Устройство, назначение, принцип работы и виды элеваторного узла

Элеваторный узел – это специализированное оборудование, располагающееся в тепловом распредпункте. Основные задачи этого устройства: увеличение объёма нагреваемой воды, уменьшение её давления и t, а также перекачка. Регулировка работы обычных элеваторов происходит путём уменьшения или увеличения размеров составных частей. Также существуют механически и электрически регулируемые элеваторы.

Сущность элеваторного узла

Элеваторный узел системы отопления – особый функциональный механизм, который является частью отопительного оборудования дома. По сути он выполняет роль водоструйного или эжекционного насоса.

Благодаря своему устройству элеватор позволяет повышать давление в теплосистеме, повышая при этом объём теплоносителя (повышение количества воды получается из-за её большой температуры и такого же большого давления). Это значит, что вода в трубах нагревается до 150°С, не превращаясь при этом в пар из-за закрытого пространства. Кроме этого, в элеваторе генерируется повышенное давление. Все указанные условия, которые создаёт элеваторное устройство, способствуют последующей более эффективной подаче тепла в отопительные трубы.

После того, как 150-градусная вода подошла к месту её непосредственного использования включается элеватор. Он должен понизить температуру и давление воды, ведь в таком разогретом состоянии теплоноситель не может поступать в отопительные системы. В противном случае чугунные батареи, трубы при этом испортятся и при этом даже сохранится вероятность их разрыва, что может иметь печальные последствия. Даже если радиаторы не чугунные, а сделаны из другого металла, есть вероятность получить ожог.

Это интересно! Вода не обязательно нагревается до 150°С, есть также другие режимы работы– с входной температурой 130°С, 95°С (как вариант 90°С).

Принципы функционирования элеваторного узла

Вы уже знаете немного про элеваторный узел системы отопления и что это такое. Рассмотрим подробнее, как функционирует это приспособление. Оно содержит 3 фланца, в которые вставляется входная, выходная (обратная) трубы, а также трубопровод, по которому вода идёт непосредственно к потребителю тепла.

Принцип работы элеватора таков: в: сначала нагретая вода из общей магистрали поступает в патрубок рассматриваемого устройства.

Так как теплоноситель находится под давлением, он перемещается чуть дальше, проходя сквозь узкое сопло. При этом возникает эффект инжекции или эффект Вентури, то есть в следующей камере (приёмной) создаётся зона разряжения. Так как указанная камера имеет пониженное давление, начинает действовать закон термодинамики и холодная вода из другого патрубка начинает засасываться в эту часть элеваторного узла. Второй патрубок подключён к так называемой трубе обратки.

Это интересно! Закон Вентури говорит о падении давления жидкости при прохождении её через узкую часть трубы. При этом объясняет, почему так происходит, закон Бернулли.

В результате вышеописанных процессов в следующей части приспособления, которая называется смесительной горловиной, горячая и холодная вода перемешиваются, а давление снижается. После этого нормальной температуры жидкость отправляется непосредственно в систему, обогревающую дома в зимний период.

Таким образом, кроме снижения рабочих параметров системы, элеватор выполняет также функцию насоса. Одна из важнейших задач, которые решает элеватор, – создание необходимого и подходящего давления, которое может преодолеть водяное сопротивление тёплой системы дома. Для этого вертикальная перемычка на месте стыка врезается под углом 450. Это способствует лучшему разделению водяных потоков.

Устройство элеватора содержит другие важные и важные для теплоснабжения элементы. Это приспособление также оснащается фильтрами и обвязкой, в которую входят:

• манометры (для контроля системного давления);
• фильтры (освобождают от грязи);
• термометры (для контроля температуры; располагаются сразу в трёх местах системы);
• задвижки (нужны для доступа внутрь системы, а также для осуществления аварийных и других работ).

Фильтры, используемые в элеваторе, могут быть двух типов: грязеуловительные или сетчато-магнитные. Первые удаляют наиболее крупный мусор из теплоносителя, вторые отвечают за очистку воды, которая поступает в домовые радиаторы отопления и трубы.

Рассмотрим, для чего нужен элеватор. Это приспособление находит применение в основном в централизованных системах отопления, а именно там, где t поднимается до ста пятидесяти градусов Цельсия, давление составляет 6-10 бар. Это необходимо для того, чтобы:

• оборудование, работающие с высокими температурами, функционировало исправно и с высоким коэффициентом полезного действия;
• доставлять достаточно нагретую воду в отдалённые от котельной районы;
• экономить ресурсы (за счёт того, что вода, нагретая до температуры более 100°С и имеющая повышенное давление, содержит больше тепловой энергии, чем более холодная, например, девяностоградусная).

Некоторые особенности элеватора отопления

При рассмотрении вопроса о том, что такое элеваторный узел, стоит отдельно остановиться на особенностях его обустройства для обогрева дома.

При проектировании отопительной системы особое внимание нужно обращать на отношение сопротивления устройства к напору, создающемуся внутри трубы, которая подаёт воду. Оптимально, если это соотношение будет 1 к 7. Также важна разница давлений между подающим и обратным контуром. Необходимо стремиться к тому, чтобы эти показатели совпадали, тогда система считается полностью работоспособной. Допускается отклонение, но не более, чем на 0,5 кгс/см3.

Регулируемые устройства

Практика использования элеваторов отопления показывает, что применение регулируемых устройств больше нужно для зарубежных реалий: российские холодные зимы обычно требуют хорошего, стабильного обогрева жилых помещений и постоянно изменять температуру теплоносителя не требуется.

Также регулирующиеся элеваторы находят своё применение для обогрева нежилых помещений: если снизить температуру на ночь, когда клиентов и посетителей нет, можно добиться экономии до 30%. Регуляция теплоносителя с помощью такого элеватора отопления осуществляется с помощью специального дополнительного реле, оснащённого электроприводом.

Гребёнка

Когда на отапливаемом объекте, то есть в доме несколько этажей, требуется установить специальный распределитель, подающий тепло каждому отдельному объекту или в каждое помещение. Для этого используют специальное дополнительное оборудование – гребёнку (второе название – коллектор).

Сущность работы этого оборудования следующая: из элеваторного выхода вытекает готовый к обогреву теплоноситель, попадая в коллектор. После этого гребёнка распределяет воду по потребителям с одинаковым напором. При этом не происходит остановки работы всей системы, а взаимное влияние её ответвлений исключается. К тому же давление в батареях соответствует давлению на выходе элеватора.

Дополнительные элементы теплосистемы

Повышенный интерес к вопросу, что такое элеватор в системе отопления, в последнее время возник не спроста. Дело в постоянно повышающихся ценах на услуги жилищно-коммунального хозяйства. В таких условиях владельцы частных домов задумываются о получении экономии и нормальной температуры воздуха в зимний период.

Это можно осуществить, если использовать дополнительные элементы, снижающие излишнее потребление энергии:

• циркуляционные насосы;
• защитные элементы для труб;
• системы очистки воды;
• различные автоматические устройства, направленные на контроль за комфортным режимом нагрева теплоносителя.

Трёхходовой клапан

О том, что такое элеваторный узел отопления, вам уже известно, но есть некоторые разновидности этого устройства, которые стоит рассмотреть. Так, для распределения тепла между 2-мя пользователями или полного перекрывания потока используют специальный трёхходовой клапан. Элеваторное приспособление имеет такие режимы функционирования:

• переменный гидрорежим;
• постоянный режим.

Чтобы кран был достаточно крепким для выполнения своих задач, его изготавливают из чугуна, латуни или стали. Внутри расположено цилиндрическое, шаровое или конусное запорное устройство. Такой механизм может работать в качестве смесителя, при этом есть возможность регулировать и менять пропорции смешивания холодной и горячей воды в широком диапазоне.

В большинстве случаев шаровый кран используется для регулирования температуры тёплого пола, отопительных батарей или разделения отопительного потока на два направления. Различают два типа трёхходового крана – запорный и регулировочный. Как это понятно из названия, регулировочный кран специально предназначен для осуществления комфортной регулировки, а вот запорные трёхходовые краны не позволят плавно менять температуру.

Нагревание воды

Элеватор в отопительной системе нужен для снижения температуры и вместе с ней давления теплоносителя, но бывают исключения. Так, в холодных регионах можно встретить конструкции с элеватором, который может наоборот нагревать воду. Запуск такого устройства осуществляется, когда происходит смешивание уже остывшей воды с перегретым теплоносителем, поступающем из соответствующей входной трубы. Такой элеваторный узел повышает эффективность всей домовой отопительной системы.

«Плюсы» и «минусы» элеватора

Элеваторный узел – это на первый взгляд очень удобное и функциональное приспособление, но оно имеет свои недостатки.

К отрицательным сторонам элеватора относится невозможность контроля за температурой на выходе системы и сложность в расчёте нужной длины, размера конуса и камеры для смешивания. Первую проблему иногда решают с помощью электрического привода, который может передвигать специальную металлическую иглу в виде конуса. Так меняется диаметр, это важно для температур теплоносителя. Также можно установить ручной привод. Ещё одним отрицательным моментом использования элеватора системы отопления можно считать необходимость обеспечивать большой перепад напора воды.

Среди других сложностей стоит выделить следующие нюансы:

• необходимость индивидуального подбора узла для каждой конкретной задачи;
• отсутствие плавной регулировки температурных режимов, так как для изменения параметров обычного элеваторного узла потребуется менять одно сопло на другое;
• необходимость создания таких условий, чтобы разница между подающим и обратным контуром составляло от 0 до максимум 0,5 бар;
• сложность монтажа;
• элеватор не может использоваться для локальной схемы отопления.

Если говорить о домовых однотрубных системах с элеватором, при их запуске необходимо выполнять ряд обязательных действий. В первую очередь нужно выпустить воздух из обратного стояка и только на втором этапе потребуется выпустить накопившийся воздух из подающего стояка, открывая при этом магистральную задвижку.

К «плюсам» использования элеваторного узла относятся:

• независимость устройства от других приспособлений и электричества (это относится только к неавтоматическим элеваторам);
• простота элеваторной схемы (конструкции);
• лёгкость системы при обслуживании;
• независимость от внешней среды (коэффициент смешения теплоносителей разной температуры не зависит от температуры внешней среды);
• долговечность (благодаря простому устройству элеватор может служить долго без ремонта и замены деталей);
• функциональность (у элеваторного узла есть ещё две полезных функции – он также выступает в роли насоса и смесителя);
• низкая стоимость (металлические детали, входящие в состав элеватора, стоят недорого и не являются редкими).

Расчёт узла

Элеваторные узлы системы отопления – это центровые элементы отопительных систем, осуществляющие обогрев жилых или нежилых помещений без лишних затрат тепла. Так как эти системы могут быть разными по количеству обслуживаемых объектов, необходимо производить расчёт элеватора, чтобы устанавливаемое устройство работало правильно. Сущность такого подсчёта параметров будущего элеватора состоит в том, что необходимо узнать два числа: размер камеры для смешения жидкостей (d) и сопла (dс).

Размер (диаметр) внутренней камеры, смешивающей воду разной температуры, вычисляется по формуле:

d = 0,874 * √Gпр,

где Gпр – это количество смешанной воды (приведённое), указывается в тоннах в час.

Чтобы вычислить показатель количества воды, нужно подставить значения в следующую формулу:

Gпр = Gс / √h = Q / [(tсм – tоб) * √h * 1000],

где Gс – расчётный расход воды (т/ч);

h – обратный эффект от системы отопления (сопротивление; измеряется в метрах водяного столба);

Q – количество расходуемого тепла (в килокалориях в час);

tсм, tоб – обозначает t водяной смеси, которая идёт на отопление, и соответственно остывшей воды, идущей обратно, то есть по обратке (выражается в градусах по шкале Цельсия).

Теперь необходимо определить размер (диаметр) сопла (dс) по нижеприведённой формуле:

dс = 10d / √[0,78 / Gпр2 * (1 + u)2 * d4 + 0,6(1 + u)2 – 0,4u2],

где u – безразмерный коэффициент инжекции или смешивания.

Далее для подсчёта u нужно вычислить u` по формуле:

u` = (t1 – tсм) / (tсм – tоб),

где t1 – это температура теплоносителя на входе в элеватор (в °С).

Чтобы вычислить u, требуется подставить значение коэффициента u` в формулу:

u = u` * 1,15.

После расчёта остаётся только подобрать нужное сопло. Они выпускаются нескольких размеров и маркируются цифрами от 0 до 7. Выбирать нужно то, которое по размеру ближе к расчётному значению (смотрите таблицу №1).

Таблица №1. Диаметр сопла.

Ремонт и замена деталей элеватора

Несмотря на то, что элеватор отопления является долговечным механизмом, всё-таки его детали иногда могут требовать замены. Например, сопло нужно менять, когда его диаметр увеличивается вследствие износа, который происходит из-за трения твёрдых частиц, попадающихся в воде-теплоносителе.

https://youtu.be/XwxuoWPx-uU

Также сопло меняют, когда оказывается надо повысить/понизить температуру воды, подающуюся в отопительную систему дома.

Иногда для изменения параметров теплоносителя без замены деталей на элеватор в системе отопления устанавливают задвижки (ручные заслонки), однако это не очень помогает проблеме. Дело в том, что при таком ручном, даже кустарном способе регулировки не удастся достичь равномерного распределения воды по всей системе отопления.

О ремонте

Если показатели входной и выходной температуры теплоносителя не соответствуют стандартным, это сигнализирует о поломке или неправильной работе элеватора отопления.

При равных температурных показателях есть вероятность засора элеватора либо нужно уменьшить диаметр сопла. В случае обнаружения очень большой разницы между указанными показателями следует останавливать работу устройства и ремонтировать его. Также нужно обратить внимание на элеватор, если часть отапливаемых помещений недополучает тепло. Проверяют на исправность все части элеватора перед началом каждого отопительного периода.

О главном

Элеватор в системе отопления – это главный элемент при перераспределении перегретой воды, идущей в отопительную систему.

Огромные давление и температура теплоносителя убывают при его прохождении через элеваторный узел.

Уменьшенный/увеличенный диаметр сопла меняет параметры элеватора.

Контроль за исправностью элеватора производится с помощью наблюдения за входящими и выходными параметрами системы.

Для равномерного распределения теплоносителя по разным потребителям с помощью элеватора отопления можно применять коллектор или гребёнку.

Отрицательными сторонами использования элеватора является сложность монтажа и регулировки температуры теплоносителя, положительными – долговечность и экономность.