что такое элеватор в системе отопления частного дома
Зачем нужен этот необычный агрегат? Назначение и принцип работы элеватора в системе отопления
Элеваторный узел выполняет несколько функций, обеспечивая потребителей теплом.
С его помощью теплоноситель распределяется в равной степени между всеми, независимо от удаленности.
Несмотря на то что есть более современные модели, классическая модель устройства до сих пор монтируется в домах.
Зачем нужен элеватор: основное назначение прибора
Первоначальные параметры теплоносителя, на выходе из ТЭЦ или котельной: 105—150 °C, давление 6—10 Бар. Такие высокие показатели необходимы для:
Когда жидкость по трубам подходит к потребителю, она не сразу попадает в радиаторы отопления. Её показатели для внутридомовой сети слишком высоки и опасны. Их необходимо понизить.
Температуру воды необходимо уменьшить до 95 °C, давление снизить. Этого требует СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование».
В этом и заключается основное назначение элеватора. Это устройство, которое приводит параметры теплоносителя к норме. Происходит это путём подмешивания остывшей воды из обратного контура отопления к горячей. Кроме того, он является водяным насосом.
Функции элеватора
Элеватор — энергонезависимое устройство. Подключения к электросети не требуется.
Принцип работы в системе отопления
Теловой узел дома расположен, чаще всего, в подвале. Элеватор в этом узле установлен между трубами подачи и обратным контуром. Он соединяет их.
Материал, из которого делают смесительный узел — чугун или сталь. Состоит из 3 фланцев. Принцип работы устройства основан на законах физики. Вода в узле проходит этапы:
Фото 1. Схема устройства элеваторного узла. Стрелками указаны составные части конструкции элеватора.
Главное условие нормальной работы узла — перепад давлений между входной магистралью и обратным контуром.
Внимание! Для бесперебойной работы элеватора нужно установить обвязку, куда входят: грязевые фильтры, манометры на входе и выходе, термодатчики и ремонтные задвижки.
Полезное видео
Посмотрите видео, в котором рассказывается, зачем нужен элеватор в системе отопления.
Плюсы и минусы элеваторного узла
Преимущества элеватора:
Эти плюсы позволяют использовать элеваторные узлы в большинстве домов нашей страны уже очень долгое время.
Недостатки:
Выпускаются модели элеватора, в которых можно автоматически регулировать сечение сопла. Они требуют подключения к электричеству. С помощью такой регулировки меняют температуру и расход теплоносителя. Но теряется одно из основных преимуществ: энергонезависимость.
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:
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:
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:
В свою очередь, приведенный расход вычисляется таким образом:
Чтобы подобрать элеваторный узел системы отопления по размеру сопла, надо его рассчитать по формуле:
Первые 2 параметра уже известны, остается только отыскать значение коэффициента смешивания:
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.
Как работает элеваторный узел в схеме централизованного теплоснабжения
Элеваторные узлы применяются в тепловых пунктах многоквартирных домов с середины прошлого века, отдельные экземпляры продолжают успешно работать до сих пор. Жильцы не торопятся менять морально устаревшие элементы на новую арматуру, оборудованную современной автоматикой, причем это нежелание вполне обосновано. Для прояснения сути вопроса предлагаем разобраться, что такое элеватор, его устройство и основные функции в системе отопления.
Назначение и функции узла
Вода в сетях централизованного теплоснабжения достигает температуры 150 °С и движется по наружным магистралям под давлением 6—10 Бар. Зачем поддерживаются столь высокие параметры теплоносителя:
Справка. Теплоноситель в трубах не обращается в пар, поскольку находится под давлением, удерживающим воду в жидком агрегатном состоянии.
Согласно действующим нормативным документам, температура теплоносителя, подаваемого в систему водяного отопления жилого либо административного здания, не должна превышать 95 °С. Да и напор 8—10 атмосфер слишком велик для внутридомовой теплосети. Значит, указанные параметры воды нужно подкорректировать в меньшую сторону.
Элеватор — это энергонезависимое устройство, понижающее давление и температуру входящего теплоносителя путем подмешивания охлажденной воды, поступающей из системы отопления. Показанный выше на фото элемент входит в состав схемы теплового узла, устанавливается между подающим и обратным трубопроводом.
Третья функция элеватора – обеспечить циркуляцию воды в домовом контуре (как правило, однотрубной системы). Вот почему данный элемент представляет интерес – при внешней простоте он совмещает 3 устройства – регулятор давления, смесительный узел и водоструйный циркуляционный насос.
Элеваторный элемент со сменным соплом
Принцип работы элеватора
Внешне конструкция напоминает большой тройник из металлических труб с присоединительными фланцами на концах. Как устроен элеватор внутри:
Примечание. В классическом исполнении элеватор не требует подключения к домовой электросети. Обновленный вариант изделия с регулируемым соплом и электроприводом присоединяется к внешнему источнику питания.
Стальной элеваторный узел подключается левым патрубком к подающей магистрали централизованной тепловой сети, нижним – к обратному трубопроводу. С обеих сторон элемента ставятся отсекающие задвижки, плюс сетчатый фильтр – отстойник (иначе – грязевик) на подаче. Традиционная схема теплового пункта с элеватором также включает манометры, термометры (на обеих линиях) и прибор учета потребленной энергии.
Теперь рассмотрим, как работает элеваторная перемычка:
Уточнение. Стоит отметить, что элеваторный узел также использует в работе принцип инжекции – смешивание двух струй с одновременной передачей энергии. Напор результирующего потока становится меньше, чем первоначального, но больше подсасываемого из обратки. Более понятно процесс показан на видео:
Главное условие нормальной работы элеватора – достаточный перепад давлений между магистральной подачей и обратной линией. Указанной разницы должно хватить на преодоление гидравлического сопротивления домового отопления и самого инжектора. Обратите внимание: вертикальная перемычка врезается в обратку под углом 45° для лучшего разделения потоков.
На подаче из теплосети давление самое высокое, при выходе из диффузора – среднее, в обратной магистрали — наиболее низкое. То же самое в элеваторе происходит с температурой воды
Технические характеристики стандартных изделий
Линейка элеваторов заводского изготовления состоит из 7 типоразмеров, каждому присвоен номер. При подборе учитывается 2 основных параметра – диаметр горловины (камеры смешения) и рабочего сопла. Последнее представляет собой съемный конус, который при необходимости меняется.
Размеры составных элементов изделия смотрите ниже в таблице
Замена сопла производится в двух случаях:
Номера стандартных элеваторов и основные размеры приведены в таблице (сопоставляйте с обозначениями на чертеже).
Обратите внимание: в технических характеристиках не указывается проходное сечение сопла, поскольку этот диаметр рассчитывается отдельно. Чтобы подобрать номер готового элеваторного тройника под конкретную отопительную систему, необходимо также вычислить потребный размер смесительно-инжекционной камеры.
Расчет и подбор элеватора по номеру
Сразу уточним порядок действий: первым делом рассчитывается диаметр смешивающей камеры и выбирается подходящий номер элеватора, затем определяется размер рабочего сопла. Диаметр инжекционной камеры (в сантиметрах) вычисляется по формуле:
Участвующий в формуле показатель Gпр – это реальный расход теплоносителя в системе многоквартирного дома с учетом ее гидравлического сопротивления. Величина рассчитывается так:
Справка. Чтобы вставить в формулу непонятные килокалории, нужно знакомые ватты умножить на коэффициент 0.86. Метры водного столба преобразуются в более распространенные единицы: 10.2 м вод. ст. = 1 Бар.
Пример подбора номера элеватора. Мы выяснили, что реальный расход Gпр составит 10 тонн смешанной воды за 1 час. Тогда диаметр смесительной камеры равен 0.874 √10 = 2.76 см. Логично взять смеситель №4 с камерой 30 мм.
Теперь выясняем диаметр узкой части сопла (в миллиметрах) по следующей формуле:
Хотя внешне формула кажется громоздкой, но в действительности расчеты не слишком сложные. Остается неизвестным один параметр – коэффициент инжекции, вычисляемый так:
Все обозначения из данной формулы мы расшифровали, кроме параметра Т1 – температуры горячей воды на входе в элеватор. Если предположить, что ее величина составляет 150 градусов, а температура подачи и обратки 90 и 70 °С соответственно, искомый размер Dc выйдет 8.5 мм (при расходе 10 т/ч воды).
Когда известна величина напора Нр на входе в элеватор со стороны централи, можно воспользоваться альтернативной формулой определения диаметра:
Замечание. Результат вычисления по последней формуле выражается в сантиметрах.
В заключение о недостатках элеваторных смесителей
Положительные моменты использования элеваторов в домовых теплопунктах мы выяснили ранее – энергонезависимость, простота, надежность в работе и долговечность. Теперь о недостатках:
Уточнение. Существуют усовершенствованные модели элеваторов с регулируемым проходным сечением. Внутри предкамеры установлен конус, перемещаемый шестеренчатой передачей, привод – ручной либо электрический. Правда, теряется главное преимущество узла – независимость от электроэнергии.
Домовые однотрубные системы, действующие совместно с элеваторами, довольно сложно запускать в работу. Нужно сначала выдавить воздух из обратного стояка, затем из подающего, постепенно открывая магистральную задвижку. Подробнее об инжекционных узлах и способе запуска расскажет мастер – сантехник в видеосюжете:
7 Replies to “Как работает элеваторный узел в схеме централизованного теплоснабжения”
Всё очень понятно изложено. Парочка вопросов только:
1. Каким образом в системе водоснабжения многоквартирного дома происходит разделение на отопительную систему и систему горячего водоснабжения ту, что из крана течет?
2. Существуют ли нормы и правила подачи горячей воды в полотенцесушители (ПС) — от чего зависит их температура? От отопления или разборной горячей воды?
Все перемешали, ГВС и отопление. Проснитесь, Господа, в каком веке живете, а МКД построен в 1975 г. Входит в нее 4 трубопровода: ХВС, ГВС, прямая и обратка отоп. воды. Где тут подогрев. Какой- то детский лепет. На вид не скажешь,что дилетанты. Сравните составы ГВС и отоп воды. Если все вас устраивает, можете попробовать на вкус.. Успехов.
Уважаемый Марат, окститесь. В статье рассказывается о принципе работы элеваторного узла отопления, ни слова о горячем водоснабжении. Попробуйте перечитать более внимательно 🙂
Если же Вы писали свой глубокомысленный ответ для предыдущего комментария, то советую почитать матчасть. Вы видите только 4 входящих трубы и не очень понимаете, откуда берется вода для горячего водоснабжения.
Отличная статья. Грамотные ответы на вопросы. Господину Марату — в школу, желательно с самого начала.
Привратник на пути горячей воды: функция и принцип работы элеваторного узла системы отопления
Давайте сперва разберемся с функционированием центральных теплосетей. Источником тепловой энергии в сетях являются котельные или ТЭЦ, где вода разогревается до нужной температуры.
После подогрева теплоноситель передается потребителю через трубы (потом этот же теплоноситель возвращается обратно в котельную или ТЭЦ по другим трубам).
Поэтому в каждом доме придется установить специальную инженерную систему, которая будет охлаждать теплоноситель до нужной температуры. Функцию охлаждения теплоносителя и выполняет элеваторный узел.
Центральный элеваторный узел с камерой смешения: что это такое
Элеваторный узел устанавливается на пункте теплового распределения (в случае многоэтажных домов этот пункт находится в подвале).
Внешне устройство имеет вид Т-образной железной трубы, которая оснащена тремя фланцами. Дополнительно оно может оснащаться различными датчиками тепла и давления (так называемой «обмоткой»).
Внутри элеватор состоит из сужающейся камеры для создания зоны разряжения, камеры смешивания, камеры-перемычки для подачи холодной воды и камеры-диффузора. Агрегат устанавливается непосредственно на магистраль подачи, а вертикальная перемычка прикрепляется к обратной магистрали.
Принцип работы элеваторного узла следующий:
Преимущества и недостатки элеватора
Элеваторный узел системы отопления обладает как преимуществами, так и недостатками. Начнем с преимуществ:
Однако у элеваторных узлов есть и недостатки:
Важно! Элеватор очень чувствителен к загрязнению.
Типы устройств
В зависимости от возможности контролировать температуру воды на выходе различают несколько типов устройств.
Без механизма контроля температуры воды на выходе
Такие элеваторы позволяют уменьшить температуру перегретой воды на фиксированную процентную величину, а возможность контроля температуры на выходе отсутствует. Такие элеваторы сегодня встречаются довольно редко, поскольку существуют недорогие устройства с механизмом контроля.
С механическим контролем
Такие агрегаты оборудованы толстой конусовидной иглой, которая расположена в камере подачи перегретой воды. Эта игла связана со специальным регулировочным валом, который позволяет изменить расположение иглы внутри камеры.
Фото 1. Элеватор с механическим контролем соотношения между горячей и холодной водой в камере разряжения.
При вращении вала игла перемещается в области сопла, что приводит к увеличению или уменьшению зазора между камерой перегретой воды и камерой разряжения. Благодаря этому осуществляется контроль соотношения между перегретой и холодной водой в камере разряжения, что позволяет уменьшить или увеличить температуру смеси. Вращением вала для контроля температуры должен заниматься человек.
С автоматическим блоком управления системой отопления
Такие устройства отличаются от вариантов с механическим контролем температуры тем, что дополнительно оборудованы электронным блоком и сервоприводом.
Фото 2. Таймер с конроллером электронного управления элеватором центрального отопления. Автоматизирует контроль температуры воды.
Все показания с температурных датчиков поступают на электронную плату контроля температуры воды; в случае необходимости запускается сервопривод, который перемещает иглу, что приводит к изменению температуры воды.
Важно! Использование этих устройств позволяет полностью автоматизировать контроль температуры воды, а человек нужен лишь для того, чтобы задать параметры функционирования системы.
Проблемы при подключении к радиаторам
В норме элеватор должен работать достаточно тихо. Появление шума обычно вызывается избыточным уровнем давления на входе устройства, растрескиванием или коррозией сопла, засорением элеватора, перекосом сопла и так далее.
Методы решения этой проблемы могут быть различными:
Несоответствие температуры
Внимание! При покупке желательно отдать свое предпочтение элеваторам с регуляцией. Даже если окажется, что реальное положение вещей не соответствует ожидаемым расчетам, вы можете отрегулировать температуру и установить нужную температуру на выходе опытным путем.
Неправильный учет и расход воды
Чаще всего эта проблема возникает из-за растрескивания и коррозии сопла, очень серьезном засорении элеватора, в таком случае также появляется шум.
Датчики давления на входе и выходе показывают разницу более 2 Ба, а также в случае неисправности регулятора давления на каком-либо участке трубы.
Эта проблема решается ремонтом или заменой поврежденных деталей и чисткой засоренного элеватора.
Неисправные элементы конструкции
Засоры
Также очень часто неправильная работа элеватора наблюдается при засорении. Мусором могут быть частички земли и песка, частицы ржавчины, кусочки прокладки и так далее.
Дело в том, что весь мусор может прилипать к соплу в камере перегретой воды.
В таком случае прилипшие частички мусора сузят диаметр сопла, что со временем приведет к появлению массы проблем (перепады давления, неправильный расход воды, шум, несоответствие температуры и так далее).
Засорение может возникнуть от недостаточного уровня герметичности прибора, а также из-за коррозии труб, попадания в трубы мусора и так далее.
Решение проблемы будет таким:
Полезное видео
В видео рассказывается о том, по какому принципу работает элеваторный узел отопления.
Ремонт и устранение неисправностей
Ремонт элеватора требует полного отключения центральных магистралей теплоснабжения.
Важно! Ремонт и устранение замечаний происходит в летнее время до начала отопительного сезона.
Также рекомендуется регулярно проводить профилактический осмотр оборудования, чтобы быстро выявить появившиеся проблемы. Ремонтом оснащения должен заниматься опытный мастер, который сможет определить причину неисправности, разобрать прибор, поменять поврежденные детали, установить новый элеватор и так далее.