Что такое элеватор отопления

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:

• 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:

• 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.

Элеватор отопления принцип работы

Для чего нужны элеваторы в системе отопления?

Виды элеваторов отопления

Как ни странно, но об элеваторах отопления знают даже не все сантехники, обслуживающие многоэтажные дома. В лучшем случае, они имеют представление о том, что этот прибор устанавливается в системе. Но как он устроен и какую функцию выполняет, известно далеко не всем, не говоря уже о простых людях.

Поэтому давайте ликвидируем подобный пробел в знаниях об отопительных системах и разберем это устройство подробнее.

Что такое элеватор?

Если говорить простым языком, то элеватор — это специальное устройство, относящееся к отопительному оборудованию и выполняющее функцию инжекционного или водоструйного насоса. Ни больше, ни меньше.

Его основная задача — повысить давление внутри отопительной системы. То есть, увеличить прокачку теплоносителя по сети, что приведет к росту его объема. Чтобы было понятнее, приведем простой пример. Из подающего водопровода забирается 5-6 кубометров воды в качестве теплоносителя, а в систему, где расположены квартиры дома, попадает 12-13 кубометров.

Как такое возможно? И за счет чего происходит увеличение объема теплоносителя? Данный феномен основан на некоторых законах физики. Начнем с того, что если в системе отопления установлен элеватор, значит, эта система подключена к центральным сетям отопления, по которым горячая вода движется под давлением из большой котельной или ТЭЦ.

Так вот температура воды внутри трубопровода, особенно в сильные холода, достигает +150 С. Но разве это может быть? Ведь температура кипения воды +100 С. Вот тут-то и вступает в силу один из законов физики. При такой температуре вода закипает, если она находится в открытой емкости, где отсутствует какое-либо давление. Но в трубопроводе вода движется под давлением, которое создается работой подающих насосов. Поэтому она и не закипает.

Идем дальше. Температура +150 С считается очень высокой. Подавать такую горячую воду в систему отопления квартир нельзя, потому что:

• Во-первых, чугун не любит больших перепадов температур. И если в квартирах установлены чугунные радиаторы, они могут выйти из строя. Хорошо, если они просто дадут течь. Но их может разорвать, поскольку под действием высоких температур чугун становится хрупким, как стекло.
• Во-вторых, при такой температуре металлических элементов отопления не составит большого труда получить ожог.
• В-третьих, для обвязки отопительных приборов сейчас часто используют пластиковые трубы. А максимально, что они смогут выдержать, это температура +90 С (к тому же при таких цифрах производители гарантируют 1 год эксплуатации). Значит, они просто расплавятся.

Поэтому теплоноситель необходимо остудить. Вот здесь и потребуется элеватор.

Для чего служит элеваторный узел

Схема присоединения элеваторного узла

Вот мы и подошли к вопросу о том, для чего нужны элеваторы в системе отопления?

Эти приборы предназначены для того, чтобы понизить температуру подводимой воды до необходимой. И уже охлажденная она подается в систему отопления квартир. То есть, в элеваторе происходит охлаждение теплоносителя. Каким образом?

Все достаточно просто. Это устройство состоит из камеры, где происходит смешение горячей перегретой воды и воды, поступающей из обратного контура отопительной системы. То есть, смешиваются теплоноситель из котельной с теплоносителем из обратки этого же дома. Так можно, не забирая много горячей воды, получить нужный объем теплоносителя необходимой температуры.

Теряем ли мы температуру? Да, теряем, и здесь нельзя отрицать очевидное. Но теплоноситель подается через сопло, которое намного меньше диаметра трубы, поставляющей в дом горячую воду. Скорость в этом сопле настолько большая за счет давления внутри трубопровода, что теплоноситель очень быстро распределяется по всем стоякам. Поэтому независимо от того, где расположена квартира, близко или далеко от распределительного узла, температура в отопительных приборах будет одинаковой. Равномерное распределение, таким образом, обеспечивается на все 100%.

А знаете, что иногда делают сантехники-всезнайки? Они убирают сопло и устанавливают металлические заслонки, тем самым стараясь регулировать вручную скорость подачи теплоносителя. Хорошо, если устанавливают. А в некоторых домах заслонки вообще отсутствуют, и тогда начинаются проблемы.

В квартирах, расположенных ближе к элеваторному узлу, будет климат Африки. Здесь даже в самые лютые морозы всегда открыты форточки. А в дальних квартирах, особенно угловых, люди ходят в валенках и включают электрические отопительные приборы или газовую плитку. Они ругают все на свете, не подозревая, что в этом виноваты компании, обслуживающие их дом. Вот вам результат незнания и простой некомпетентности.

Как же работает элеватор?

Принцип работы элеватора

Принцип работы элеватора

Элеваторный узел представляет собой достаточно объемную емкость, чем-то похожую на горшок. Но это не сам элеватор, хотя его так и называют. Это целый узел, в состав которого также входят:

• Грязеуловители — ведь вода из трубы поступает не совсем чистая.
• Сетчато-магнитные фильтры — узел должен обеспечить определенную чистоту теплоносителя, чтобы не забивались батареи и трубы.

Очистившись, горячая вода поступает через сопло в камеру смешения. Здесь она движется с большой скоростью, в результате чего подсасывается вода из обратного контура, который присоединен к камере смешения сбоку. Процесс подсасывания, или инжекции, происходит самопроизвольно. Теперь понятно, что изменяя диаметр сопла, можно регулировать и объем подаваемого теплоносителя, и его температуру на выходе из элеватора.

Как вы понимаете, для системы отопления элеватор — это насос и смеситель одновременно. И что важно — никакой электроэнергии.

Есть еще один момент, на который специалисты обращают внимание — это соотношение напора внутри подающего трубопровода и сопротивление элеватора. Этот показатель должен быть равен 7:1. Только такое соотношение обеспечивает эффективность работы всей системы.

Но это еще не все, что касается эффективности. Обратите внимание на тот факт, что давление внутри системы — а это подающий контур и обратный — должно быть одинаковым. Допустимо, если в обратке оно будет немного меньше. Но если разница существенна, например, в подающем трубопроводе 5,0 кгс/см2, а в обратке ниже 4,3 кгс/см2, это означает, что трубопроводная система и отопительные приборы забиты грязью.

Схема включения регулируемого элеватора водоструйного типа

Возможна и другая причина — при проведении капитального ремонта были изменены диаметры труб в меньшую сторону. То есть, подрядчик таким образом сэкономил.

Можно ли регулировать температуру теплоносителя? Можно, и для этого лучше использовать регулируемый элеватор водоструйного типа.

В конструкции такого прибора установлено сопло, диаметр которого можно изменять. Иногда диапазон регулировки, и это относится больше к зарубежным аналогам, достаточно большой, что не так уж и необходимо. Отечественные элеваторы имеют сдвиг диапазона меньше, но, как показала практика, этого достаточно на все случаи жизни.

Правда, регулируемые элеваторы редко устанавливают в жилых зданиях. Намного эффективнее их монтаж в общественных или производственных помещениях. С их помощью можно сэкономить расходы на отопление до 25% только за счет того, что они позволяют снижать температуру в ночное время, а также в выходные и праздничные дни.

Элеваторный узел отопления — что это такое и как работает

Элеваторный узел отопления

Сегодня невозможно представить свою жизнь без отопления. Еще в прошлом столетии самым популярным было печное.

В наше время его используют не многие. Самым главным недостатком печного отопления является холодный пол. Весь воздух поднимается вверх, и, таким образом, пол не обогревается.

Технический прогресс продвинулся далеко вперед. И теперь самым выгодным и популярным является система водяного отопления. Безусловно, для обеспечения комфорта в доме, тепло имеет огромное значение.

В не зависимости от того квартира это, или частный дом. Однако нужно помнить, что вид обогрева зависит именно от типа и категории жилища. В частных домах устанавливают индивидуальное отопление.

Но большинство жителей квартир все еще пользуются услугами централизованной отопительной системы, которая требует не меньшего внимания.

Элеваторный узел является одним из главных составляющих системы. Однако не многие знают о том, какие функции он выполняет. Давайте рассмотрим его функциональное предназначение.

Что это такое и для чего используется

Рабочее устройство в подвале

Самый простой способ узнать о том, что же такое элеваторный узел — побывать в подвале обычного многоэтажного дома.

Среди множества деталей отопительной системы будет несложно отыскать этот важный компонент.

Рассмотрим простую схему. Каким образом в дом поступает тепло? Существует два трубопровода: подающий и обратный. По первому осуществляется подводка горячей воды к дому. С помощью второго в котельную попадает уже холодная вода из системы.

Тепловая камера осуществляет подачу горячей воды в подвальное помещение дома. Обратите внимание на то, что на входе необходимо установить запорную арматуру.

Это может быть простая задвижка, или же шаровые стальные краны. Температура теплоносителя определяет то, как он будет работать дальше. Различают три основных уровня тепла:

Если температура теплоносителя не выше 95° С, то остается только распределить тепло по всей отопительной системе. Здесь пригодиться коллектор с балансировочными кранами.

Однако все становится не так просто, если температура теплоносителя выходит за пределы норма 95° С. Такую воду нельзя запускать в отопительную конструкцию, поэтому нагрев нужно делать меньшим. Именно в этом и заключается важная функция элеваторного узла.

Принцип и схема работы

Схема и принцип работы

Элеватор способствует охлаждению перегретой воды до температуры, соответствующей норме.

Затем теплоноситель подает ее в отопительную систему жилых помещений. В тот момент, когда горячая вода в элеваторе из подающего теплопровода смешивается с охлажденной из обратного трубопровода, и происходит охлаждение.

Схема размещения элеватора позволяет более детально ознакомиться с его функциональными возможностями. Не сложно понять, что именно эта деталь отопительной системы обеспечивает эффективность ее работы.

Он работает одновременно как 2 устройства:

• Циркуляционный насос
• Смеситель

Конструкция элеватора довольно простая, но эффективная. Отличается приемлемой ценой. Для ее работы не нужно подключать электрический ток. Однако имеются и некоторые недостатки, на которые необходимо обращать внимание:

• Давление в трубопроводах прямой и обратной передачи необходимо поддерживать в пределах 0,8-2 Бар;
• Выходная температура не поддается регулировке;
• Каждый элемент элеватора нужно точно рассчитывать.

Можно с уверенностью сказать, что устройства получили широкое применение в коммунальной отопительной системе.

Принципиальная схема элеватора

На эффективность их работы не влияют колебания теплового и гидравлического режима в тепловых сетях. Кроме того, устройства не требуют постоянного наблюдения. Выбрав правильный диаметр сопла, осуществляется вся регулировка.

Основные элементы элеватора

Основные элементы узла

Основными составляющими устройства являются:

• Струйный элеватор
• Сопло
• Камера разрежения

Элеваторный узел отопления состоит из запорной арматуры, контрольных термометров, манометров. Его еще называют «обвязкой элеватора».

Новые технические идеи и изобретения стремительно внедряются в нашу жизнь. Теплофикация не является исключением.

На смену привычным элеваторным узлам приходят устройства, которые осуществляют регулировку теплоносителя в автоматическом режиме.

Их стоимость значительно выше, но, в то же время, эти устройства более экономны и энергомичны. Кроме того, для их работы обязательно требуется электропитание. Иногда необходима его большая мощность. Надежность с одной стороны и технический прогресс — с другой.

Что в итоге окажется важнее, узнаем со временем.

Что такое элеватор отопления и как он работает?

Элеватором отопления называют струйный насос, используемый в отопительных системах многоквартирных домов с централизованной подачей тепла.

Применение элеватора отопления позволяет решить одновременно несколько задач:

• оптимизировать процесс потребления тепловой энергии, поступающей от котельной
• обеспечить безопасный режим работы системы отопления, снизив температуру теплоносителя в подающем трубопроводе до безопасного уровня (95С и ниже)
• равномерно распределить тепло по всему многоквартирному дому

Решение перечисленных задач требуется только в случаях централизованной подачи тепла в жилые дома и строения. В частных домах и небольших отопительных системах, в которых температура нагрева воды позволяет подавать теплоноситель напрямую в радиаторы, струйные насосы не используются.

Основные особенности систем центрального отопления

Тепло от котельной потребителям передается с помощью нагретого теплоносителя, движущегося по трубопроводу от котлов к тепловым пунктам жилых домов. Как правило, домов много, а котельная одна, к тому же в большинстве случаев, расположенная на расстоянии нескольких километров или сотен метров от потребителя.

При одном и том же объеме теплоносителя, количество тепла, поступающее в дома, прямо пропорционально температуре его нагрева: чем она выше, тем больше тепла передано потребителям. При минусовой температуре воздуха теплоноситель может быть нагрет до 130-150 градусов Цельсия.

Для предотвращения процесса парообразования теплоноситель в системе отопления находится под давлением.

Чем больше число потребителей, тем больший объем теплоносителя необходимо нагревать и перекачивать. При этом энергетики должны не просто подать тепло в дома, но и обеспечить его безопасное потребление, что возможно только при температуре воды в радиаторах 60-70С. При более сильном нагреве приборов отопления контакт с их поверхностью может вызвать ожог.

Возникает ситуация, при которой со стороны котельной в дома под высоким давлением подается теплоноситель с температурой 130-150 С, а в квартиры поступает вода с температурой не выше предельно допустимого значения (для жилых домов 70-80С, для детских учреждений и больниц не выше 55-60С). Именно для решения этой задачи в подавляющем большинстве случаев в нашей стране используют элеватор отопления (он же струйный насос)

Как работает элеватор отопления?

Элеватор отопления состоит из корпуса сопла, сопла и смесительного тройника. Принцип действия элеватора отопления предельно прост: теплоноситель, движущийся от котельной под высоким давлением, подается в сопло, выходной диаметр которого меньше входного диаметра трубы. Сужение диаметра приводит к увеличению скорости движения жидкости и возрастанию ее кинетической энергии.

Затем жидкость с высокой скоростью поступает в смесительную камеру, размер которой намного больше выходного диаметра сопла, что приводит к резкому падению давления до уровня ниже атмосферного давления. Создается разрежение, за счет которого происходит подсос жидкости из обратного трубопровода, подведенного к камере смешения.

В результате нагретый теплоноситель «захватывает» часть обратной воды, движущейся к котлу, и увлекает ее в следующую камеру, где обе жидкости смешиваются, обмениваясь энергией, а затем поступают в подающий трубопровод отопительной системы дома, продолжая свое движение к отопительным приборам.

За счет смешения холодной обратной воды и горячего теплоносителя из подающего трубопровода удается получить нужную температуру теплоносителя и обеспечить его циркуляцию без использования дополнительных циркуляционных насосов .

При этом в систему отопления дома поступает весь теплоноситель от котельной и часть обратной уже остывшей воды, а ее оставшаяся часть, не «захваченная» элеватором, продолжает движение по обратному трубопроводу и движется к котельной, откуда, после нагрева, вновь повторяет движение к потребителю.

В результате удается уменьшить количество циркулирующей воды в теплотрассе между котельной и потребителями, что позволяет повысить эффективность всей отопительной системы в целом.

Преимущества и недостатки элеватора отопления

Конструкция элеватора отопления проста, а его стоимость невелика. Для его работы не нужно подключение к электрической сети – элеватор отопления энергонезависимое устройство. Оценивают эффективность работы элеватора по коэффициенту подсоса или безразмерному расходу среды. Как правило, КПД элеватора невелик и составляет в среднем 30%. но, несмотря на это отказываться от их применения преждевременно.

Недостатком струйного насоса в системе отопления считают отсутствие возможности управления температурой теплоносителя, но для решения этой проблемы можно использовать элеваторы с регулируемым диаметром сопла, что позволяет управлять скоростью движения потока, менять уровень разрежения в камере смешения и, следовательно, контролировать температуру воды.

Для изменения диаметра сопла в конструкцию элеватора включают электрический привод, а также датчик температуры и устройство автоматического контроля.

Элеваторный узел

Элеваторы отопления устанавливаются в составе элеваторного узла, включающего дополнительное оборудование:

• запорную арматуру
• манометры
• термометры
• фильтры (уловители грязи)

Схемы обвязки элеваторов являются частью проекта системы отопления и выполняются в соответствии с ним. Никакие самостоятельные действия посторонних лиц при этом недопустимы.

К сожалению, внешний вид элеватора, представляющий собой сужение трубопровода, часто вызывает недоумение не только у случайных граждан, но и у неграмотных сотрудников ЖЭУ.

Нередки случаи попыток «все исправить» и демонтировать элеватор или изменить его конструкцию (например, рассверлив сопло).

Результатом подобных действий бывает нарушение работы отопительной системы, при котором отопительные приборы, расположенные вначале системы перегреты, а последние радиаторы едва теплые.