Что такое элеваторный узел в системе отопления

Для организации подачи теплоносителя в многоквартирные дома обязательно производится учет важных технических характеристик и параметров. Чтобы настраивать температуру зачастую используется элеваторный узел отопления, что помогает добиться полного соответствия параметров теплоносителя с характеристиками трубопровода и приборов в жилых помещениях.

Простыми словами, элеватор — это узел системы отопления, который снижает температуру поступающего теплоносителя до нужного уровня.

Из-за больших расстояний, потраченных на транспортировку и особенностей погодных условий, во многих регионах создаются специально продуманные тепловые режимы, которые в редких случаях производятся посредством прямой подачи на радиаторы в квартиры.

Чтобы до конца разобраться в ситуации с регулировкой общего теплового режима в многоэтажных постройках, я советую рассмотреть такой важный элемент, как элеваторный узел отопления и разобрать принцип его работы тщательнее.

Элеваторный узел системы отопления: что это такое

Три режима работы магистральных сетей теплоснабжения измеряются в градусах, выглядят они так:

Первое значение относится к температуре подачи, а второе соответственно обратному трубопроводу. Поскольку расстояние до котельных зачастую достаточно большое, происходит потеря энергии, вынуждающая вносить коррективы в числа с учетом погоды за окном. Эти три варианта были разработаны для экономии расхода топлива.

Назначение элеваторного узла

Этот важный элемент в системе предназначен для понижения давления и нормализации температуры теплоносителя. Происходит процесс путем добавления в трубопровод более холодной воды из цепи отопления.

Согласно общепринятым санитарным нормам жидкость в радиаторах не должна превышать показателя в 95 градусов, приведу несколько очевидных фактов, касающихся этого момента:

1. Максимально нагретые приборы в квартире могут нанести вред ребенку после прикосновения.
2. Чугунные радиаторы в этой ситуации станут уязвимыми к механическим повреждениям и хрупкими, алюминиевые экземпляры способны выйти из строя.
3. Пластиковые трубы, используемые в разводке помещения, не рассчитаны на очень высокие температуры и могут потерять эстетичный внешний вид.

Чтобы предотвратить подобные эксцессы в теплотрассу подбирают элеватор, в многоквартирных домах невозможно обойтись без подобной детали.

Устройство

Внешне этот элемент выглядит как своеобразная металлическая или чугунная конструкция с тремя отверстиями, на каждом из которых есть фланцы для подсоединения агрегата к системе, из чего состоит элеваторный узел, следует узнать подробнее. Внутреннее строение у меня вызвало намного больший интерес, изначально нужно разобрать составляющие по отдельности, выглядит это так:

1. Корпус.
2. Сопло.
3. Смесительная камера.
4. Подача.
5. Обратная магистраль.
6. Выход в систему.

На подаче можно обнаружить максимально высокое давление, при выходе из диффузора более низкое, а в обратной системе минимальное, подобное происходит и с температурой жидкости. Перемычка, находящаяся в вертикальном положении, врезается в корпус под 90 градусов.

Принципиальная схема элеваторного узла

Элеватор отопления не сможет продуктивно функционировать без должной обвязки, хотя приспособление достаточно простое, и похоже на насос, который под определенным давлением подает жидкость, но некоторые нюансы в этом вопросе есть, буду разбирать точнее.

Максимально нагретая вода попадает во входной патрубок, и перемещается вперед за счет давления. Благодаря соплу создается эффект инжекции, что заставляет жидкость, попадая в приемную камеру создать зону разряжения.

Поскольку давление понижается, туда засасывает воду из патрубка, который, в свою очередь, подключен к обратному трубопроводу. Из-за этих манипуляций теплоноситель попадает в горловину элеватора и начинается смешивание горячего и холодного потока.

Нормализованная с учетом всех норм безопасности вода через диффузор возвращается в систему и распределяется по радиаторам, расположенным в квартирах, так выглядит схема элеваторного узла отопления.

Принцип работы агрегата в системе отопления

Я считаю, что принцип работы элеватора отопления можно сравнить с водяным насосом, который функционирует без каких-либо ресурсов извне.

Конструкция достаточно простая и бюджетная, именно поэтому большинство тепловых пунктов используют этот элемент в системах многоквартирных домов. Но каждый агрегат должен эксплуатироваться надлежащим образом, без определенных условий перебоев в работе не избежать.

Элеватор отопления имеет три отверстия с фланцами для закрепления, одно из которых подключается к подающему трубопроводу, второе отвечает за подачу жидкости на радиаторы, а в третье поступает обратный поток. Для правильной работы сети необходимо, чтобы между подающим и обратным потоком перепад давления превышал гидравлическое сопротивление системы отопления.

Элеватор с автоматической регулировкой

Такой тип устройства я не считаю максимально практичным из-за его зависимости от внешних факторов, но устройство довольно современное и заслуживает внимания. Конструкция предполагает смену сечения сопла посредством регулировки автоматическим способом.

Как работает элеваторный узел, он связан со специально разработанным для этого процесса механизмом, который расположен внутри корпуса элеватора. Именно эта составляющая отвечает за передвижение дроссельной иглы вперед и назад, зависимо от температуры жидкости в системе.

Подвижный элемент в сопле воздействует на просвет, в результате чего изменяется подача теплоносителя и его расход. Изменения в проходимости жидкости не только регулируют температуру в трубах, но и скорость передвижения воды в системе отопления. Это обусловлено сменой коэффициента при смешивании холодного и горячего потока. Я рассказал вам, по какой схеме элеватора отопления происходит изменение температуры в магистральной трубе.

Не менее важным фактором стоит считать то, что используя незаменимый элемент, можно регулировать также давление в трубах и радиаторах квартир.

Устройство направляет поток, создавая изменения теплоносителя в контуре отопления. Конструкция приспособления предполагает циркуляцию жидкости, поэтому зачастую к ней идут такие удачные дополнения, как распределительные агрегаты. В многоквартирных домах подобные устройства необходимы лишь потому, что в них проживает сразу несколько потребителей.

За распределение воды отвечает коллектор или гребенка, после попадания в эту емкость теплоноситель из автоматического элеваторного узла уходит по комнатам жильцов через множество выходов. На напор в системе подобная манипуляция не влияет, он остается прежним.

Недостатки

Схема теплового узла и само приспособление вопреки всем своим положительным сторонам имеет минусы, к которым следует отнести следующее:

1. Размеры составляющих устройства достаточно тяжело рассчитать, но если этого не сделать, то обеспечить максимальную продуктивность не получится.
2. Обеспечивая перепад давления на двух магистралях, необходимо придерживаться показателя, не превышающего 2 Бар.
3. Для регулирования необходимо оборудовать агрегат электрическим приводом.

Чтобы управлять температурой, потребуется изменять диаметр сопла, но не все модели приспособления оснащены такими устройствами, я считаю это главной проблемой в работе элеваторного узла системы отопления.

Технические характеристики стандартных моделей

Заводские экземпляры имеют 7 типов конструкций, отличающихся по размеру, у каждой из них есть свой специальный номер. Чтобы удачно подобрать хороший вариант и избежать проблем при опрессовке, стоит учесть два параметра – это диаметр камеры смешивания и сопла.

Со второй составляющей дело обстоит проще, ее можно заменить при необходимости, ведь корпус является съемным. К таким действиям прибегают в 2 вариантах:

1. Износ детали по истечении определенного времени (выработка об абразивные частицы).
2. Изменения в коэффициенте смешивания, что необходимо для повышения или снижения температуры теплоносителя.

Я узнал интересный факт об эксплуатации элеваторного агрегата, зачастую в технических характеристиках не найти пункта, который знакомит покупателя с сечением сопла, диаметр рассчитывается отдельно. Основное внимание приковывается к смесительно-инжекционной камере, чтобы максимально точно вычислить размер под конкретную систему отопления.

Расчет и подбор элеватора

Руководствуясь специальными формулами в первую очередь, нужно рассчитать диаметр камеры смешивания, затем выбрать необходимый номер элеватора отопления, после чего определяется размер сопла. Непонятные килокалории стоит сразу перевести в распространенные единицы, зачастую их преобразуют в Бар.

Узкая часть сопла элеватора исчисляется в миллиметрах, для этого процесса также есть формула. Расчеты для меня небыли сложными, хотя при взгляде на блокнот для записей все операции казались огромными. Вычислив напор на выходе с центральной магистрали, стоит применить альтернативную формулу, чтобы выявить диаметр. Но хочу обратить внимание, что результат будет выражаться в сантиметрах.

Монтаж элеватора в систему

Располагается это приспособление чаще всего в подвале дома, но прежде чем начинать манипуляции связанные с установкой, помещение проверяется на такие нюансы как:

1. Отсутствие понижения температуры ниже 0 градусов по Цельсию.
2. Комната должна быть крытой.
3. Наличие вытяжной вентиляции, так как после образования на трубах конденсата агрегат быстро выйдет из строя.

Модели со встроенными автоматическими механизмами нуждаются в бесперебойной подаче электричества, поэтому без установки независимого источника питания такое оборудование будет небезопасным.

При отключении подачи важного для работы ресурса процесс регулировки температуры не должен останавливаться, в противном случае произойдет масса неприятных моментов, а чтобы избежать перепада напряжения, необходима установка конденсационного выпрямителя.

Проверка состояния работы элеваторного узла

Неисправности можно выявить достаточно легко, нужно проанализировать показания манометров, установленных в разных контрольных точках.

Зачастую к эксцессам в работе приводят обильные засорения мелкими абразивными частицами, это выражается в падении давления по сравнению с прежними показателями. Скачки вызываются из-за возникновения коррозийных отложений или некорректной работы сопла.

Периодическая чистка грязевиков оградит элеваторный узел от множества проблем и неприятностей, чтобы определить некоторые неисправности потребуется проверка всех составляющих агрегата.

Просматривать также необходимо сетки при открытии сливных кранов, а при появлении коррозии лучше сразу заменить сопло для элеватора новым экземпляром, чтобы избежать вертикального разрегулирования контура системы.

Видео по теме

Элеваторный узел системы отопления — назначение, виды, монтаж

Нагретая ТЭЦ вода в силу высоких напорных характеристик и температур не может быть непосредственно использована в сетях обогрева различного типа зданий, индивидуальных, коммунальных домов. Поэтому для приведения физических параметров теплового носителя к приемлемым и безопасным характеристикам перед контурами отопления размещают элеваторный узел системы отопления.

Элеваторные распределители применяются в отопительных системах десятки лет и в настоящее время являются морально устаревшими. Однако их до сих выпускают промышленные предприятия и используют в индивидуальных тепловых пунктах (ИТП) в силу простоты конструкции, невысокой стоимости, эффективной работе при стабильных параметрах теплового носителя.

Рис. 1 Элеваторный узел системы отопления — примеры размещения в теплосетях

Назначение и принцип работы элеватора в системе отопления

Тепловые станции или крупные котельные способны обеспечивать горячим теплоносителем территории большой площади. В связи с этим протяженность теплосетей может достигать десятков километров, что вызывает значительные потери тепла в магистрали. Поэтому начальная температура теплоносителя от станций и котельных выбирается с учетом этих теплопотерь. Нормативными документами установлены несколько режимов температурных параметров подачи и обратки теплосетей, основные из них – 150 / 70, 130 / 70, 95 / 70.

Так как в целях безопасности и снижения потерь температура в радиаторных теплообменниках зданий не должна быть больше 95 °С, многим потребителям тепловой энергии зданий, находящихся на небольшом расстоянии от теплостанций, приходится решать проблему частичного охлаждения нагретой до температур около 150 или 130 °С воды.

Этого можно достичь единственным методом, смешивая входящий и охлажденный обратный поток в тройниковом узле. Однако если производить смешение в обычном тройнике, в нем будет отсутствовать ток воды и соответственно движение теплового носителя по трубопроводу остановится. Поэтому в смесительном узле на пути потока подачи делают узкое сопло. Это приводит к увеличению скорости водного потока и соответственно снижению его давления в области сопла, которое напрямую связано с диаметром трубопровода. В результате турбулентный поток увлекает за собой водные массы из обратки, обеспечивая таким способом движение теплового носителя по контуру.

Тройник с внутренним зауженным соплом и является тем типом арматуры, которая получила название элеваторный узел.

Следует отметить, что элеватор одновременно выполняет функции смесителя и циркуляционного насоса, проталкивающего тепловой носитель по отопительному контуру. К перечисленным работам можно добавить его функционирование в качестве редуктора, понижающего давление, и термостата, уменьшающего температуру до требуемых параметров.

Рис. 2 Формулы расчета элеватора

Конструкция и основные фрагменты элеватора

Типичный элеватор делают из литьевого чугуна или стали, для подсоединения к трубопроводу его оснащают фланцами с трех сторон. Для защиты от коррозии деталь покрывают порошковой эпоксидной краской синего или черного цветов.

Рассматривая, что такое элеваторный узел в системе отопления, его условно разбивают на следующие составляющие:

• Выходной и входные патрубки подачи входящего (прямого) и отходящего (обратного) потоков, оснащенные фланцами.
• Сопло. Бывает встроенным или сменным, последнее имеет форму стакана с буртиком и конусным зауженным концом.
• Смесительная камера. Располагается после сопла и на выходе патрубка обратного потока. В ней происходит смешивание потоков подачи и обратки, в результате чего понижается температура отопительной жидкости.
• Горловина. Это короткий или некоторой длины участок элеваторного узла небольшого диаметра. Так как давление в любом трубопроводе напрямую связано с размерами его проходного канала, относительно узкая горловина приводит к его понижению также, как и узкое сопло.
• Диффузор. Конусный фрагмент элеватора после горловины, расширяющийся к его торцу до диаметра, необходимого для подключения узла к трубопроводной магистрали. Конечный диаметр горловины элеваторного узла больше на один типоразмер проходного канала его входного патрубка и совпадает по размеру с канальным проходом обратки.
• В зависимости от размеров трубопроводов теплосетей, физических характеристик отопительной жидкости на их входе, промышленные предприятия выпускают стандартные элеваторные узлы 7 (8) типовых размеров, которым присваиваются номера от 1(0) до 7. Их входные патрубки имеют типоразмеры условных проходов Ду 25, 40, 50 и 80 мм. При этом соответствующие им выходной и патрубок обратки больше на один типоразмер и соответствуют цифровому ряду 32, 50, 80 и 100 мм.

Рис. 3 Конструктивное устройство элеватора

Труба ВГП – размеры, формы выпуска, особенности резьбового соединения. На нашем сайте есть отдельная статья посвященная обзору водогазопроводных труб ВГП, используемые при прокладке магистральных и внутренних систем отопления. Возможно, будет интересно.

Особенности элеваторных узлов

Элеваторные узлы лет 20 — 30 назад являлись основным видом арматуры, регулирующей давление и температурные параметры теплового носителя да входе отопительных контуров различных зданий и сооружений. В настоящее время их можно считать морально устаревшими, и они не столь популярны в силу приведенных ниже особенностей:

• Зависимость выходного напора от перепадов давления теплосети. Так как в простых элеваторных узлах нет обратной связи и каких-либо построечных регулировок, то чем выше давление на их входе, тем больше оно на выходе. В некоторых ситуациях расположенные рядом здания могут потреблять пиковое количество тепловой энергии (объем теплового носителя), что приводит к подсаживанию элеватора.
• Температура среды после элеватора напрямую связана с температурными параметрами теплоносителя, поступающего на его входной патрубок из теплосетей. Если вода на его входе не слишком горячая, то и на выходе ее температура будет пониженной, и наоборот.

Рис. 4 Номера элеваторов

• Корректное функционирование элеватора напрямую связано с качеством поступающей воды. При сильных загрязнениях узкое сопло (диаметр около 6 мм) может забиваться, что приведет к неправильной работе узла.
• Любые аварийные и критические ситуации в теплосетях оказывает непосредственное влияние на корректность функционирования элеваторного узла.
• Применение стандартного элеватора является экономически невыгодным, так как не позволяет оптимизировать энергозатраты из-за отсутствия каких-либо подстроек, связанных с температурными параметрами теплового носителя.
• Учитывая, что у элеватора отопления принцип работы основан на понижении давления, для его корректного функционирования необходим высокий напор рабочего тела на входе. Если входное давление слишком мало, выходного напора может не хватить для подачи отопительной жидкости на большие расстояния или высоты.

Рис. 5 Регулируемый узел и его особенности

• Принцип работы элеваторного узла в системе отопления и режим его функционирования несовместимы с переменным потреблением тепловой энергии. То есть если в радиаторах квартир многоэтажного дома установлены термостатические клапаны (а такие регулировки присутствуют практически во всех современных зданиях), то объемы протекающего по контуру теплоносителя будут постоянно меняться при корректировке настроек. Соответственно из обратки в смесительный узел будут поступать разные объемы жидкости, что вызовет скачки температуры и давления на выходе элеватора. Иными словами, элеватор эффективен в коммунальных домах старой постройки с чугунными радиаторами без подстроек или встроенными в панели теплообменниками.
• Ограниченный диапазон применения. Система отопления с элеваторным узлом не может функционировать в высотных зданиях, если давление на его входе невелико. Также его функционирование неэффективно при изменении графика подачи тепла на теплостанциях.
• Если используют регулируемые элеваторные узлы, то при снижении давления на входе падает напор в линии обратки, и соответственно ее температура.
• Нет возможности оптимально подобрать параметры элеваторного узла под определенный отопительный контур — все выпускаемые номера рассчитаны только на несколько типовых диаметров трубопроводов.

Рис. 6 Узлы с автоматикой регулировки

Элеваторный узел системы отопления с регулировкой

Расширить возможности обычного элеватора и сделать его более гибким позволяет применение в нем регулирующих элементов. Основной принцип работы подобных устройств заключается в изменении сечения проходного канала сопла, для чего в него вводят иглу конусной формы. Механизм ввода может быть ручным или автоматическим при помощи электроприводного механизма.

В элеваторах, регулируемых механическим методом, иглу перемещает расположенный перпендикулярно относительно ее оси зубчатый шток. Ось поворачивают рукояткой, которая лежит на диске с делениями, фиксирующими положение рычага и определенные параметры настройки.

При автоматической регулировке электропривод располагается на одной оси с иглой, обеспечивая ее возвратное или поступательные движение. При этом сам элеватор состоит из двух фрагментов — непосредственно самого узла с форсункой, и предшествующей ему камеры, в которую поступают подающий (сверху) и обратный (снизу) потоки, а внутри передвигается игла, входящая через герметично закрытый торец по центральной оси.

Рис. 7 Схема монтажа и комплектация

Оцинкованная изоляция труб ППУ и инженерных коммуникаций — характеристики, монтаж. Возможно, будет интересно почитать про оцинкованную изоляцию труб, применяемых для прокладки систем отопления и ГВС.

Элеватор в системе отопления — схема монтажа

Элеваторы обычно устанавливают в индивидуальные тепловые пункты зданий по определенной типовой схеме подключения.

При размещении прибора в обычной системе отопления схема его обвязки помимо самого смесительного узла со вставным соплом включает в себя:

Запорную арматуру. Стандартный вариант — применение четырех клиновых задвижек: в общей линии подачи перед элеватором и в обратке теплосетей (отсекают сеть), а также после смесительного узла и в обратке до подсоединительного отвода (отсекают дом).

Грязевые фильтры. Обязательно присутствие одного прибора до элеваторного узла, иногда второй устанавливают в линию обратки.

Манометры. Схема подключения может содержать около четырех (обычно три) манометров, устанавливаемых до и после фильтра (позволяют отследить степень его загрязнения), а также в общую линию обратки теплосетей до и после задвижки.

Термометры. Располагаются аналогично манометрам, часто находятся рядом с ними.

Трехходовые шаровые краны. Схема подключения может содержать около 10 трехходовых кранов, служащих для технических целей — забора воды, заполнения системы, подключения через них манометров, спуска жидкости из грязевого фильтра.

Рис. 8 Примеры исполнения тепловых элеваторных узлов

Узлы тепловые элеваторные (УТЭ)

Как видно из представленной выше схемы, установка элеватора сопровождается монтажом широкого ряда дополнительной арматуры и контрольно-измерительных приборов.

Для облегчения этой процедуры производители отопительного оборудования выпускают готовые тепловые элеваторные узлы (УТЭ), включающие в себя всю необходимую арматуру и приборы.

Насчитывается 7 модификаций типовых тепловых элеваторных узлов от УТЭ 1 до УТЭ 7, которые монтируются на едином трубном каркасе. Их условные (внутренние, номинальные) диаметры проходных каналов при подключении к теплосетям для УТЭ1 – УТЭ4 — 50 мм, а на выходе прямой подачи и обратки — 80 мм. У моделей УТЭ 6,7 данные размерные параметры соответственно равны 80 и 100 мм.

Тепловые элеваторные узлы могут иметь различную комплектацию, основными элементами которой являются:

• элеваторный узел со вставным соплом;
• четыре клиновые задвижки (две чугунные в обратке и две стальные в подаче);
• один или два грязевых фильтра;
• термометры вместе с оправками для их ставки (до 4 штук);
• минимум три манометра;
• шаровые краны (до 10 штук) и отводы для них.

Рис. 9 Параметры и схема УТЭ

Хотя элеваторные узлы в силу отсутствия связанных с температурными и напорными характеристиками теплового носителя настройками являются морально устаревшими, их применение до сих пор рационально в коммунальных домах старой постройки. Принцип работы элеваторного узла системы отопления требует для его эффективной эксплуатации стабильного давления и температуры воды в теплосетях, а также неизменного объема проходящего через него жидкостного потока.