Схема элеваторного узла отопления

Теплоноситель в системах центрального теплоснабжения проходит по тепловому пункту до того, как попасть непосредственно в секции радиаторов каждой квартиры и отдельного помещения. В таком узле вода приводится к расчетной температуре, а баланс обеспечивается благодаря тому, что правильно работает схема элеваторного узла отопления. В подвале любого многоэтажного дома, отапливаемого по центральной магистрали, можно найти такой элеватор.

Принцип работы узла

Разбираясь, что такое элеватор, стоит отметить необходимость этого комплекса для соединения с его помощью тепловых сетей и частных потребителей. Тепловой узел – это модуль, выполняющий функции насосного оборудования. Чтобы увидеть, что такое элеватор в системе отопления, необходимо опуститься в подвал практически любого многоквартирного дома. Там среди запорной арматуры и измерителей давления удастся обнаружить искомый элемент отопительной системы (схема указана на рисунке ниже).

Выясняя, элеватор, что это такое, стоит определить его функционал по выполняемым задачам. В их число входит перераспределение давления изнутри отопительной системы, при этом выдается теплоноситель с допустимой температурой. Фактически объем воды удваивается, перемещаясь по магистралям от котельной. Такой эффект достигается при наличии воды в отдельном герметизированном сосуде.

Температура теплоносителя, поступающего из котельной, обычно находится в пределах 105-150 0 С. Использовать его с данным параметром в бытовых условиях не представляется возможным по соображениям безопасности.

Нормативными документами регламентировано граничное температурное значение для теплоносителя, которое должно составлять не более 95 0 С.

Для справки. В настоящее время активно обсуждается вопрос о снижении температуры горячей воды с 60 0 С, предусмотренной СанПин, до 50 0 С, мотивируя это необходимостью экономить на ресурсах. Как отмечают эксперты, такую минимальную разницу потребитель не заметит, а для того, чтобы ежесуточно проводилась надлежащая дезинфекция воды в трубах, рекомендуется повышать ее до 70 0 С. Насколько эта инициатива рациональна и обдумана, пока рано судить. Изменения в СанПин еще не внесены.

Возвращаясь к теме элеватора системы отопления, отметим, что температуру в системе обеспечивает именно он. Благодаря данным действиям удается снизить риски:

• с чрезмерно перегретыми батареями легко получить ожег;
• радиаторы отопления не всегда способны выдерживать длительное время воздействие повышенной температуры теплоносителя под давлением;
• разводка из полимерных или металлопластиковых труб не предусматривает их применение с таким горячими теплоносителями.

Чем удобен именно этот узел

Элеваторный узел в любом многоквартирном доме

Можно услышать мнение о том, что было бы удобнее не использовать элеватор отопления с таким принципом работы, а подавать напрямую воду меньшей температуры. Однако, это мнение ошибочное, ведь придется существенно повысить диаметры магистралей для передачи более холодного теплоносителя.

ВИДЕО: Элеваторный узел магистрали ЦО

Фактически, грамотная схема теплового узла отопления позволяет подмешивать в подающий объем воды часть объема из обратки, который уже остыл. Хотя в некоторых источниках элеваторный узел системы отопления относят к устаревшему гидравлическому оборудованию, но он доказал свою эффективность в работе. Более современными приборами, используемыми вместо схемы элеваторного узла, являются следующие типы:

• пластинчатый теплообменник;
• смеситель с трехходовым клапаном.

Функционирование элеватора

Рассматривая, элеваторный узел системы отопления, что это такое и как работает, стоит отметить, что у рабочей конструкции есть сходство с водяными насосами. Однако, эксплуатация не требует передачи энергии из других систем. Свою надежность он проявляет при определенных условиях.

Снаружи базовая часть аппарата внешне схожа с гидравлическим тройником, смонтированным на обратной ветке. Однако, сквозь стандартный тройник теплоноситель безболезненно проникал бы в обратку без прохождения по радиаторам. Такое поведение являлось бы бессмысленным.

Стандартная схема элеватора

В классической схеме элеваторного узла системы отопления присутствуют следующие составные части:

• Предкамера, подающая труба, на конце которой расположено сопло определенного диаметра. В нее поступает теплоноситель из обратки.
• В выходной части вмонтирован диффузор. Он передает воду потребителям.

Сегодня встречаются узлы, где диаметр сопла регулируется электрическим приводом. Это дает возможность оптимизировать температуру теплоносителя в автоматическом режиме.

Выбор узла с электроприводом основан на том, что можно изменять коэффициент смешения теплоносителя в пределах 2-5, что невозможно в элеваторах, где диаметр сопла не регулируется. Таким образом система с регулируемым соплом позволяет значительно экономить на отоплении, что возможно в домах, где установлены центральные счетчики.

Как работает схема теплового узла

В целом принцип работы можно описать таким образом:

• вода перемещается по магистрали от котельной к входу в сопло;
• во время прохода по небольшому диаметру существенно повышается скорость рабочего теплоносителя;
• формируется район с небольшим разряжением;
• за счет образовавшегося вакуума вода подсасывается из обратки;
• турбулентные потоки однородной массой отправляются к выходу сквозь диффузор.

Более подробно можно все рассмотреть на рабочей схеме.

Для эффективной работы системы, в которой задействована схема элеваторного узла системы отопления, нужно обеспечить величину по значениям давления между подачей и обраткой больше, чем значение расчетного гидросопротивления.

Недостатки системы

Кроме позитивных качеств, тепловой узел или схема теплового узла имеют определенный недостаток. Он заключаются в следующем. Элеватор системы отопления не имеет возможности проводить регулировку выходной температурной смеси. В такой ситуации понадобится замерить разогретый теплоноситель из магистрали или от обратного трубопровода. Понижать температуру удастся лишь при изменении габаритов сопла, что конструкционно не получается сделать.

В некоторых случаях спасают элеваторы, имеющие электропривод. В их конструкцию входит механический привод. Данный узел приводится в действие с помощью электрического привода. Таким способом удается варьировать в диаметре сопла. Базовым элементом такой конструкции является дроссельная иголка, имеющая конусный вид. Она входит в отверстие по внутреннему диаметру конструкции. Перемещаясь на определенное расстояние, ей удается корректировать температуру смеси именно за счет изменения диаметра сопло.

На валу бывает смонтирован как привод ручной в виде рукоятки, так и запускаемый дистанционно электроприводной движок.

За счет таких модернизированных решений котельная в подвале не претерпевает значительных дорогостоящих переоборудований. Достаточно смонтировать регулятор, чтобы получить современный тепловой узел.

Неисправности

В большинстве случаев поломки вызваны следующими факторами:

• засорение оборудования;
• постепенное увеличение диаметра сопло в процессе эксплуатации, в результате чего температуру теплоносителя сложнее контролировать;
• забитые грязевики;
• поломка арматуры;
• выход из строя регуляторов и т.д.

Определить поломку этого устройства несложно, она сразу сказывается на температуре теплоносителя и на ее резком перепаде. При незначительных отклонениях от нормы, скорее всего, речь идет о засорении или небольшом увеличении диаметра сопло. Если перепад очень значительный (более 5 градусов), тогда уже нужно проводить диагностику и вызывать специалиста для ремонта.

Диаметр сопло увеличивается либо в процессе коррозии при контакте с водой, либо в результате непроизвольного сверления. И то, и другое в итоге приводит к разбалансировке системы и должно быть устранено незамедлительно.

Нужно знать, что современные модернизированные системы могут эксплуатироваться с узлами учета потребления электроэнергии. При отсутствии данного устройства в цепи отопления тяжело добиться экономичного эффекта. Установка же счетчиков тепла и горячей воды позволяет существенно снижать коммунальные платежки.

ВИДЕО: Принцип работы узла

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.