Устройство и принцип работы
Элеватор смешивает очень горячую воду из подающего трубопровода и прохладную воду из обратного. Работает элеватор отопления по закону Бернулли, подсасывая в камеру за счет перепада давления охлажденный теплоноситель и смешивая его с горячим в определенной пропорции для нагнетания в систему отопления. За счет смешивания холодного и горячего теплоносителя температура рабочего тела снижается до допустимой нормы, значительно увеличивается его объем, стабилизируется давление. Без элеватора работа системы отопления невозможна – увеличивая объем жидкости, он повышает КПД, поддерживает давление, равномерно распределяет тепло, сглаживает резкие перепады температуры. Без него на верхних этажах были бы холодные батареи.
Централизованные системы горячего водоснабжения (ГВС) получают нагретую воду от ТЭЦ или котельных на природном газе, жидком или твердом топливе. ГВС бывают закрытого и открытого типа. В закрытой системе вода поступает к потребителю с теплообменника. Преимущества закрытой системы – горячую воду можно использовать для приготовления блюд, размораживания продуктов. В открытой системе вода поступает к потребителю напрямую после отработки на паровой турбине. Такую воду нельзя употреблять в пищу – она содержит полимерные присадки, ржавчину, бактериальное железо и другие химические реагенты.
Регулируемый элеватор позволяет контролировать параметры системы отопления дома, оборудованного электронными измерителями. Они передают контроллеру элеватора температуру на улице, в помещении, в подающем трубопроводе, в обратном трубопроводе. В конусном сопле находится дросселирующая игла. Контроллер, управляющий смешиванием холодной и горячей воды, при помощи сервопривода перемещает дросселирующую иглу внутри конусного сопла. Конструктивно игольчатый элеватор выполнен в виде кожуха, внутри перемещается дроссельная игла. Электропривод вращает зубчатую шестерню, которая перемещает дроссельную иглу, увеличивающую или уменьшающую расход жидкости практически до полного перекрытия отверстия сопла. Достоинства – возможность дистанционного управления отоплением с диспетчерского пульта ТЭЦ. Недостатки – свистящий звук при работе.
Узел тепловой элеваторный номер 3 – наиболее часто используемый на практике бюджетный вариант для обеспечения работы системы ГВС многоквартирного дома или коттеджа. Поддержание постоянных параметров теплоносителя происходит путем подмеса к горячему теплоносителю охлажденной воды с обратного трубопровода. Этот автоматический регулятор позволяет поддерживать постоянную температуру и давление в системе центрального и местного отопления без подключения к электрической сети.
Условные обозначения:
- запорные вентили;
- грязевик;
- элеватор водоструйный;
- манометр мембранный;
- термометр спиртовой.
Характеристика узла теплового элеваторного УТЭ-3:
- диаметр сопла элеватора – 5 мм;
- диаметр диффузора – 25 мм;
- масса – 19 кг;
- фланец входной ДУ1 – 50;
- фланец смещения ДУ2 – 80;
- фланец выходной ДУ3 – 80;
- строительная длина – 62,6.
Что такое элеваторный узел?
Элеваторный узел системы отопления – это устройство определенного типа, выполняющее функции инжекционного или водоструйного насоса. Основные задачи – повышение давления внутри отопительной системы, увеличение прокачки теплоносителя по сети, повышение роста объема.
Прочный тепловой узел может транспортировать значительно перегретый теплоноситель, что выгодно с экономической стороны. Например, одна тонна воды, нагретая до +150 С, содержит намного больше тепловой энергии, чем тот же объем с показателями +90 С. Применение теплового узла обеспечивает быстрое перемещение носителя по системе, при этом без обращения жидкой субстанции в пар – свойство объясняется постоянно поддерживаемым давлением, которое удерживает носитель в агрегатном жидком состоянии.
Принцип работы и схема узла
Алгоритм работы элеваторной перемычки:
- Нагретый теплоноситель проходит через патрубок в направлении сопла, затем под давлением течение ускоряется и запускается эффект водоструйного насоса. Поэтому пока вода проходит через сопло, обеспечивается циркуляция носителя в системе.
- В момент прохода жидкости через смесительную камеру уровень напора снижается до нормального и струя, попадая в диффузор, обеспечивает разрежение в камере смешивания. По эффекту эжекции теплоноситель с повышенным показателем давления увлекает через перемычку воду, которая возвращается из сети отопления.
- Перемешивание охлажденного и нагретого потока происходит в камере элеватора отопления, поэтому при выходе из диффузора температура потока снижается до +95 С.
Рассмотрев, что такое тепловой узел в многоквартирном доме, принцип работы элеватора, следует знать, что для нормальной функциональности агрегата важно обеспечить должный перепад давлений в магистрали и обратной линии. Разница показателей нужна для преодоления гидравлического сопротивления отопительной системы в доме и самого прибора. Внешне элеватор выглядит как крупный тройник из металлических труб, оснащенный на концах соединительными фланцами
Но если смотреть на чертеж, то устройство элеватора теплового узла изнутри более сложное:
Внешне элеватор выглядит как крупный тройник из металлических труб, оснащенный на концах соединительными фланцами. Но если смотреть на чертеж, то устройство элеватора теплового узла изнутри более сложное:
- левый патрубок выглядит как сопло, сужающееся до расчетного диаметра;
- сразу за соплом находится цилиндр смесительной камеры;
- присоединение обратной магистрали достигается за счет нижнего патрубка;
- патрубок справа представляет собой диффузор с расширением, который направляет горячую воду в отопительную систему.
Подробная схема элеваторного узла отопления необходима при подключении системы. Соединение осуществляется так: левый патрубок – к подающей магистрали центральной сети, нижний – к трубопроводу с подачей обратного потока. Отсекающие задвижки нужно ставить с обеих сторон, дополняя их сетчатым фильтром, который нужен для отсеивания крупных частиц и вкраплений. Также конструкция теплового пункта дополняется манометрами, термометрами и счетчиками учета тепла.
Преимущества и недостатки теплового узла
Несмотря на моральную устарелость оборудования, простота конструкции и невысокая стоимость объясняют востребованность элеватора отопления. Прибор не нужно подключать к электросети, он работает энергонезависимо. Многие пользователи утверждают, что схема нерациональна и при низком КПД (до 30%) прибора, следует снизить нагрев теплоносителя, отказавшись от узла.
Но если убрать элеватор отопления, то диаметр труб магистрали придется значительно увеличить, чтобы обеспечить нормальное течение теплоносителя с пониженной температурой, а это приведет к дополнительным расходам. Поэтому отказываться от струйного насоса преждевременно.
К недостаткам относят невозможность управления температурой воды, но при использовании приборов с регулировкой диаметра сопла минус нивелируется. Регулировка сопла поможет управлять скоростью подаваемого теплоносителя, изменять параметры разрежения в камере смесителя и, как следствие, контролировать температуру подачи воды.
Что такое элеваторный узел?
Элеваторный или тепловой узел – это приспособление, одновременно выполняющее функции инжекционного насоса. Главное предназначение такой конструкции заключается в повышении давления в отопительных сетях и увеличении прокачки и объема теплового носителя в магистрали.
Элеватор отопления позволяет транспортировать по магистрали теплоноситель с температурой +150°С, что повышает энергоэффективность системы отопления. Если сравнить теплоотдачу определенного объема жидкости с температурой +90°С с таким же объемом жидкости с температурой 150 градусов, то количество транспортируемой тепловой энергии во втором случае будет значительно больше.
Описывая элеваторный узел системы отопления и что это такое, стоит отметить, что такие устройства позволяют быстро перемещать по магистрали теплоноситель с температурой выше точки кипения без преобразования жидкости в пар. Это достигается благодаря тому, что в сети постоянно поддерживается высокое давление.
Схема и принцип работы
Схема элеваторного узла отопления довольно простая. Внешне конструкция напоминает громоздкий тройник из металлических труб, каждая из которых на конце имеет соединительный фланец.
Типовая схема элеваторного узла отопления выглядит следующим образом:
- Левый патрубок напоминает сопло, которое сужается до необходимого расчетного диаметра.
- После него следует цилиндр камеры смешивания.
- Снизу находится патрубок для присоединения обратного трубопровода.
- С правой стороны есть еще один патрубок. Это специальный диффузор с расширением, направляющий нагретый теплоноситель в отопительную систему.
Рассмотрев устройство элеватора теплового узла, стоит разобраться в его подключении. К левому патрубку подключается подающая магистраль отопительной централизованной сети. К нижнему патрубку подключается трубопровод с обраткой. С двух сторон устанавливаются отсекающие задвижки и сетчатые фильтры грубой очистки.
Важно! Конструкция теплового узла обязательно дополняется датчиками температуры, манометрами и тепловыми счетчиками. Если рассматривать тепловой узел в многоквартирном доме, принцип работы устройства заключается в следующем:
Если рассматривать тепловой узел в многоквартирном доме, принцип работы устройства заключается в следующем:
- При прохождении теплоносителя через патрубок с соплом его скорость увеличивается за счет повышенного давления жидкости в магистрали. Это позволяет добиться эффекта инжекционного насоса. Благодаря соплу обеспечивается более эффективная циркуляция жидкости в трубопроводах.
- При попадании воды в смесительную камеру напор уменьшается. При прохождении струи через диффузор в камере смешивания среда разрежается. Благодаря эффекту инжекции жидкость с большим давлением увлекает за собой воду из обратной магистрали.
- Охлажденные и нагретые потоки перемешиваются в камере элеватора. В итоге при выходе из диффузора теплоноситель имеет температуру в пределах 95 градусов.
Важно! Для эффективной работы элеваторного узла разница давлений в подающей и обратной магистрали должна быть в определенных пределах, чтобы преодолевать гидравлическое сопротивление жидкости
Плюсы и минусы теплового узла
Элеваторный узел системы отопления имеет следующие преимущества:
- Приемлемая стоимость и простота конструкции делают элеватор востребованным, несмотря на его внушительный «возраст».
- Это энергонезависимое устройство не нуждается в электроснабжении для работы.
- Благодаря наличию элеватора отопления сечение магистрального трубопровода можно сделать меньше, что позволяет сэкономить на его устройстве.
Минусы этого приспособления заключаются в невозможности регулировки температуры теплоносителя. Однако этот недостаток можно нивелировать использованием приборов для регулировки диаметра сопла. В таком случае контроль над температурой осуществляется управлением скоростью потока, что сказывается на степени разрежения в смесительной камере.
Распространенные поломки и методы их устранения
Несмотря на простоту конструкции, элеватор может выйти из строя. Поломки возникают по разным причинам, но чаще всего к этому приводят загрязнения, выход из строя арматуры и регуляторов, сбившиеся настройки, неправильный диаметр сопла или засорившиеся грязевики.
В зависимости от поломки существуют разные способы ремонта элеватора:
Если причиной неисправности стало засорившееся сопло, то его нужно снять и прочистить.
Если диаметр сопла изменился из-за коррозии или размывания водой, то деталь заменяют новой
При выборе нового сопла важно точно подобрать его диаметр. Иначе это вызовет разбалансировку системы и сильный перегрев радиаторов отопления на первом этаже дома на фоне уменьшения теплоотдачи приборов на последних этажах.
Когда засоряются грязевики, об этом можно догадаться по увеличенной разнице давления на подающем и обратном трубопроводе
Чтобы контролировать давление до фильтров и после них, устанавливаются манометры. Для устранения засора открывают спускной кран на самом грязевике. Он расположен в нижней части устройства. Если эти действия не приведут к желаемому результату, то придется разбирать грязевик и прочищать его составляющие детали по отдельности.
О поломках элеваторного узла можно догадаться по значительному перепаду температуры в трубопроводе до прибора и после него. Если разница температур не превышает 5°С, то причина поломки кроется в засорении устройства или изменении сечения сопла. Если разница превышает 5 градусов, то нужно провести диагностику узла для выявления неисправной детали и ее замены. Для ремонта элеватора, его диагностики или полной замены приглашают мастера с необходимыми инструментами и навыками проведения подобных работ.
Проверка состояния элеваторного узла системы отопления
Такое обследование имеет четкую последовательность:
— проверка целостности труб;
— сверка показаний по приборам контроля (манометрам и термометрам);
— проверка потерь давления (внутреннего сопротивления системы отопления);
— расчет коэффициента смешения.
После выполнения обследования, оборудование опечатывается с зафиксированными настройками, во избежание несанкционированных вмешательств.
Неоспоримым преимуществом элеваторной системы является простота эксплуатации. Поскольку она не нуждается в круглосуточном контролировании, то вполне достаточно проводить плановые осмотры. Хотя, хотел бы добавить, что сам я не являюсь сторонником элеваторной схемы системы отопления, а особенно схемы с механическим элеватором. Она не современна, и досталась «в нагрузку» от прошлых времен. Тогда, лет 30 — 50 назад, монтаж таких схем отопления был вполне обоснован и оправдан. Но много воды утекло с тех пор.
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.
Принцип работы элеватора
Внешне конструкция напоминает большой тройник из металлических труб с присоединительными фланцами на концах. Как устроен элеватор внутри:
- левый патрубок (смотри чертеж) представляет собой сужающееся сопло расчетного диаметра;
- за соплом располагается смесительная камера цилиндрической формы;
- нижний патрубок служит для присоединения обратной магистрали к смешивающей камере;
- правый патрубок – это расширяющийся диффузор, направляющий теплоноситель в отопительную сеть многоэтажного дома.
На чертеже патрубок эжектируемого потока условно показан сверху, хотя обычно он располагается снизу
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:
- Перегретая вода из сети теплоснабжения проходит через левый патрубок к соплу.
- В момент прохождения сквозь узкое сечение сопла под высоким давлением течение потока ускоряется согласно закону Бернулли. Начинает действовать эффект водоструйного насоса, обеспечивающего циркуляцию теплоносителя в системе.
- В зоне смесительной камеры напор воды снижается до нормы.
- Струя, движущаяся с высокой скоростью в диффузор, создает разрежение в камере смешивания. Возникает эффект эжекции – поток жидкости с более высоким давлением увлекает через перемычку теплоноситель, возвращающийся из отопительной сети.
- В камере элеватора отопления происходит перемешивание охлажденной воды с перегретой, на выходе из диффузора получаем теплоноситель нужной температуры (до 95 °С).
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
Котел — какой выбрать
Так как закрытая система отопления частного дома может работать в автономном режиме, имеет смысл установить отопительный котел с автоматикой. В таком случае, настроив параметры, вам нет необходимости к этому возвращаться. Все режимы поддерживаются без вмешательства человека.
Самые удобные в этом плане газовые котлы. У них есть возможность подключения комнатного термостата. Выставленная на нем температура поддерживается с точностью до одного градуса. Упала она на градус, котел включился, нагревая дом. Как только сработал термостат (температура достигнута), работа останавливается. Комфортно удобно, экономно.
В некоторых моделях есть возможность подключения погодозависимой автоматики — это наружные датчики. По их показаниям котел корректирует мощность работы горелок. Газовые котлы в закрытых системах отопление — хорошее оборудование, которое может обеспечить комфорт. Жаль только, что газ есть не везде.
Двухтрубная закрытая система отопления в доме на два этажа (схема)
Не меньшую степень автоматизации могут дать электрические котлы. Кроме традиционных агрегатов на ТЭНах не так давно появились индукционные и электродные. Они отличаются компактными размерами и малой инерционностью. Многие считают, что они более экономичны, чем котлы на ТЭНах. Но и этот видотопительных агрегатов далеко не везде можно использовать, так как перебои с электроэнергией в зимнее время — частое явление во многих регионах нашей страны. А обеспечить электроэнергией котел мощность. в 8-12 кВт от генератора — дело очень непростое.
Более универсальны и независимы в этом плане котлы на твердом или жидком топливе. Важный момент: для установки котла на жидком топливе обязательно отдельное помещение — это требование пожарной службы. Котлы на твердом топливе могут стоять в доме, но это неудобно, так как во время топки с топлива падает много мусора.
Современные котлы на твердом топливе хоть и остаются оборудованием периодического действия (то разогреваются при топке, от остывают, когда закладка прогорела), но и они имеют автоматику, которая позволяет поддерживать в системе заданную температуру, регулируя интенсивность горения. Хотя степень автоматизации и не столь высокая, как у газовых или электрических котлов, но она есть.
Пример закрытой системы отопления с индукционным котлом
Не очень распространены в нашей стане котлы на пеллетах. Фактически это тоже твердое топливо, но котлы этого типа работают в непрерывном режиме. В топку автоматически подаются пеллеты (пока не закончен запас в буркере). При хорошем качестве топлива, чистка золы требуется один раз в несколько недель, а все параметры работы контролирует автоматика. Сдерживает распространение этого оборудования только его высокая цена: производители в основном европейские, и цены у них соответственные.
Немного о расчете мощности котла для систем отопления закрытого типа. Она определяется по общему принципу: на 10 кв. метров площади с нормальным утеплением берут 1 кВт мощности котла. Только брать «впритык» не советуют. Во-первых, бывают аномально холодные периоды, в которые вам может не хватить расчетной мощности. Во-вторых, работа на пределе мощности ведет к быстрому износу оборудования. Потому желательно мощность котла для системы брать с запасом 30-50%.
Где поставить пункт обогрева квартиры?
Сделать пункт нагрева теплоносителя можно только в особом помещении. Есть определенные требования к бойлерной:
- Площадь от 4 кв. м. Дверь в пункт должна иметь ширину от 0,8 м.
- Наличие окна, которое смотрит на улицу.
- В отдельных случаях наличие принудительной вентиляции.
- Крепление котла к негорючей поверхности стены. В противном случае необходимо обеспечить надежную прослойку из негорючего материала.
- Расстояние между бойлером и другим газовым и отопительным оборудованием должно быть не менее 0,3 м.
Соблюдение этих простых требований СНиП позволит избежать проблем с постановкой системы на учет. Поквартирный учет подачи тепла вам будет уже не важен.
