Элеваторный узел системы отопления — устройство, назначение, расчеты

Схема устройства и принципа действия струйного элеватора

Перегретая вода из тепловой магистрали попадает во входной патрубок элеватора (поз. 1). Перемещаясь под давлением вперед, она проходит через узкое сопло (поз. 2). Резкое повышение скорости потока на выходе из сопла приводит к эффекту инжекции — в приемной камере (поз. 3) создается зона разряжения. В эту область пониженного давления по законам термодинамики и гидравлики буквально «засасывается» вода из патрубка (поз. 4), подключенного к трубе «обратки». В результате в смесительной горловине элеватора (поз. 5) происходит перемешивание горячего и охлажденного потоков, вода получает необходимую для внутренней сети температуру, снижается давление до безопасного для теплообменных приборов уровня, а затем теплоноситель через диффузор (поз. 6) попадает в систему внутренней разводки.

Помимо понижения температуры, инжектор выполняет роль своеобразного насоса – он создает требуемый напор воды, который необходим для обеспечения ее циркуляции во внутридомовой разводке, с преодолением гидравлического сопротивления системы.

Как видно, система чрезвычайно проста, но очень эффективна, что и обуславливает ее широкое применение даже в условиях конкуренции с современным высокотехнологичным оборудованием.

Безусловно, элеватор нуждается в определенной обвязке. Примерная схема элеваторного узла приведена на схеме:

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:

1. 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.
2. 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.
3. 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

Совет! Для улучшенного сопротивления потоков перемычку в трубопровод обратного потока врезают под углом в 45 градусов.

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.

Элеваторная установка с регулируемым соплом

С помощью новейших моделей элеваторов, оснащенных автоматикой, можно существенно экономить тепло. Это достигается путем регулирования температуры теплоносителя в зоне его выхода. Для достижения этой цели можно понижать температуру в квартирах ночью либо в дневное время, когда большинство людей находится на работе, учебе и пр.

Экономичный элеваторный узел отличается от обычного варианта наличием регулируемого сопла. Эти детали могут иметь различную конструкцию и уровень регулировки. Коэффициент смешения у аппарата с регулируемым соплом изменяется в пределах от 2 до 6. Как показала практика, этого вполне достаточно для отопительной системы жилого здания.

Принцип работы

Рассматривая схему элеватора отопления нельзя не отметить схожесть готового оборудования с водными насосами. Причем для работы не нужно получение энергии из других систем.

По внешнему виду основная часть устройства напоминает гидравлический тройник, который установлен на обратном контуре отопительной системы. Через обычный тройник тепловой носитель спокойно бы проходил в обратку, минуя батареи. Эта схема теплового узла являлась бы нецелесообразной.

В стандартной схеме отопительного элеватора находятся следующие элементы:

1. Предварительная камера и труба подачи теплового носителя с установленным в конце соплом определенного диаметра. Через него циркулирует вода из обратного контура.
2. На выходе установлен диффузор, который предназначен для подачи теплоносителя пользователям.

Регулирование системы отопления может производиться как в ручную так и с помощью техники

Выбор схемы отопительного узла с электрическим приводом делается с учетом того, чтобы была возможность менять коэффициент смешения теплового носителя в диапазоне 3-6 ед. Это невозможно выполнить в элеваторах, где не меняется сечение сопла

Таким образом, узлы с регулируемым соплом позволяют значительно снизить затраты на отопление, что немаловажно для многоэтажных домов с центральными счетчиками

Схема теплоузла

Если в системе отопления используется схема теплоузла многоквартирного дома, то ее качественную работу можно организовать лишь при условии, что рабочее давление между обраткой и подающим контуром будет выше расчетного гидравлического сопротивления.

Схема работы элеватора в тепловом узле следующая:

• горячий тепловой носитель подается по центральному трубопроводу в сопло;
• циркулируя по трубам небольшого диаметра, теплоноситель начинает увеличивать скорость;
• причем появляется разряженная зона;
• появившийся вакуум «подсасывает» воду из обратного контура;
• турбулентные водяные потоки через диффузор переходят к выходу.

Элеваторный узел системы отопления дома: назначение и сфера применения

Практически каждый специалист, обслуживающий систему центрального обогрева многоквартирного дома, знаком с таким важнейшим ее элементом, как элеваторный узел. Всем, кого интересует назначение, конструкция и работа элеваторного узла системы отопления, будет полезна данная публикация.

Назначение и применение 

Центральная система отопления (ЦСО) – это довольно сложная и разветвленная сеть, включающая в себя котельные, бойлерные, распределительные пункты и системы трубопровода, по которым теплоноситель поступает непосредственно потребителю. Чтобы доставить теплоноситель необходимой температуры потребителю, требуется поднять его температурные показатели.

Как правило, по магистральному трубопроводу подается теплоноситель с температурой от 130 до 150°С. Этого достаточно для сохранения тепловой энергии, но слишком много для потребителя.

По санитарным нормам, температура теплоносителя в ЦСО дома не должна превышать 95°С. Другими словами: перед попаданием в систему отопления дома, воду необходимо охладить.

За это и отвечает регулируемый элеваторный узел системы отопления, который смешивает горячую воду из котельной и холодную воду с обратного трубопровода ЦСО.

Назначение элеватора не ограничивается только регулировкой температуры теплоносителя: благодаря подмешиванию «обратки» в «подачу» увеличивается объем теплоносителя, что позволяет экономить службам на диаметре трубопровода и мощности насосного оборудования.

Конструкция и принцип работы

Конструкция элеватора проста, но от этого не менее эффективна. Устройство представляет собой чугунную или стальную конструкцию, состоящую из трех фланцев:

• К первому подключается подача перегретого теплоносителя.
• Ко второму – патрубок обратки ЦСО.
• К выходному патрубку подключается трубопровод, по которому происходит подача воды необходимой температуры к потребителю.

Ключевым звеном данного устройства является сопло, благодаря сужению сечения которого создается разряжение в смешивающей камере и подсос воды из обратного трубопровода. Принцип работы элеваторного узла системы отопления основан на законе Бернулли.

Основной проблемой данного устройства является возможное засорение сопла. Для защиты конуса от взвешенных частиц применяется фильтр-грязевик.

Для проведения профилактических работ по замене сопла и чистки фильтрующего элемента, в конструкции смесителя предусмотрена запорная арматура.

Для диагностики параметров теплоносителя и контроля работы СО в элеваторный модуль входят термодатчики и манометры давления, которые и являются его обвязкой.

Достоинства и недостатки

Широчайшее распространение элеваторов в сетях теплоснабжения обусловлено устойчивой работой данных элементов даже при изменении теплового режима подачи теплоносителя. Кроме этого, основным плюсами использования элеваторов являются:

• Простота конструкции.
• Надежность в работе.
• Энергонезависимость.

Кроме того, элеваторы в ЦСО практически не требуют обслуживания. Корректность работы зависит исключительно от грамотного монтажа и правильно подобранного диаметра сопла.

Важно! Расчет элеваторного узла системы отопления, который включает в себя подбор диаметров труб, сечения сопла и размеров самого устройства, выполняется только в профильной проектной организации

Способы регулировки

Для упрощения задачи подбора необходимого температурного режима СО без замены сопла были созданы регулируемые элеваторы:

• С ручным изменением диаметра сопла.
• С автоматической регулировкой.

Принцип регулирования сечения конуса предельно прост: в элеватор устанавливается задвижка, вращая которую меняется проходное сечение сопла.

В ручном варианте, вращение задвижки осуществляется ответственным работником, который меняет эксплуатационные характеристики теплоносителя, основываясь на показаниях манометров и термометров.

Схема элеваторного узла системы отопления с автоматическим смесительно-регулировочным модулем, основана на сервоприводе, который вращает шток задвижки.

Управляющим органом выступает контроллер, который принимает показания от датчиков давления и температуры, установленных на входе и выходе элеваторного узла.

Как работает тепловой пункт с элеваторным узлом смешения

Элеваторные узлы смешения устанавливают в тепловых пунктах зданий, которые подключены к тепловой сети работающей в режиме с качественным регулированием на «перегретой» воде.

Качественное регулирование предполагает изменение температуры воды поступающей в систему отопления в зависимости от температуры наружного воздуха, при постоянном расходе воды циркулирующей в ней.

«Перегретой» вода считается, если она поступает из тепловой сети с температурой, превышающей необходимую для подачи в систему отопления.

Например, тепловая сеть может работать по графику 150/70, 130/70 или 110/70, а система отопления рассчитана на график 95/70. Температурный график 150/70 предполагает, что при расчётной температуре наружного воздуха (для Киева это -22°С) температура на вводе тепловых сетей в дом должна быть равной 150°C, а уйти в тепловую сеть должна с температурой 70°C, при этом в дом рассчитанный на график 95/70 эта вода должна попасть с температурой 95°C.

Элеваторный узел смешивает поток воды из подачи тепловой сети с температурой 150°C и поток воды вышедший из системы отопления с температурой 70°C, — в результате смешения на выходе из элеватора получается поток с температурой 95°C, который подаётся в систему отопления.

Как происходит смешение

В камере смешения элеваторного узла расположен конфузор «сопло / конус» разгоняющий поток перегретой воды. При повышении скорости потока давление в нём понижается (это свойство описано законом Бернулли) на столько, что становится несколько ниже давления в обратном трубопроводе. Разница давлений между камерой смешения и обратным трубопроводом приводит к перетеканию теплоносителя через перемычку «сапог элеватора» из обрата в подачу.

В камере смешения образуется смесь двух потоков с уже требуемой температурой, но давлением ниже давления обратного трубопровода. Смесь поступает в диффузор элеватора, в котором скорость потока понижается, а давление повышается над давлением обратного трубопровода. Повышение давления составляет не более 1,5 м.вод.ст, что и накладывает на элеваторные узлы ограничения в применении для систем отопления с высоким гидравлическим сопротивлением.

1 Дешёвый и простой

2 Не требует обслуживания

3 Не зависит от электрической сети

Недостатки элеваторных узлов смешения

1 Не совместим с автоматическими регуляторами, поэтому нормативно запрещена их совместная установка.

2 Создаёт располагаемый напор на вводе в систему отопления не более 1,5м.вод.ст., что исключает установку элеваторных тепловых пунктов в зданиях системы отопления которых оборудованы радиаторными термостатическими клапанами.

3 Элеваторный узел обладает постоянным коэффициентом смешения, что не позволяет подать в систему отопления теплоноситель необходимой температуры, при недогреве в тепловой сети.

4 Слишком высокая чувствительность к располагаемому напору на вводе тепловой сети. Снижение располагаемого напора относительно расчётного значения ведёт к снижению объёмного расхода воды циркулирующего в системе отопления, что в свою очередь приводит к разбалансировке системы и останове дальних стояков/ветвей.

5 Для работы элеватора разница давлений между подающим и обратным трубопроводом должна превышать 15 м.вод.ст.

Где установлены тепловые пункты с элеваторными узлами?

Практически все системы отопления введённые в эксплуатацию до 2000 года оборудованы тепловыми пунктами с элеваторными узлами.

Где можно применять элеваторные ИТП?

В настоящее время для всех проектируемых и реконструируемых жилых и административных зданий, обязательно применение автоматического регулирования в тепловом пункте. Применение же элеваторных узлов совместно с автоматическими регуляторами запрещено нормативно.

Элеваторные узлы могут устанавливаться лишь на объектах где нет необходимости в автоматическом управлении системой отопления, располагаемый напор (разница давлений между подающим и обратным трубопроводом) на вводе стабилен и превышает 15 м.вод.ст, для работы подключённой системы отопления достаточно перепада давлений между подачей и обратом в 1,5м.вод.ст, а система отопления работает с постоянным расходом и не оборудована автоматическими регуляторами.

Устройство и принцип работы элеватора отопления

В точке входа трубопровода тепловых сетей, обычно в подвале, в глаза бросается узел, который соединяет трубы подачи и «обратки». Это элеватор — смесительный узел для отопления дома. Изготовляется элеватор в виде чугунной или стальной конструкции снабженной тремя фланцами. Это обычный элеватор отопления принцип работы его основан на законах физики. Внутри элеватора находится сопло, приемная камера, смесительная горловина и диффузор. Приемная камера соединяется с «обраткой» с помощью фланца.

Перегретая вода поступает на вход элеватора и проходит в сопло. Вследствие сужения сопла скорость потока увеличивается, а давление уменьшается (закон Бернулли). В область пониженного давления подсасывается вода из «обратки» и смешивается в смесительной камере элеватора. Вода уменьшает температуру до нужного уровня и одновременно уменьшается давление. Элеватор работает одновременно как циркуляционный насос и смеситель. Таков вкратце принцип работы элеватора в системе отопления здания или сооружения.

Схема теплового узла

Регулировку подачи теплоносителя осуществляют узлы элеваторные отопления дома. Элеватор – основной элемент теплового узла, нуждается в обвязке. Регулировочное оборудование чувствительно к загрязнениям, поэтому в обвязку входят грязевые фильтры, которые подключаются к «подаче» и «обратке».

В обвязку элеватора входят:

• грязевые фильтры;
• манометры (на входе и выходе);
• термодатчики (термометры на входе элеватора, на выходе и на «обратке»);
• задвижки (для проведения профилактических или аварийных работ).

Это самый простой вариант схемы для регулировки температуры теплоносителя, но она часто используется как базовое устройство теплового узла. Базовый узел элеваторный отопления любых зданий и сооружений, обеспечивает регулировку температуры и давления теплоносителя в контуре.

Преимущества его применения для отопления больших объектов, домов и высоток:

1. безотказность, благодаря простоте конструкции;
2. низкая цена монтажа и комплектующих деталей;
3. абсолютная энергонезависимость;
4. существенная экономия потребления теплоносителя до 30%.

Но при наличии бесспорных преимуществ использования элеватора для систем отопления следует отметить и недостатки применения этого прибора:

• расчет делается индивидуально для каждой системы;
• нужен обязательный перепад давления в системе отопления объекта;
• если элеватор нерегулируемый, то невозможно изменить параметры контура отопления.

Элеватор с автоматической регулировкой

В настоящее время созданы конструкции элеваторов, в которых при помощи электронной регулировки можно изменять сечение сопла. В таком элеваторе имеется механизм, который перемещает дроссельную иглу. Она меняет просвет сопла и в результате меняется расход теплоносителя. Изменение просвета меняет скорость движения воды. В результате изменяется коэффициент смешивания горячей воды и воды из «обратки», чем достигается изменение температуры теплоносителя в «подаче». Теперь понятно, зачем в системе отопления нужно давление воды.

Элеватор регулирует подачу и давление теплоносителя, а его давление движет поток в контуре отопления.

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

Основные правила устройства контура тёплого водяного пола

Водяной теплый пол нагревает поверхность финишного покрытия опосредовано через бетонную стяжку, толщина которой составляет 5 см. При правильном устройство под этой стяжкой имются такие элементы:

• водяная и паровая защита из полиэтиленовой пленки;
• черновая бетонная стяжка толщиной доя 15 см;
• теплоизолирующий слой из фольгированного утеплителя.

Кроме того, поверх греющей стяжки укладывается еще один слой паровой и водяной защиты.

Регистр водяного теплого пола раскладывается на расстоянии 50 см между коленами и не ближе 20 см до стен. Один конец трубы выводится от котла через узел подмеса, второй — обратка, подключается к нему же перед котлом.

Устройство в стяжку предполагает использование труб без стыков, что возможно только при использовании пластиковых или металлопластиковых труб. Стык это слабое местом трубопровода, а при необходимости ремонта придется демонтировать стяжку.

Устройство и принцип работы элеватора отопления

В точке входа трубопровода тепловых сетей, обычно в подвале, в глаза бросается узел, который соединяет трубы подачи и «обратки». Это элеватор — смесительный узел для отопления дома. Изготовляется элеватор в виде чугунной или стальной конструкции снабженной тремя фланцами. Это обычный элеватор отопления принцип работы его основан на законах физики. Внутри элеватора находится сопло, приемная камера, смесительная горловина и диффузор. Приемная камера соединяется с «обраткой» с помощью фланца.

Перегретая вода поступает на вход элеватора и проходит в сопло. Вследствие сужения сопла скорость потока увеличивается, а давление уменьшается (закон Бернулли). В область пониженного давления подсасывается вода из «обратки» и смешивается в смесительной камере элеватора. Вода уменьшает температуру до нужного уровня и одновременно уменьшается давление. Элеватор работает одновременно как циркуляционный насос и смеситель. Таков вкратце принцип работы элеватора в системе отопления здания или сооружения.

Схема теплового узла

Регулировку подачи теплоносителя осуществляют узлы элеваторные отопления дома. Элеватор – основной элемент теплового узла, нуждается в обвязке. Регулировочное оборудование чувствительно к загрязнениям, поэтому в обвязку входят грязевые фильтры, которые подключаются к «подаче» и «обратке».

В обвязку элеватора входят:

• грязевые фильтры;
• манометры (на входе и выходе);
• термодатчики (термометры на входе элеватора, на выходе и на «обратке»);
• задвижки (для проведения профилактических или аварийных работ).

Это самый простой вариант схемы для регулировки температуры теплоносителя, но она часто используется как базовое устройство теплового узла. Базовый узел элеваторный отопления любых зданий и сооружений, обеспечивает регулировку температуры и давления теплоносителя в контуре.

Преимущества его применения для отопления больших объектов, домов и высоток:

1. безотказность, благодаря простоте конструкции;
2. низкая цена монтажа и комплектующих деталей;
3. абсолютная энергонезависимость;
4. существенная экономия потребления теплоносителя до 30%.

Но при наличии бесспорных преимуществ использования элеватора для систем отопления следует отметить и недостатки применения этого прибора:

• расчет делается индивидуально для каждой системы;
• нужен обязательный перепад давления в системе отопления объекта;
• если элеватор нерегулируемый, то невозможно изменить параметры контура отопления.

Элеватор с автоматической регулировкой

В настоящее время созданы конструкции элеваторов, в которых при помощи электронной регулировки можно изменять сечение сопла. В таком элеваторе имеется механизм, который перемещает дроссельную иглу. Она меняет просвет сопла и в результате меняется расход теплоносителя. Изменение просвета меняет скорость движения воды. В результате изменяется коэффициент смешивания горячей воды и воды из «обратки», чем достигается изменение температуры теплоносителя в «подаче». Теперь понятно, зачем в системе отопления нужно давление воды.

Элеватор регулирует подачу и давление теплоносителя, а его давление движет поток в контуре отопления.