с зубчатым приводом.

Примечание. Вал привода может снабжаться как рукояткой для управления вручную, так и электродвигателем, включаемым дистанционно.

Появившийся относительно недавно регулируемый элеватор отопления позволяет производить модернизацию тепловых пунктов без кардинальной замены оборудования. Учитывая, сколько еще подобных узлов функционирует на просторах СНГ, подобные агрегаты приобретают все большую актуальность.

Расчет элеватора отопления

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

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

В свою очередь, приведенный расход вычисляется таким образом:

В этой формуле:

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

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

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

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

В этой формуле:

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

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

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

Заключение

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

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:

1. Вода из магистральной сети поступает в сопло, суженное на выходе, и ускоряется, благодаря перепаду давления.
2. 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.
3. 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.