Элеваторный узел системы отопления: особенности, предназначение, схема пункта

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.

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.

Виды схем установки тепловых узлов

Становится понятно, что тепловой узел в многоквартирном доме находится в подвале, где и начинается подача тепла в каждую квартиру. Схема теплового узла указана на этом фото.

Как видно из картинки, это элеваторная схема. Ее можно назвать самой простой и не дорогостоящей. Но, недостатком этой системы является то, что выполнять регулировку температуры в трубах невозможно. В связи с этим возникают некоторые неудобства у конечных потребителей. Тепловая энергия перерасходуется при оттепели за отопительный сезон. Основная делать такой схемы — это элеватор. А перед ним может быть установлен редуктор понижения давления. А сам элеватор служит для того, чтобы подмешивать остывший теплоноситель к горячему. На его выходе создается разряжение, что и служит основой работы. За счет этого разряжения, в элеваторе теплоноситель находится под меньшим давлением, поэтому и происходит смешивание.

Но, есть еще одна схема установки системы. Она работает на основе теплообменника. Вы можете увидеть ее на этом фото.

Благодаря тому, что тепловой пункт подключается через этот самый теплообменник, теплоноситель внутри дома и теплоноситель из теплотрассы разделяется. А за счет этого разделения, предоставляется возможность его выполнять его подготовку. Для этой цели используются присадки и фильтрация. Именно эта схема открывает большие двери для регулирования температуры и давления теплоносителя в трубах

Почему это важно? Дело в том, что схема на основе теплообменника позволяет снижать растраты на отопление

Если говорить о подмешивании теплоносителя, то для такой системы оно выполняется за счет термостатических клапанов. Особенностью использования является и то, что жильцы могут позволить себе использование алюминиевых радиаторов. Только вот есть небольшой нюанс — при некачественном теплоносителе внутри системы, срок службы радиаторов снижается. Естественно, что вы не сможете осуществлять контроль качества теплоносителя внутри. Вот почему лучше не рисковать и довольствоваться биметаллическими или чугунными радиаторами.

Обратите внимание! При подключении ГВС через теплообменник, появляется возможность контроля давления внутри и температуры воды. Хочется отметить, что некоторые управляющие, что любят наживаться на добросовестных плательщиках, могут заниматься обманом жильцов дома. Как? Занижая температуру воды всего лишь на несколько градусов

На выходе получается, что потребители не замечают этого отличия, однако, беря во внимание весь дом, можно сделать вывод, что управляющие смогут заработать несколько десятков тысяч рублей всего за один месяц

Как? Занижая температуру воды всего лишь на несколько градусов

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:

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

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.

Назначение и характеристики

Элеватор отопления охлаждает перегретую воду до расчетной температуры, после этого подготовленная вода попадает в отопительные приборы, которые размещены в жилых помещениях. Охлаждение воды случается в тот момент, когда в элеваторе смешивается горячая вода из подающего трубопровода с остывшей из обратного.

Схема элеватора отопления наглядно показывает, что данный узел способствует увеличению эффективности работы всей отопительной системы здания. На него возложено сразу две функции – смесителя и циркуляционного насоса. Стоит такой узел недорого, ему не требуется электроэнергия. Но элеватор имеет и несколько недостатков:

Перепад давления между трубопроводами прямого и обратного подавания должен быть на уровне 0,8-2 Бар.
Нельзя регулировать выходной температурный режим.
Должен быть точный расчет для каждого компонента элеватора.

Элеваторы широко применимы в коммунальном тепловом хозяйстве, так как они стабильны в работе тогда, когда в тепловых сетях изменяется тепловой и гидравлический режим. За элеватором отопления не требуется постоянно следить, все регулирование заключается в выборе правильного диаметра сопла.

Элеватор отопления состоит из трех элементов – струйного элеватора, сопла и камеры разрежения. Также есть и такое понятие, как обвязка элеватора. Здесь должна применяться необходимая запорная арматура, контрольные термометры и манометры.

Подбор элеватора отопления такого типа обусловлен тем, что здесь коэффициент смешения меняется от 2 до 5, в сравнении с обычными элеваторами без регулирования сопла, этот показатель остается неизменным. Так, в процессе применения элеваторов с регулируемым соплом можно немного снизить расходы на отопление.

Конструкция данного вида элеваторов имеет в своем составе регулирующий исполнительный механизм, обеспечивающий стабильность работы системы отопления при небольших расходах сетевой воды. В конусообразном сопле системы элеватора размещается регулирующая дроссельная игла и направляющее устройство, которое закручивает струю воды и играет роль кожуха дроссельной иглы.

Этот механизм имеет вращающийся от электропривода или вручную зубчатый валик. Он предназначен для перемещения дроссельной иглы в продольном направлении сопла, изменяет его эффективное сечение, после чего расход воды регулируется. Так, можно повысить расход сетевой воды от расчетного показателя на 10-20%, или уменьшить его практически до полного закрытия сопла. Уменьшение сечения сопла может привести к увеличению скорости потока сетевой воды и коэффициента смешения. Так температура воды снижается.

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:

безотказность, благодаря простоте конструкции;
низкая цена монтажа и комплектующих деталей;
абсолютная энергонезависимость;
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.

Расчет элеваторного узла

Для проведения расчета элеваторного узла сначала вычисляют диаметр камеры смешивания и подбирают соответствующий номер элеватора. После этого высчитывают диаметр рабочего сопла.

Для расчетов пригодятся следующие формулы:

Расчет сечения инжекционной камеры ведется в сантиметрах. Для определения этого числа нужно знать расход нагретого теплоносителя в сети с учетом гидравлического сопротивления.

Это значение можно найти, используя приведенную в таблице формулу, где:

Q – это объем тепловой энергии, измеряемый в ккал/ч, расходующейся на обогрев всего сооружения;
Tсм – температура теплового носителя в выходном патрубке после элеваторного тройника;
T2о – температура обратки;
h – сопротивление водяного столба жидкости, которое измеряется в метрах (этот показатель учитывается в разводке всего контура, в том числе и в радиаторах).

По отдельной формуле рассчитывается диаметр узкой части сопла. Для этого нужно знать габариты инжекторной камеры в сантиметрах и коэффициент смешивания. По отдельной формуле находится коэффициент инжекции. Для расчета нам понадобится температура теплоносителя на входящем патрубке.

Когда мы будем знать напор на трубопроводе, идущем от магистрали централизованного отопления, можно вычислить диаметр сопла. Для этого необходимые параметры системы переводят в сантиметры.

После проведения расчетов мы получаем необходимые данные, на основании которых можно подобрать подходящую модель элеваторного узла и определить условия для его правильной и бесперебойной работы. Иными словами, мы можем определить необходимую производительность системы, зная объем циркулирующего теплоносителя, который прокачивается через элеватор за единицу времени, а также минимальный напор жидкости. Основными параметрами при выборе подходящей модели прибора является сечение горловины камеры смешивания и сопла элеватора.

Важно! Диаметр сопла округляем в меньшую сторону до сотых долей миллиметра. Но минимальное значение не может быть меньше трех миллиметров, потому что сопло быстро засорится

Проблемы при подключении к радиаторам

Любое инженерное устройство может начать работать неправильно. Основными проблемами, с которыми может столкнуться человек при подключении радиаторов и эксплуатации элеватора — это несоответствие температуры, неправильный расход воды, шум, засоры и так далее. Ниже мы рассмотрим эти основные неисправности более подробно.

Шум

В норме элеватор должен работать достаточно тихо. Появление шума обычно вызывается избыточным уровнем давления на входе устройства, растрескиванием или коррозией сопла, засорением элеватора, перекосом сопла и так далее.

Методы решения этой проблемы могут быть различными:

Если шум появился из-за высокого уровня давления на входе, требуется отрегулировать напор на участке трубопровода перед элеватором (например, с помощью дросселирования).
В случае засорения требуется разобрать и почистить устройство.
Если шум появился из-за коррозии или растрескивания сопла, то требуется заменить сопло или элеватор целиком.

Несоответствие температуры

Также может сложиться такая ситуация, что вы провели все необходимые расчеты, купили элеватор, выполнили монтаж, а потом оказалось, что температура не соответствует расчетам. В чем же дело? Чаще всего эта проблема возникает из-за проблем с соплом или регулирующей иглой. Метод решения проблемы несоответствия температуры — замена сопла или иглы.

Внимание! При покупке желательно отдать свое предпочтение элеваторам с регуляцией. Даже если окажется, что реальное положение вещей не соответствует ожидаемым расчетам, вы можете отрегулировать температуру и установить нужную температуру на выходе опытным путем

Неправильный учет и расход воды

Еще одной проблемой, с которой люди часто сталкиваются при работе с элеватором — это неправильный учет или расход воды.

Чаще всего эта проблема возникает из-за растрескивания и коррозии сопла, очень серьезном засорении элеватора, в таком случае также появляется шум.

Датчики давления на входе и выходе показывают разницу более 2 Ба, а также в случае неисправности регулятора давления на каком-либо участке трубы.

Эта проблема решается ремонтом или заменой поврежденных деталей и чисткой засоренного элеватора.

Неисправные элементы конструкции

Причины этого могут быть различными, а основными являются заводской брак элеватора или неисправность других элементов теплосети. Способ решения проблемы в первом случае — замена неисправной детали или прибора целиком; способ решения проблемы во втором случае — ремонт поврежденного элемента теплосети.

Засоры

Также очень часто неправильная работа элеватора наблюдается при засорении. Мусором могут быть частички земли и песка, частицы ржавчины, кусочки прокладки и так далее.

Дело в том, что весь мусор может прилипать к соплу в камере перегретой воды.

В таком случае прилипшие частички мусора сузят диаметр сопла, что со временем приведет к появлению массы проблем (перепады давления, неправильный расход воды, шум, несоответствие температуры и так далее).

Засорение может возникнуть от недостаточного уровня герметичности прибора, а также из-за коррозии труб, попадания в трубы мусора и так далее.

Решение проблемы будет таким:

Прочистка элеватора.
Установление грязевиков для сбора мусора на магистралях подачи и возврата воды. Грязевики при этом должны располагаться перед элеватором.
Регулярное проведение профилактических мероприятий (не забывайте также прочищать грязевики).