Современные элеваторные узлы системы отопления

Клапан трехходовой

При необходимости разделить поток теплоносителя между двумя потребителями применяется клапан трехходовой для отопления, который может работать в двух режимах:

• постоянный режим;
• переменный гидрорежим.

Трехходовой кран устанавливается в тех местах контура отопления, где может возникнуть необходимость разделить или полностью перекрыть поток воды. Материал крана – сталь, чугун или латунь. Внутри крана находится запорное устройство, которое может быть шаровым, цилиндрическим или конусным. Кран напоминает тройник и в зависимости от подключения трехходовой клапан на системе отопления может работать как смеситель. Пропорции смешивания можно менять в широких пределах.

Применяется шаровой кран в основном для:

1. регулировки температуры теплых полов;
2. регулировки температуры батарей;
3. распределения теплоносителя на два направления.

Существуют два типа трехходовых кранов – запорные и регулировочные. В принципе они практически равнозначны, но запорными трехходовыми кранами труднее плавно регулировать температуру.

Общие краткие сведения о системах теплоснабжения

Чтобы правильно понять важность элеваторного узла, наверное, необходимо для начала кратко рассмотреть, как же работают центральные системы теплоснабжения. ТЭЦ с системой тепловых магистралей

ТЭЦ с системой тепловых магистралей

ТЭЦ с системой тепловых магистралей

Источником тепловой энергии являются ТЭЦ или котельные, в которых осуществляется разогрев теплоносителя до нужной температуры за счёт использования того или иного вида топлива (уголь, нефтепродукты, природный газ и т.п.) Оттуда теплоноситель прокачивается по трубам к точкам потребления.

ТЭЦ или крупная котельная рассчитана на обеспечение теплом определенного района, порой – с очень немалой территорией. Системы трубопроводов получаются весьма протяжёнными и разветвленными. Как минимизировать потери тепла и равномерно распределить его по потребителям, так, чтобы, например, наиболее удаленные от ТЭЦ здания не испытывали недостаточности в нем? Это достигается тщательной термоизоляцией тепловых магистралей и поддержанием в них определенного теплового режима.

На практике используется несколько теоретически рассчитанных и практически проверенных температурных режимов функционирования котельных, которые обеспечивают и передачу тепла на значительные расстояния без существенных потерь, и максимальную эффективность, и экономичность работы котельного оборудования. Так, к примеру, применяются режимы 150/70, 130/70, 95/70 (температура воды в магистрали подачи / температура в «обратке»). Выбор конкретного режима зависит от климатического пояса региона и от конкретного уровня текущей зимней температуры воздуха.

Упрощенная схема подачи тепла от ТЭЦ (котельной) к потребителям

1 – Котельная или ТЭЦ.

2 – Потребители тепловой энергии.

3 – Магистраль подачи разогретого теплоносителя.

4 – Магистраль «обратки».

5 и 6 – Ответвления от магистралей к зданиям – потребителям.

7 – Внутридомовые тепловые распределительные узлы.

От магистралей подачи и «обратки» идут ответвления в каждое здание, подключенное к данной сети. Но вот здесь сразу возникают вопросы.

• Во-первых, разным объектам требуется различное количество тепла – не сравнить, к примеру, огромную жилую высотку и небольшое малоэтажное здание.
• Во-вторых, температура воды в магистрали не соответствует допустимым нормам для подачи непосредственно на теплообменные приборы. Как видно из приведенных режимов, температура очень часто даже превышает точку кипения, и вода поддерживается в жидком агрегатном состоянии только лишь за счет высокого давления и герметичности системы.

Использование столь критичных температур в отапливаемых помещениях – недопустимо. И дело не только в избыточности поступления тепловой энергии – это чрезвычайно опасно. Любое прикосновение к разогретым до такого уровня батареям вызовет сильный ожог тканей, а в случае даже небольшой разгерметизации теплоноситель мгновенно превращается в горячий пар, что может повлечь очень серьезные последствия.

Таким образом, на локальном тепловом узле дома необходимо снизить температуру и давление до расчетных эксплуатационных уровней, обеспечив при этом требуемый отбор тепла, достаточный для нужд отопления конкретного здания. Эту роль выполняет специальное теплотехническое оборудование. Как уже говорилось, это могут быть современные автоматизированные комплексы, но очень часто отдается предпочтение проверенной схеме элеваторного узла.

Так может выглядеть простейший элеваторный узел в жилом доме

Если заглянуть на тепловой распределительный пункт здания (чаще всего они располагаются в подвале, в точке входа магистральных тепловых сетей), то можно увидеть узел, в котором явно видна перемычка между трубами подачи и «обратки». Именно здесь и стоит сам элеватор, об устройстве и принципе работы будет рассказано ниже.

Балансировка системы

Расчеты любой гидравлической схемы очень сложны. При монтаже проявляются особенности и отклонения, которые при вычислениях учесть невозможно: засоры, окалина, сужения. На практике гидравлику увязывают на этапе проектирования, а затем производят наладку с помощью балансировочных клапанов. Это устройство – регулируемая шайба. С ее помощью меняют пропускную способность клапана, то есть гидравлическое сопротивление. Таким образом связывают работу всех контуров.

Балансировочные клапаны ставят на все узлы и системы ТП: теплообменник, насосы, контуры водоснабжения, вентиляции, отопления. Дополнительные устройства требуются для согласования работы контуров и компенсации работы насосов.

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.

На сегодняшний день можно встретить узлы, в которых размер сопла регулируется электрическим приводом. За счет этого можно автоматически настраивать требуемую температуру циркулирующей воды.

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.

Принцип работы элеваторного узла

Принцип работы теплового элеваторного узла и водоструйного элеватора. В предыдущей статье мы с вами выяснили основное назначение теплового элеваторного узла 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 здесь .

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 смешивающую камеру 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 терморегуляторами типа «Danfoss» 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

Выше сказанное не относится к схемам с терморегуляторами типа «Danfoss» 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.

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.

Элеваторный узел отопления — что это такое? Схема и принцип работы

Никто не будет спорить, что система отопления является одной из наиболее важных систем жизнеобеспечения любого жилья, как частного дома, так и квартиры.

Если говорить о квартирах, то в них зачастую преобладает централизованное отопление, в частных же домах чаще всего встречаются автономные системы отопления. В любом случае устройство отопительной системы требует пристального внимания.

Например, в этой статье мы поговорим о таком важном элементе, как элеваторный узел отопления, о предназначении которого известно далеко не всем.  Давайте разбираться

Что такое элеваторный узел отопления и для чего он используется?

Для того чтоб наглядно понять устройство и предназначение элеваторного узла можно зайти в обычный подвал многоэтажного дома. Там, среди остальных элементов теплового узла и можно найти нужную деталь.

Элеваторный узел отопления

Рассмотрим принципиальную схему подачи теплоносителя в систему отопления жилого дома. Горячая вода подается по трубопроводам к дому. Стоит отметить, что трубопроводов всего два, из которых:

• 1- подающий (подводит горячую воду к дому);
• 2- обратный (осуществляет отвод теплоносителя, отдавшего тепло, обратно в котельную);

Нагретая до определенной температуры воды из тепловой камеры попадает в подвал здания, где на вход в тепловой узел на трубопроводах установлена запорная арматура. Раньше в качестве запорной арматуры повсеместно устанавливались задвижки, теперь их постепенно вытесняют шаровые краны, изготовленные из стали. Дальнейший путь теплоносителя зависит от его температуры.

В нашей стране котельные работают по трем основным тепловым режимам:

• 95(90)/70 0С;
• 130/70 0С;
• 150/70 0С;

Если вода в подающем трубопроводе нагрета не более чем до 95 0С, то она просто распределяется по системе отопления при помощи коллектора, оснащенного регулировочными устройствами (балансировочными кранами).

В том случае, если температура теплоносителя выше 95 0С, то согласно действующим нормам такую воду нельзя подавать в отопительную систему. Нужно ее охладить. Именно здесь и вступает в работу элеваторный узел.

Стоит отметить, что элеваторный узел отопления является наиболее дешевым и простым способом охлаждения теплоносителя.

Принцип работы элеваторного узла отопления и схема

С помощью элеватора температура перегретой воды опускается до расчетной, после чего подготовленный теплоноситель направляется в приборы отопления. Принцип работы элеваторного узла основан на смешивании в нем перегретого теплоносителя из подающего трубопровода с остывшей водой из обратной трубы.

Приведенная ниже схема элеваторного узла наглядно показывает, что элеватор выполняет сразу 2 функции, что позволяет повысить общую эффективность функционирования системы отопления:

• Работает в качестве циркуляционного насоса;
• Выполняет функцию смешивания;

Схема элеваторного узла

Преимущество элеватора в его несложном устройстве и, несмотря на это, в высокой эффективности. Стоимость его невысока. Для работы ему не требуется подключения электрического тока.

Стоит упомянуть и недостатки этого элемента:

• Отсутствует возможность регулирования температуры воды на выходе;
• Перепад давления между подающим и обратным трубопроводом не должен выходить из диапазона 0,8-2 Бар;
• Только точный расчет каждой детали элеватора гарантирует его эффективную работу;

На сегодняшний день элеваторы все еще широко используются в тепловых узлах жилых домов, так как эффективность их работы не зависит от изменений тепловых и гидравлических режимов в тепловых сетях.

Кроме того элеваторный узел не требует постоянного присмотра, а для его регулировки достаточно правильно подобрать диаметр сопла.

Стоит помнить, что весь подбор элементов элеваторного узла стоит доверять только специалистам, имеющим соответствующие разрешения.

Схема элеватора

Из чего состоит элеваторный узел

• Струйный элеватор;
• Сопло;
• Камера разрешения;

Кроме того в состав элеваторного узла входит так называемая «обвязка элеватора», состоящая из контрольных манометров, термометров, запорной арматуры.

В последнее время появились элеваторы, оснащенные электроприводом для регулирования диаметра сопла. Такой элеватор позволяет автоматически регулировать температуру теплоносителя, поступающего в систему отопления.

Однако пока такие модели не получают широкого распространения ввиду невысокой степени надежности.

Где поставить пункт обогрева квартиры?

Сделать пункт нагрева теплоносителя можно только в особом помещении. Есть определенные требования к бойлерной:

1. Площадь от 4 кв. м. Дверь в пункт должна иметь ширину от 0,8 м.
2. Наличие окна, которое смотрит на улицу.
3. В отдельных случаях наличие принудительной вентиляции.
4. Крепление котла к негорючей поверхности стены. В противном случае необходимо обеспечить надежную прослойку из негорючего материала.
5. 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.

Назначение элеватора в системе отопления

Теплоноситель, выходящий из котельной или ТЭЦ, имеет высокую температуру – от 105 до 150 °С. Естественно, что подавать в систему отопления воду с такой температурой недопустимо.

Нормативными документами эта температура ограничена пределом 95 °С и вот почему:

• в целях безопасности: можно получить ожоги от прикосновения к батареям;
• не всякие радиаторы могут функционировать при высоких температурных режимах, не говоря уже о полимерных трубах.

Снизить температуру сетевой воды до нормируемого уровня позволяет работа элеватора отопления. Вы спросите – а почему нельзя сразу направить в дома воду с требуемыми параметрами? Ответ лежит в плоскости экономической целесообразности, подача перегретого теплоносителя позволяет передать с одним и тем же объемом воды гораздо большее количество тепла. Если температуру снизить, то придется увеличить расход теплоносителя, а следом существенно вырастут диаметры трубопроводов тепловых сетей.

Итак, работа элеваторного узла, установленного в тепловом пункте, состоит в снижении температуры воды путем подмешивания в подающий трубопровод остывший теплоноситель из обратки. Следует отметить, что данный элемент считается устаревшим, хотя до сих пор повсеместно используется. Сейчас при устройстве тепловых пунктов применяются смешивающие узлы с трехходовыми клапанами либо пластинчатые теплообменники.

Зачем нужен элеватор: основное назначение прибора

Первоначальные параметры теплоносителя, на выходе из ТЭЦ или котельной: 105—150 °C, давление 6—10 Бар. Такие высокие показатели необходимы для:

• достижения максимального КПД теплового оборудования;
• возможности доставить теплоноситель в районы, которые сильно удалены от поставщика;
• для экономической выгоды (в тонне воды с более высоко температурой больше тепловой энергии, чем в тонне с более низкой);
• недопущения парообразования воды.

Когда жидкость по трубам подходит к потребителю, она не сразу попадает в радиаторы отопления. Её показатели для внутридомовой сети слишком высоки и опасны. Их необходимо понизить.

Температуру воды необходимо уменьшить до 95 °C, давление снизить. Этого требует СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование».

Причины:

• горячая вода в батареях с температурой выше 95 °C, может вызвать ожог потребителя;
• внутридомовые трубы и радиаторы при таких показателях могут потечь или взорваться;
• пластиковые трубы не могут эксплуатироваться при таких высоких температурах.

В этом и заключается основное назначение элеватора. Это устройство, которое приводит параметры теплоносителя к норме. Происходит это путём подмешивания остывшей воды из обратного контура отопления к горячей. Кроме того, он является водяным насосом.

Функции элеватора

• понижение температуры теплоносителя;
• понижение давления в трубах;
• обеспечивает циркуляцию воды в системе.

Элеватор — энергонезависимое устройство. Подключения к электросети не требуется.

Принцип работы в системе отопления

Теловой узел дома расположен, чаще всего, в подвале. Элеватор в этом узле установлен между трубами подачи и обратным контуром. Он соединяет их.

Материал, из которого делают смесительный узел — чугун или сталь. Состоит из 3 фланцев. Принцип работы устройства основан на законах физики. Вода в узле проходит этапы:

1. Сильно нагретая, под высоким давлением, она попадает в сопло, которое имеет форму конуса, один конец сужается. В результате увеличивается скорость течения теплоносителя, но уменьшается давление. Здесь элеватор начинает действовать как водоструйный насос.
2. Затем, со сниженным давлением, вода попадает в камеру смешения, где смешивается с остывшей. Жидкость поступает из обратного контура снизу. На этом этапе понижается температура и давление теплоносителя.
3. Далее, по трубам к потребителю поступает подготовленная вода.

Фото 1. Схема устройства элеваторного узла. Стрелками указаны составные части конструкции элеватора.

Главное условие нормальной работы узла — перепад давлений между входной магистралью и обратным контуром.

Внимание! Для бесперебойной работы элеватора нужно установить обвязку, куда входят: грязевые фильтры, манометры на входе и выходе, термодатчики и ремонтные задвижки