Обеспечить в квартирах многоэтажных домов оптимальную температуру в зимнее время можно только путем подачи в радиаторы горячего теплоносителя. Нагрев воды до рабочих показателей осуществляется с помощью специального теплового узла – элеватора, установленного в подвальном помещении дома или в котельной. О том, что это за приспособление и как оно функционирует, расскажем далее в статье.
Как работает элеваторный узел
Прежде чем разбираться с устройством элеваторного узла, отметим, что данный механизм предназначен для соединения конечных потребителей тепла с тепловыми сетями. По конструкции тепловой элеваторный узел представляет собой своего рода насос, который входит в систему отопления наряду с запорными элементами и измерителями давления.
Элеваторный узел отопления выполняет несколько функций. В первую очередь, он перераспределяет давление внутри системы отопления, чтобы вода конечным потребителям в радиаторы поставлялась с заданной температурой. При прохождении по трубопроводам от котельной до квартир, количество теплоносителя в контуре возрастает практически вдвое. Это возможно только, если есть запас воды в отдельном герметичном сосуде.
Как правило, из котельной подается теплоноситель, температура которого достигает 105-150 ℃. Такие высокие показатели недопустимы для бытовых целей с точки зрения безопасности. Максимальная температура воды в контуре согласно нормативным документам не может превышать 95 ℃.
Примечательно, что в СанПин в настоящее время установлен норматив температуры теплоносителя в пределах 60 ℃. Однако с целью экономии ресурсов активно обсуждают предложение снизить этот норматив до 50 ℃. Согласно экспертному заключению разница не будет ощутима для потребителя, а в целях дезинфекции теплоносителя ее каждые сутки нужно будет прогревать до 70 ℃. Тем не менее, данные изменения в СанПин еще не приняты, поскольку нет однозначного мнения насчет рациональности и эффективности такого решения.
Схема элеваторного узла отопления позволяет привести температуру теплоносителя в системе до нормативных показателей.
Этот узел позволяет избежать следующих последствий:
- слишком горячие батареи при неосторожном обращении могут привести к ожогам кожных покровов;
- не все отопительные трубы рассчитаны на длительное воздействие высокой температуры под давлением – такие экстремальные условия могут привести к преждевременному их выходу из строя;
- если разводка выполнена из металлопластиковых или полипропиленовых труб, она не рассчитана на циркуляцию горячего теплоносителя.
Преимущества элеватора
Некоторые пользователи утверждают, что схема элеватора является нерациональный, и намного проще было бы подавать потребителям теплоноситель меньшей температуры. В действительности же такой подход предусматривает увеличение диаметра магистральных трубопроводов для подачи более холодной воды, что приводит к дополнительным расходам.
Выходит, что качественная схема теплового отопительного узла дает возможность смешивать с подающим объемом воды долю воды из обратки, которая уже успела остыть. Несмотря на то, что отдельные источники элеваторных узлов отопительных систем относятся к старым гидравлическим агрегатам, по факту они являются эффективными в работе. Имеются и более новые агрегаты, пришедшие на замену схем элеваторного узла.
К ним относятся следующие типы оборудования:
- теплообменник пластинчатого типа;
- смеситель, оснащенный трехходовым клапаном.
Как работает элеватор
Изучая схему элеваторного узла системы отопления, а именно то, что он собой представляет и как функционирует, нельзя не отметить схожесть готовой конструкции с водяными насосами. При этом для работы не требуется получение энергии из иных систем, а надежность можно будет наблюдать в конкретных ситуациях.
Основная часть приспособления с внешней стороны похожа на гидравлический тройник, установленный на обратке. Через простой тройник теплоноситель спокойно попадал бы в обратку, минуя радиаторы. Такая схема теплоузла была бы нецелесообразной.
В обычной схеме элеваторного узла отопительной системы имеются такие детали:
- Предварительная камера и подающая труба с установленным на конце соплом определенного сечения. Через нее подается теплоноситель из обратной ветки.
- На выходе встроен диффузор. Он предназначен для передачи воды к потребителям.
На данный момент можно встретить узлы, где сечение сопла корректируется электроприводом. Благодаря этому можно автоматически подстраивать приемлемую температуру теплоносителя.
Подбор схемы узла отопления с электроприводом делается исходя из того, чтобы можно было изменять коэффициент смешения теплоносителя в пределах 2-5 единиц. Этого нельзя будет добиться в элеваторах, в которых сечении сопла нельзя изменять. Получается, что системы с регулируемым соплом дают возможность в значительной степени сократить средства на отопление, что очень актуально в домах с центральными счетчиками.
Принцип работы схемы теплового узла
Рассмотрим принципиальную схему элеваторного узла – то есть схему его работы:
- горячий теплоноситель подается из котельной по магистральному трубопроводу к входу в сопло;
- перемещаясь по трубам небольшого сечения, вода постепенно набирает скорость;
- при этом образуется несколько разряженная область;
- образовавшийся вакуум начинает подсос воды из обратки;
- однородные турбулентные потоки сквозь диффузор поступают к выходу.
Если в системе отопления применяется схема теплового узла многоквартирного дома, то ее эффективную работу можно обеспечить только при условии, что рабочее давление между подающим и обратным потоками будет больше расчетного гидросопротивления.
Немного о недостатках
Несмотря на то, что тепловой узел имеет много преимуществ, есть у него и один существенный недостаток. Дело в том, то элеватором невозможно регулировать температуру выходящего теплоносителя. Если измерение температуры воды в обратном трубопроводе показывает, что она слишком горячая, необходимо будет ее понизить. Осуществить такую задачу можно только путем уменьшения диаметра сопла, однако, это не всегда возможно ввиду конструкционных особенностей.
Иногда тепловой узел оборудуют электроприводом, с помощью которого удается подкорректировать диаметр сопла. Он приводит в движение основную деталь конструкции – дроссельную иголку в виде конуса. Эта игла перемещается на заданное расстояние в отверстие по внутреннему сечению сопла. Глубина перемещения позволяет изменять диаметр сопла и тем самым контролировать температуру теплоносителя.
На валу может быть установлен как привод ручного типа в виде рукоятки, так и электрический дистанционно управляемый двигатель.
Стоит отметить, что установка такого своеобразного регулятора температуры позволяет модернизировать общую систему отопления с тепловым узлом без существенных финансовых вливаний.
Вероятные неполадки
Как правило, большинство неполадок в элеваторном узле возникает по следующим причинам:
- образование засора в оборудовании;
- изменения в диаметре сопла в результате эксплуатации оборудования – увеличение сечения усложняет регулировку температуры;
- засоры в грязевиках;
- выход из строя запорной арматуры;
- поломки регуляторов.
В большинстве случаев выяснить причину неполадок достаточно просто, поскольку они сразу отражаются на температуре воды в контуре. Если перепады и отклонения температуры от нормативов незначительны, что, вероятно, имеет место зазор или же сечение сопла несколько увеличилось.
Перепад в температурных показателях более 5 ℃ свидетельствует о наличии проблемы, решить которые могут только специалисты после проведения диагностики.
Если в результате окисления от постоянного контакта с водой или непроизвольного сверления возрастает сечение сопла, нарушается балансировка всей системы. Такой изъян нужно как можно быстрее исправить.
Стоит отметить, что в целях экономии финансов и использования отопления более эффективно, на тепловых узлах могут устанавливать электросчетчики. А приборы учета горячей воды и тепла дают возможность дополнительно снизить расходы на коммунальные платежи.
Элеваторный узел – элемент системы отопления, который позволяет снизить температуру поступающего с ТЭЦ теплоносителя до оптимального уровня. Элеватор отопления перемешивает высокотемпературный теплоноситель с ТЭЦ и охлажденный теплоноситель из обратной магистрали отопительной системы многоквартирного дома. Путем регулирования объема теплоносителя в двух потоках достигается оптимальная температура для системы отопления дома.
Температура теплоносителя во внешних трубопроводах отопления достигает +130°С — +150°С (если подача воды идет от крупных ТЭЦ), или +95°С — +105°С (от небольших ТЭЦ, локальных котельных).
Использование воды такой температуры невозможно, в силу нескольких причин:
- Температура воды в тепломагистралях, идущих от ТЭЦ высока. Но при плохой теплоизоляции системы и резком понижении температуры воздуха возможны ее резкие перепады.
- Такие перепады отрицательно сказываются на сроке эксплуатации внутренней системы отопления жилых домов. Например, чугунные радиаторы, которые часто используются во внутреннем контуре отопительных систем, от резкого перепада температур могут дать трещины;
- Последнее время в системах отопления жилых домов широко используются . Пластиковые трубы при температурах выше +95°С деформируются, и также протекают или дают трещины. (Пропилен может выдерживать температуру и в +100°С, но при условии, что такая температура держится недолго);
- Прикосновение к трубам, прогретыми более +90°С может вызвать ожоги.
Примечание! Согласно СНиП-ам температура теплоносителя в зданиях, где находятся люди должна быть не более +95°С на подаче и не более +70°С на обратке.
Поэтому для отопления жилых домов редко применяется зависимая схема подключения, по которой теплоноситель из тепловой сети входит напрямую в домовую систему отопления. В большинстве случаев это просто невозможно.
Чаще мы имеем дело с двухконтурной системой, так называемой независимой схемой подключения.
В таком случае, вода из ТЭЦ или котельной поступает в теплообменник, в котором за счет смешения воды внешнего контура и внутреннего последняя прогревается до температуры, приемлемой для использования.
Именно здесь используется элеваторный узел отопления, в качестве устройства смешивающего горячий и холодный поток до приемлемой температуры необходимой и достаточной для эксплуатации во внутренней системе.
Элеваторный узел, несмотря на простоту конструкции, выполняет 2 функции – под воздействием перепадов давления работает как насос и смеситель воды. Поэтому в некоторых источниках данное устройство носит название водоструйный элеватор отопления или смесительный насос.
Устройство элеваторного узла
Элеватор состоит из 4 элементов:
- Конусообразного сопла, через которое с большой скоростью проходит горячий поток теплоносителя, идущего от тепломагистрали;
- Камеры всасывания, в которую из обратной магистрали поступает охлажденный теплоноситель;
- Смесительного конуса и горловины, где происходит смешение горячего и охлажденного теплоносителя;
- Диффузора.
Примечание! В теплоносителе присутствуют различные механические частицы (шлам, окалина и т.д.), которые постепенно стачивают сопло элеватора. Поэтому ежегодно элеватор разбирается для проверки диаметра сопла. Если диаметр сопла не соответствует документам, оно подлежит замене.
Чаще всего, описывая систему отопления с элеваторным узлом, предполагается невозможность регулирования выходной температуры во внутренний контур.
Однако в последнее время приобретают популярность усовершенствованные модели. Внутри сопла помещается конусообразный стержень, который в зависимости от его положения может изменять пропускную способность сопла. Положение стержня может меняться ручным и автоматическим способом. При установке узла с автоматическим регулированием требуется подключение устройства к источнику питания.
Установка элеваторного узла требует точности расчетов. Лучше, если эту часть работы выполнит профессионал. Однако, параллельно проверить правильность выбранной модели можно самостоятельно, рассчитав требуемые размеры устройства.
И для обычного пользователя, не знакомого с формулами вычисления коэффициента смешения и диаметра сопла существуют простейшие программы, которые помогут выполнить расчёты.
Для вычислений понадобятся:
- температура на входе и на выходе внешнего контура (температура воды в тепломагистрали) и температура внутренней сети (системы отопления дома);
- расход теплоносителя;
- сопротивление системы отопления.
Преимущества системы с элеваторным узлом
- Низкая стоимость.
- Энергонезависимость. Элеваторный узел отопления работает при наличии необходимого перепада давлений на внутреннем и внешнем контуре;
- Простота устройства и монтажа (при правильном выборе устройства, точных расчётах диаметра сопла).
- Независимость работы узла от кратковременных перепадов давления и температур внешней тепломагистрали.
Недостатки
- Температура на выходе не всегда поддаётся регулировке. Например, при низкой температуре теплоносителя в тепломагистрали после смешения с остывшей водой (обратки) в трубы внутреннего контура изначально будет поступать вода, температура которой недостаточно для обогрева помещения. Данная проблема в настоящее время решается установкой регулируемых узлов. Регулировка может осуществляться ручным способом (вращением задвижки) или автоматическим (регулировка происходит благодаря движению стержня, установленного внутри сопла, движение происходит за счет подключения сервопривода, соединенного с датчиками);
- Для стабильного функционирования системы с элеваторным узлом необходим точный подбор конструкции;
- Одним из недостатков некоторые пользователи считают материальные вложения, которые требуются для приобретения дополнительного оборудования и монтажа элеваторных узлов отопления. Но при правильном монтаже качественного оборудования даже система с автоматическим регулированием пропускной способности сопла окупается в течение 3-5 лет (за счет экономии на плате за отопление).
Схема плановой проверки состояния работы элеваторного узла
Одним из достоинств системы считается простота эксплуатации. Устройство не требует круглосуточного контроля, достаточно проводить плановые осмотры. Такого рода обследование лучше выполнять по следующему алгоритму:
- Проверка целостности труб;
- Сверка приборов, подстройка датчиков давления и термометров;
- Расчет потерь давления при прохождении воды через сопло;
- Расчет коэффициента смещения. Данную величину необходимо учитывать при настройке системы, так как даже безупречно смонтированный и установленный узел и трубопровод со временем изнашиваются.
После проведения плановой проверки система опечатывается, чтобы зафиксировать ее настройки и предотвратить несанкционированные изменения.
Установка элеваторного узла
Как правило, монтаж элеваторного узла отопления осуществляется в подвальных помещениях. Использование такого места возможно при условии соблюдения ряда требований:
- Это должно быть крытое помещение с плюсовой температурой (выше 0°)
- На трубах во влажном помещении в силу большой разности температур оседают капельки воды (образуется конденсат). Это ведет к быстрому износу оборудования. Чтобы поддерживать трубы в сухом состоянии необходимо установить систему вытяжной вентиляции.
Совет! Избавиться от конденсата также можно при помощи изоляции труб. На трубопровод наносится слой жидкой теплоизоляции, либо «одеваются» теплоизоляционные трубки из вспененного полиэтилена.
В системах с автоматическим элеватором отопления, для бесперебойной подачи электроэнергии предусматривается установка независимого источника питания. Автономное питание обеспечит работу устройств даже при отключении электроэнергии.
Видео
Принцип работы теплового элеваторного узла и водоструйного элеватора. В предыдущей статье мы с вами выяснили основное и особенности эксплуатации, водоструйных или как их еще называют инжекционных элеваторов. Вкратце — основное назначение элеватора понижение температуры воды и одновременно увеличение объема прокачиваемой воды во внутренней системе отопления жилого дома.
Теперь разберем, как же все-таки работает водоструйный элеватор и за счет чего он увеличивает прокачку теплоносителя через батареи в квартире.
Теплоноситель поступает в дом с температурой соответствующей температурному графику работы котельной. Температурный график это соотношение между температурой на улице и температурой, которую котельная или ТЭЦ должны подать в теплосеть, и соответственно с небольшими потерями к вашему тепловому пункту (вода, двигаясь по трубам на большие расстояния, немного остывает). Чем холоднее на улице, тем большую температуру выдает котельная.
Например, при температурном графике 130/70:
- при +8 градусах на улице в подающем трубопроводе отопления должно быть 42 градуса;
- при 0 градусов 76 градусов;
- при -22 градуса 115 градусов;
Если кого-то интересуют более подробные цифры, можете скачать температурные графики для различных систем отопления .
Но вернемся к принципу и схеме работы нашего теплового элеваторного узла.
Пройдя входные задвижки, грязевики или сетчато-магнитные фильтра, вода поступает непосредственно в смешивающее элеваторное устройство — элеватор , который состоит из стального корпуса, внутри которого находится смешивающая камера и сужающее устройство (сопло).
Перегретая вода выходит из сопла в с большой скоростью. В результате в камере за струей создается разрежение за счет чего и происходит подсасывание или инжекция воды из обратного трубопровода. За счет изменения диаметра отверстия в сопле можно в определенных пределах регулировать расход воды и соответственно температуру воды на выходе из элеватора.
Элеватор теплового узла работает одновременно как циркуляционный насос и как смеситель. При этом он не потребляет электрическую энергию , а использует перепад давления перед элеватором или как еще принято говорить располагаемый напор в тепловой сети.
Для эффективно работы элеватора необходимо, что бы располагаемый напор
в теплосети соотносился к сопротивлению системы отопления не хуже чем 7 к 1
.
Если сопротивление системы отопления стандартной пятиэтажки 1м или это 0,1 кгс/см2 то для нормальной работы элеваторного узла необходим располагаемый напор в системе отопления до ИТП не менее 7 м или 0,7 кгс/см2.
Для примера если в подающем трубопроводе 5 кгс/см2 то в обратном не более 4,3 кгс/см2.
Обратите внимание на то, что на выходе элеватора давление в подающем трубопроводе не намного больше давления в обратном трубопроводе и это нормально, 0,1 кгс/см2 по манометрам заметить довольно сложно, качество современных манометров к сожалению на очень низком уровне, но это уже тема для отдельной статьи. А вот если у вас разница давлений после элеватора больше 0,3 кгс/см2 следует насторожиться, или у вас система отопления сильно забита грязью, или при капитальном ремонте вам очень сильно занизили диаметры разводящих труб.
Выше сказанное не относится к схемам с на батареях и стояках, с ними работают только схемы смешения с применением регулирующих клапанов и смесительных насосов.
Кстати и применение данных регуляторов тоже в большинстве случаев весьма спорно, поскольку на большинстве отечественных котельных применяется именно качественное регулирование по температурному графику
. Вообще массовое внедрение автоматических регуляторов фирмы «Danfoss» стало возможным только благодаря хорошей маркетинговой компании. Ведь «перетоп» у нас явление очень редкое, обычно мы все тепло недополучаем.
Элеватор с регулируемым соплом.
Теперь нам осталось разобрать, как проще регулировать температуру на выходе элеватора , и возможно ли с помощью элеватора экономить тепло.
Экономить тепло с помощью водоструйного элеватора возможно, например, понижая температуру в помещениях в ночное время
, или днем, когда большинство из нас на работе. Хотя этот вопрос тоже спорный, мы снизили температуру, здание остыло, следовательно, чтобы его заново прогреть расход тепло против нормы надо увеличить.
Выигрыш только в одном, при прохладной температуре 18-19 градусов спится лучше
, наш организм чувствует себя комфортнее.
Для целей экономия тепла применяется специальный водоструйный элеватор с регулируемым соплом . Конструктивно его исполнение и главное глубина качественной регулировки может быть различной. Обычно коэффициент смешения водоструйного элеватора с регулируемым соплом меняется в диапазоне от 2 до 5. Как показала практика, таких пределов регулировки вполне достаточно на все случаи жизни. «Danfoss» предлагает с диапазоном регулирования до 1 к 1000. Для чего это нам в системе отопления совершенно непонятно. А вот соотношение цены в пользу водоструйного элеватора с регулируемым соплом относительно регуляторов «Danfoss» примерно 1 к 3. Правда надо отдать должное «Данфосовцам» их продукция надежнее, хотя и не вся, плохо работают на нашей воде некоторые разновидности недорогих трехходовых клапанов. Рекомендация – экономить нужно с умом!
Принципиально все регулирующие элеваторы выполнены одинаково. Их устройство хорошо видно на рисунке . , можете посмотреть анимированное изображение работы регулирующего механизма ВАРС водоструйного элеватора.
И на последок краткий комментарий — применение водоструйных элеваторов с регулируемым соплом особенно эффективно в общественных и производственных зданиях где позволяет экономить до 20-25% расходов на отопление, понижая температуру в отапливаемых помещениях в ночное время и, особенно, в выходные дни.
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.
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
