Элеваторный узел системы отопления. Что это такое? Принцип работы элеваторного узла Для чего нужен элеватор в системе отопления

В любом здании, подключенном к централизованной отопительной сети (или котельной), имеется элеваторный узел. Основная функция этого устройства заключается в понижении температуры теплоносителя с одновременным увеличением объема прокачиваемой воды в домовой системе.

Назначение узла

Элеваторные узлы устанавливаются в том случае, когда в жилой дом от ТЭЦ или котельной подается перегретая вода, температура которой может превышать 140 ºC. Подавать в квартиры кипяток недопустимо, так как это чревато ожогами и разрушениями чугунных радиаторов. Эти приборы не выносят резких температурных перепадов. Как оказалось, столь популярные сегодня полипропиленовые трубы также не любят высоких температур. И хотя они не разрушаются от давления горячей воды в системе, срок их службы значительно сокращается.

Перегретая вода, подаваемая из теплоэлектроцентрали, попадает сначала в элеваторный узел, где смешивается с охлажденной водой из обратного трубопровода жилого дома и вновь подается в квартиры.

Принцип работы и схема узла

Поступающая в жилой дом горячая вода имеет температуру, соответствующую температурному графику теплоэлектроцентрали. Преодолев задвижки и грязевые фильтры, перегретая вода поступает в стальной корпус, а затем через сопло в камеру, где происходит смешение. Разница давлений толкает струю воды в расширенную часть корпуса, при этом происходит ее соединение с охлажденным теплоносителем из отопительной системы здания.

Перегретый теплоноситель, имея пониженное давление, с высокой скоростью стремится через сопло в камеру для смешивания, создавая разряжение. Как результат в камере за струей возникает эффект инжекции (подсасывания) теплоносителя из обратного трубопровода. Результатом смешения является вода, имеющая проектную температуру, которая и поступает в квартиры.

Схема элеваторного устройства дает детальное представление о функциональных возможностях этого аппарата.

Достоинства водоструйных элеваторов

Особенностью элеватора является одновременное выполнение двух задач: работать как смеситель и как циркуляционный насос. Примечательно, что функционирует элеваторный узел без затрат электроэнергии, так как принцип работы установки основан на использовании перепада давления на входе.

Применение водоструйных аппаратов имеет свои плюсы:

• несложная конструкция;
• невысокая стоимость;
• надежность;
• отсутствие потребности в электроэнергии.

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.

Стоимость оборудования с автоматической регулировкой значительно выше, чем цена обычных элеваторов. Но они более экономичны, функциональны и эффективны.

Возможные проблемы и неисправности

Несмотря на прочность приборов, иногда элеваторный узел отопления дает сбои. Горячая вода и высокое давление быстро находят слабые места и провоцируют поломки.

Это неизбежно случается, когда отдельные узлы имеют сборку ненадлежащего качества, расчет диаметра сопла выполнен неверно, а также по причине образования засоров.

Шум

Элеватор отопления, работая, может создавать шум. Если такое наблюдается, значит, в выходной части сопла в процессе эксплуатации образовались трещины или задиры.

Причина появления неровностей кроется в перекосах сопла, вызванных подачей теплоносителя под высоким давлением. Такое случается, если избыточный напор не дросселируется регулятором расхода.

Не соответствие температуры

Качественную работу элеватора можно поставить под сомнение и тогда, когда температура на входе и выходе слишком различается с температурным графиком. Скорее всего, причиной тому завышенный диаметр сопла.

Не правильный расход воды

Неисправный дроссель приведет к изменению расхода воды в сравнении с проектным значением.

Такое нарушение легко определить по изменению температуры во входящей и обратной трубопроводных системах. Проблема решается путем ремонта регулятора расхода (дросселя).

Неисправные элементы конструкции

Если схема присоединения отопительной системы к наружной тепловой магистрали имеет независимый вид, то причину некачественной работы элеваторного узла могут вызвать неисправные насосы, водонагревательные узлы, запорная и предохранительная арматура, всевозможные утечки в трубопроводах и оборудовании, неисправность регуляторов.

К основным причинам, негативно влияющим на схему и принцип работы насосов, можно отнести разрушение эластичных муфт в соединениях насоса и валов электродвигателя, износ шарикоподшипников и разрушение посадочных мест под них, образование свищей и трещин на корпусе, старение сальников. Большинство перечисленных неисправностей устраняется ремонтом.

Проблему свищей и трещин на корпусе решают его заменой.

Неудовлетворительная работа водонагревателей наблюдается, когда нарушена герметичность труб, произошло их разрушение либо слипание трубного пучка. Решение проблемы состоит в замене труб.

Засоры

Засоры – это одна из распространенных причин плохого теплоснабжения. Их образование связано с попаданием грязи в систему, когда грязевые фильтры неисправны. Увеличивают проблему и отложения продуктов коррозии внутри труб.

Уровень засорения фильтров можно определить по показаниям манометров, установленных перед фильтром и после него. Значительный перепад давления подтвердит либо опровергнет предположение о степени засоренности. Для прочистки фильтров достаточно отвести грязь через спускные устройства, находящиеся в нижней части корпуса.

Любые неполадки трубопроводов и отопительного оборудования должны устраняться незамедлительно.

Незначительные замечания, не влияющие на работу отопительной системы, в обязательном порядке регистрируются в специальной документации, их включают в план текущих или капитальных ремонтных работ. Ремонт и устранение замечаний происходит в летнее время до начала очередного отопительного сезона.

Отопительная система является одной из важнейших систем жизнеобеспечения дома. В каждом доме применяется определенная система отопления, но не каждый пользователь знает, что такое элеваторный узел отопления и как он работает, его назначение и те возможности, которые предоставляются с его применением.

Элеватор отопления с электроприводом

Принцип функционирования

Наилучшим примером, который покажет элеватор отопления принцип работы, будет многоэтажный дом. Именно в подвале многоэтажного дома среди всех элементов можно отыскать элеватор.

Первым делом, рассмотрим, какой в данном случае имеет элеваторный узел отопления чертеж. Здесь два трубопровода: подающий (именно по нему горячая вода идет к дому) и обратный (остывшая вода возвращается в котельную).

Схема элеваторного узла отопления

Из тепловой камеры вода попадает в подвал дома, на входе обязательно стоит запорная арматура. Обычно это задвижки, но иногда в тех системах, которые более продуманы, ставят шаровые краны из стали.

Как показывают стандарты, есть несколько тепловых режимов в котельных:

• 150/70 градусов;
• 130/70 градусов;
• 95(90)/70 градусов.

Когда вода нагреет до температуры не выше 95-ти градусов, тепло будет распределено по отопительной системе при помощи коллектора. А вот при температуре выше нормы – выше 95 градусов, все становится намного сложнее. Воду такой температуры нельзя подавать, поэтому она должна быть уменьшена. Именно в этом и состоит функция элеваторного узла отопления. Заметим также и то, что охлаждение воды таким образом – это самый простой и дешевый способ.

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.

На сегодняшний день можно встретить элеваторные узлы системы отопления, которые могут с электрическим приводом отрегулировать диаметр сопла. Так, появится возможность автоматически регулировать температуру носителя тепла.

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.

Неисправности элеваторов отопления

Схема элеваторного узла отопления неисправности может иметь такие, которые вызваны поломкой самого элеватора (засорение, увеличение диаметра сопла), засорением грязевиков, поломкой арматуры, нарушениями настройки регуляторов.

Поломка такого элемента, как устройство элеватора отопления, может быть замечена по тому, как появляются перепады температуры до и после элеватора. Если разница большая – то элеватор неисправен, если разница незначительная – то он может быть засорен или диаметр сопла увеличен. В любом случае, диагностика поломки и ее ликвидация должны быть произведены только специалистом!

Если сопло элеватора засоряется, то он снимается и прочищается. Если расчетный диаметр сопла увеличивается вследствие коррозии или своевольного сверления, то схема элеваторного узла отопления и отопительная система в целом – придет в состояние разбалансированности.

Приборы, которые установлены на нижних этажах, перегреются, а на верхних – недополучат тепло. Такая неисправность, которую претерпевает работа элеватора отопления, ликвидируется заменой на новое сопло с расчетным диаметром.

Для системы отопления в жилых помещениях существует норма температуры теплоносителя. В соответствии с установленной нормой температура воды, которая поступает в радиаторы, не должна быть больше +95 градусов. Но по магистралям тепловых сетей может подаваться теплоноситель, температура которого превышает данный показатель и находится в пределах от 130 до 150 градусов. Поэтому необходимо понижение температуры воды до нужной величины. Решение этой задачи возложено на элеваторный узел отопления.

так выглядит элеватор для системы отопления

Элеватор работает таким образом: теплоноситель из магистрали подается в съемное конусное сопло, в котором возрастает скорость движения воды и в результате этого струя воды из сопла попадает в камеру смешивания, где смешивается с охлажденной водой, попадающей туда через перемычку из обратного трубопровода.

После смешивания перегретой магистральной воды и охлажденной, теплоноситель требуемой температуры поступает в систему отопления и нагревательные приборы. А чтобы не допустить попадания в элеватор крупных частиц, перед прибором устанавливают грязевик.

Элеваторы получили широкое распространение, благодаря своей устойчивой работе, направленной на изменение тепловых и гидравлических режимов в тепловых сетях.

Элеваторные узлы отопления не нуждаются в постоянном наблюдении. Их производительность регулируется правильным выбором диаметра сопла. Чтобы подобрать размеры, диаметр труб элеваторного узла и диаметр сопла необходимо обращаться в проектное бюро, соответствующей компетенции.

Теперь рассмотрим более подробно, как работает системе отопления элеватор и можно ли обойтись без этого прибора.

Схема элеваторного узла отопления

Схема элеваторного узла для системы отопления выглядит таким образом.

Здесь мы видим, что данная схема включает подающий теплопровод (№1), а также обратный теплопровод (№2), другими составляющими элементами элеваторного узла являются задвижки (№3), водомер (№4), грязевики (№5), манометры и термометры под номерами 6 и 7, ну и, конечно сам элеватор (8) и нагревательные приборы (9).

Схема элеваторного узла

На приведенной схеме показана простейшая базовая комплектация элеваторного узла. Но при необходимости элеваторный узел можно дополнить другими элементами: регуляторами, ответвлениями первичных и вторичных теплоносителей, фильтрами, приборами учета и т.д.

Принцип действия элеваторного узла в системе отопления

Работа элеваторного узла состоит из нескольких этапов:

1. Вода из магистральной сети поступает в сопло, суженное на выходе, и ускоряется, благодаря перепаду давления.
2. Из сопла перегретая вода выходит с пониженным давлением и с большой скоростью. В результате этого создается разрежение и подсасывание в элеватор воды из обратного трубопровода.
3. Регулируется количество и перегретой, и обратной охлажденной воды таким образом, чтобы температура воды, которая выходит из элеваторного узла, соответствовала проектной величине.

Мы разобрались, что элеваторный узел, размещенный на вводе в местную отопительную систему, снижает температуру теплоносителя, который подается из центральной магистральной сети в систему местного отопления, происходит это путем подмешивания обратной воды.

Теперь рассмотрим, какие последствия могут ожидать местную канализацию, если элеваторный узел не будет установлен.

Нужен ли элеватор в отопительной системе?

Элеватор представляет собой водоструйный насос, который за счет перепада давления увеличивает прокачку теплоносителя во внутренней отопительной системе. То есть берет определенное количество воды из магистральной сети, разбавляет ее обратной охлажденной водой из местной системы отопления и направляет опять для обогрева квартир в радиаторы отопления.

Теперь посмотрим, что может случиться с нашим отоплением без этого нужного прибора. Если в отопительную систему будет поступать вода свыше 130 градусов, то в квартирах, которые находятся в начале отопительной системы, будет очень жарко, а в квартирах, которые располагаются чуть дальше, установится стабильно низкая температура.

Нельзя подавать воду с высокой температурой (свыше 130 град) в чугунные батареи, которые при резком перепаде температуры могут лопнуть. Для полипропиленовых труб, которые сейчас повсеместно устанавливаются в системах отопления, рабочая температура воды выше 95 градусов является недопустимой. Кратковременно полипропилен может выдерживать температуру 100 градусов.

Из всего этого можно сделать вывод, что элеваторный узел для нашей системы отопления жизненно необходим.

Уменьшение тепловых потерь является основной задачей при планировании централизованного отопления. Для этого, еще на этапе нагрева теплоносителя, создаются особые условия для его транспортировки: повышенное давление, максимальный температурный режим. Но для того чтобы при распределении горячей воды уровень ее нагрева понизился до требуемого устанавливают элеваторный узел отопления: схемы, принципы работы и проверки должны строго соответствовать нормам. Несмотря на то что он является частью центрального отопления, обычный пользователь должен знать принцип его работы.

Назначение элеваторного узла

Еще на первых этапах проектирования центрального отопления инженеры столкнулись с проблемой сохранения тепловой энергии из-за протяженности теплотрасс. Для уменьшения тепловых потерь применяются два основных метода:

• Максимальная теплоизоляция поверхности трубы;
• Установка в зданиях элеваторных узлов.

Рабочий температурный режим в наружных трубах отопления составляет 150 или 130 град. Подавать воду потребителям такую температуру запрещено. Именно поэтому был разработан регулируемый элеваторный узел отопления. Он предназначен для смешивания горячего и холодного потоков теплоносителя с целью оптимизации его температуры. Помимо этого также уменьшается давление до приемлемого уровня.

Для нормальной работы автоматический элеваторный узел отопления устанавливают в заранее подготовленном помещении. Для жилых многоквартирных домов таковым является подвал. Монтаж и дальнейшее обслуживание должны выполнять только специалисты. Любое нарушение режима работы может привести к возникновению аварийных ситуаций. Монтаж в частных домах подобного элемента отопления нецелесообразно. Это связано с тем, что котлы не смогут обеспечить должный температурный режим работы. Поэтому он применяется только для создания разветвленных отопительных систем с большой протяженностью наружных теплопроводов.

Беря за основу принцип работы этого элеваторного узла отопления, можно сделать аналогичную систему и для автономной системы. Но для этого применяют двух или трехходовые клапаны с термостатами.

Схема работы элеваторного узла

На первый взгляд, принцип работы элеваторного узла системы отопления должен представлять собой довольно сложную систему. Однако на практике была разработана удачная конструкция, которая по своим техническим характеристикам схожа с трехходовым смесительным клапаном.

Конструктивно он состоит из следующих элементов:

• Входной патрубок . Через него поступает теплоноситель с высокой температурой под максимальным давлением;
• Обратный патрубок . Необходим для подключения остывшей воды для дальнейшего смешивания с потоком горячей;
• Сопло . Ключевой элемент схемы элеваторных узлов системы отопления. Горячая вода поступает в него под давлением и создает разряжение в приемной камере. В результате этого остывший теплоноситель смешивается с нагретым;
• Выходной патрубок . Подключается к распределительной системе трубопроводов для дальнейшей транспортировки жидкости к потребителям.

Помимо него элеваторный узел системы центрального отопления должен включать в себя дополнительные элементы. К ним относятся грязевики, запорная арматура и датчики. Последние обязательны для установки, так как с их помощью выполняется контроль параметров всей системы.

Разобравшись, что такое элеваторный узел отопления, нужно подробнее узнать о его видах и способах регулировки режимов работы.

После проверки работы элеваторного узла и всей системы отопления нужно обязательно потребовать обновленный паспорт на устройство. В нем указываются изначальные характеристики и фактические после контрольных поверок.

Виды элеваторных узлов отопления

Эта схема отопления элеваторного узла не раскрывает механизм регулировки температурного режима. А это является основным из способов оптимизации расхода тепловой энергии в зависимости от внешних факторов – температуры на улице, степени теплоизоляции дома и так далее. Для этого в сопло устанавливается специальный стержень конусной формы. Зубчатые передачи обеспечивают его соединение с задвижкой. Регулируя положение стержня, изменяется пропускная способность сопла.

В зависимости от установленного оборудования различают два вида регулируемых элеваторных узлов отопления:

• Ручной способ . Вращение задвижки выполняется традиционным методом. При этом ответственный работник должен следить за показаниями манометров и термометров системы;
• Автоматический . На штифт задвижки устанавливается сервопривод, который соединяется с датчиками температуры и давления. В зависимости от установленных показателей выполняются движения стержня.

Типичный чертеж элеваторного узла должен включать в себя не только требуемые элементы, эксплуатационные характеристики системы. А для этого нужно сделать расчет параметров. Подобная работа выполняется только специализированными проектными организациями, так как требует учета всех факторов.

Установка регулируемого элеваторного узла для отопления в сочетании со счетчиком расхода тепловой энергии позволят сэкономить до 30% расхода горячего теплоносителя.

Особенности монтажа и проверка

Стоит сразу отметить, что установка и проверка работы элеваторного узла и системы отопления – это прерогатива представителей обслуживающей компании. Делать это жильцам дома категорически запрещено. Однако знания схемы элеваторных узлов центральной системы отопления рекомендуется.

При проектировании и монтаже учитываются характеристики входящего теплоносителя. Также принимаются во внимание разветвленность сети в доме, количество приборов отопления и температурный режим работы. Любой автоматический элеваторный узел для отопления состоит из двух частей.

• Регулировка интенсивности потока входящий горячей воды, а также замеры ее технических показателей – температуры и напора;
• Непосредственно сам смесительный узел.

Основной характеристикой является коэффициент смешивания. Это отношение объемов горячей и холодной воды. Данный параметр является результатом точных расчетов. Он не может быть константой, так как зависит от внешних факторов. Установка должна выполняться строго по схеме элеваторного узла системы отопления. После этого делается точная настройка. Для уменьшения погрешности рекомендуется максимальная нагрузка. Таким образом температура воды в обратной трубе будет минимальной. Это является необходимым условием для точного регулирования работы автоматической задвижки.

Через определенный промежуток времени необходимы плановые проверки работы элеваторного узла и системы отопления в целом. Точный порядок действий зависит от конкретной схемы. Однако можно составить общий план, в который входят следующие обязательные процедуры:

• Проверка целостности труб, запорной арматуры и приборов, а также соответствие их параметров паспортных данным;
• Юстировка датчиков температуры и давления;
• Определение потерь давления во время прохождения теплоносителя через сопло;
• Вычисление коэффициента смещения. Даже для самой точной схемы отопления элеваторного узла со временем происходит износ оборудования и трубопроводов. Эта поправка обязательно учитывается при настройке.

После выполнения этих работ автоматический элеваторный узел центрального отопления должен опечатываться, чтобы предотвратить постороннее вмешательство.

Нельзя применять самодельные схемы элеваторных узлов для центральных систем отопления. В них зачастую не учитываются важнейшие характеристики, что может не только снизить эффективность работы, но и стать причиной аварийной ситуации.

Требования к помещению

В подавляющем большинстве случаев смесительные узлы монтируются в подвале здания. Для выполнения своих функций необходимо учитывать характеристику помещения – сезонные перепады температуры и влажности.

Существует ряд требований к этим показателям, выполнение которых обязательно. В особенности это касается элеваторных узлов системы центрального отопления с установленными автоматическими сервоприводами:

• Температура в помещении не должна опускаться ниже 0°С;
• Для предотвращения появления конденсата на поверхности труб обустраивается система вытяжной вентиляции;
• Для электрических приборов обязательно монтируется отдельная щитовая. Рекомендуется предусмотреть источник автономного питания на случай аварийного отключения подачи электричества.

Однако по факту редко можно встретить следование этим правилам. В итоге даже для самого эффективного чертежа элеваторного узла его практическое исполнение может существенно отличаться. Именно поэтому появились альтернативные схемы для смешивания потоков теплоносителя.

В некоторых новых многоквартирных домах, подключаемых к центральному отоплению, не предусмотрена схема отопления с элеваторным узлом. Для его монтажа нужно обратиться в управляющую компанию.

Другие варианты тепловых узлов

Отталкиваясь от основного принципа работы элеваторного узла системы отопления, были разработаны альтернативные способы поддержания нужного уровня температуры в трубах для пользователей. Их отличие от традиционной схемы заключается в наличии сложной электронной системы управления.

Первое, на что обратили внимание разработчики этого узла – оптимальный расход горячей воды. Поэтому на входном патрубке обязательно устанавливается счетчик тепловой энергии. Он дает возможность не только увидеть объем поступившего в систему дома теплоносителя, но и может автоматически подсчитывать его стоимость и передавать данные в управляющую компанию.

Установленные насосы позволяют контролировать скорость прохождения теплоносителя по трубам. Это необходимо для уменьшения погрешности при смешивании потоков жидкости в сопле. Для этого на входную и обратную трубы монтируют температурные датчики. Если уровень нагрева воды меньше заданного – насос на обратной прекращает свою работу. Для увеличения объема горячего теплоносителя активируется соответствующее насосное оборудование.

Подача теплоносителя в отопительные приборы жилых помещений должна производиться в соответствии с расчётными параметрами и техническими характеристиками. Большие расстояния транспортировки и особенности климата требуют создания определённого теплового режима, в большинстве случаев не позволяющего прямую подачу в квартиры. Необходима система настройки температуры теплоносителя, обеспечивающая соответствие его параметров и возможностей трубопроводов и радиаторов. Рассмотрим элеваторный узел системы отопления, являющийся основным элементом регулировки общего теплового режима многоквартирного дома.

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.

Принцип работы и устройство

Элеватор представляет собой стальной или чугунный корпус, имеющий три патрубка (два входных и один выходной), напоминая обычный тройник.

Теплоноситель поступает в корпус и проходит через сопло, отчего его давление падает. Это вызывает подсос обратки из трубопровода в камеру смешивания, обеспечивающий циркуляцию в системе отопления. Потоки, перемешиваясь, приобретают заданную температуру, затем через диффузор направляются в систему отопления квартиры. Обычный элеватор представляет собой чисто механическое устройство, что максимально упрощает его использование. Настройка производится путём изменения диаметра сопла, которое создаёт определённое давление в камере смешивания, изменяя режим подсоса обратки. При этом разница давлений прямого и обратного трубопроводов не должна превышать 2 бар. Для получения правильного результата требуется точный расчёт диаметра сопла, поскольку это единственный элемент, подлежащий каким-либо изменениям. В остальном элеватор - цельная отливка из чугуна, относительно недорогая, надёжная и очень простая в работе и обслуживании. Эти причины вызвали широкое распространение элеваторов в системах отопления многоквартирных домов.

Существуют более сложные конструкции элеваторов с возможностью изменения диаметра сопла. Эти устройства более дорогие и сложные, но позволяют на ходу изменять режим работы системы отопления в зависимости от давления и температуры теплоносителя в магистрали. Проход теплоносителя регулируется конусообразным стержнем - иглой, которая перемещается в продольном направлении и открывает или закрывает просвет сопла, изменяя режим работы элеватора и всей системы. Существуют прибор с сервоприводом, который на ходу способен регулировать просвет по сигналу с датчиков температуры или давления, что позволяет организовать точную настройку работы в автоматическом режиме. Такие устройства более дорогие и требуют повышенного внимания и ухода, но создают массу новых возможностей регулировки системы.

Схема элеваторного узла системы отопления

Самостоятельная работа элеватора невозможна. В состав элеваторного узла входят различные элементы:

• Задвижки (в последнее время на смену приходят шаровые краны, более удобные и надёжные в эксплуатации).
• Грязевики.
• Манометры.
• Термометры.
• Соединительные элементы (фланцы или переходники).

Принципиальную схему элеваторного узла можно рассмотреть на рисунке:

Элеваторный узел в системе отопления: 1- запорная арматура (задвижка); 2 - грязевик; 3 - элеватор водоструйный; 4 - манометр; 5 - термометр

Основными элементами являются задвижки, позволяющие регулировать параметры прямого и обратного потока. Грязевики - это устройства, отделяющие механические включения в виде мелкого мусора или грязи. Они подлежат периодической очистке, заполнение грязевиков опасно и может вывести из строя элементы, расположенные далее по пути следования потока. Остальные элементы - манометры и термометры - являются контрольными и позволяют вести наблюдение за текущим режимом системы отопления.

Размеры элеваторного узла

Элеваторы изготавливаются в нескольких типоразмерах, соответствующих величине и потребностям системы отопления дома или подъезда многоквартирного дома:

Таблица зависимости номера элеватора от его размера

Подбор элеватора производится по сочетанию различных параметров - температуры, давления в системе, пропускной способности трубопроводов, присоединительным размерам и т.п. Большинство приборов выбирается исходя из диаметра труб, питающих систему отопления. Важно обеспечить соответствие диаметра питающих трубопроводов и размеров патрубков элеватора, чтобы прибор не оказался своеобразной диафрагмой, снижающей пропускную способность и давление в системе. Кроме того, на эффективность работы влияет размер сопла, подлежащий тщательному расчёту. Формулы расчёта имеются в сети, но самостоятельно его производить, не имея опыта и подготовки, не рекомендуется. Проще всего использовать онлайн-калькулятор, который можно отыскать в сети Интернет. Полученный результат целесообразно проверить на другом калькуляторе, чтобы получить более корректный результат.

Как обслуживать

Работа элеватора основана на действии физических законов, поэтому каких-либо движущихся или вращающихся деталей его конструкция не предусматривает. Даже в более сложных конструкциях с изменяющимся размером сопла перемещается специальная игла, увеличивающая или уменьшающая проход для теплоносителя (по принципу действия пульверизатора), не имеющая высокой скорости перемещения. Поэтому весь уход за устройством заключается в своевременной очистке от загрязнений, удалении грязи, понемногу набивающейся из-за низкого качества теплоносителя. Периодической замене подлежат сопла, которые испытывают нагрузки при воздействии с потоком горячей воды и первыми выходят из строя. Проверка диаметра и состояния сопла производится ежегодно, замена осуществляется при наступлении необходимости - сильной изношенности детали, чрезмерном увеличении или уменьшении пропускной способности. Также необходимо следить за герметичностью фланцевых соединений, вовремя менять прокладки и сальники.

Достоинства и недостатки

К достоинствам элеваторного управления температурой в системе отопления относятся:

• Простота устройства, способность сохранять постоянный коэффициент эжекции теплоносителя, что означает постоянную температуру смеси, идущей в систему отопления.
• Надёжность, способность работать в сложных условиях.
• Малое количество деталей, подлежащих замене.
• Нет необходимости подключения электропитания.
• Совмещение двух функций - смесителя и циркуляционного насоса, при простоте конструкции.
• Бесшумность работы.

Имеются и недостатки:

• Необходимость обеспечить разницу между давлениями прямой и обратной линий в пределах 2 бар.
• Способность работать в единственном режиме без замены сопла (кроме регулируемых приборов).
• Малый КПД, вынуждающий увеличивать напор теплоносителя перед элеваторным узлом (это особенно актуально при использовании в системах отопления частных домов, действующих от собственного котла).
• При отказе на магистральной линии происходит остановка циркуляции, следствием которой может стать охлаждение и перемерзание системы.
• Нельзя использовать один узел для нескольких зданий.

Недостатки элеваторных систем компенсируются их эффективностью, простотой и надёжностью, что стало причиной повсеместного использования.

Схемы подключения

Элеваторный узел может быть использован в системах с различными специфическими особенностями - однотрубных, автономных или иных линиях теплоснабжения. Принципы подачи теплоносителя, параметры потока не всегда позволяют обеспечить неизменный и стабильный результат на выходе. Для организации нормального теплоснабжения квартир или корректировки параметров потока, поступающего из магистральной сети, используются различные схемы подключения элеваторных узлов. Все они нуждаются в наличии дополнительного оборудования, иногда в достаточно больших объёмах, но результат, который достигается вследствие этого, компенсирует понесённые расходы. Рассмотрим существующие схемы подключения:

С регулятором расхода воды

Расход воды является основным фактором, делающим возможной регулировку режима обогрева помещений. Изменения расхода вызывают колебания температуры в жилых комнатах, что недопустимо. Вопрос решается установкой перед узлом смешивания регулятора, обеспечивающего постоянный расход воды и стабилизирующего тепловой режим.

Схема элеваторного узла смешения с регулятором расходом: 1 - подающая линия тепловой сети; 2 - обратная линия тепловой сети; 3 - элеватор; 4 - регулятор расхода; 5 - местная система отопления

Особенно важным такое решение становится в однотрубных системах, где имеется нагрузка в виде ГВС, дестабилизирующая расход горячей воды и создающая существенные колебания во время активного водоразбора (утренние и вечерние часы, праздничные и выходные дни). При этом данная схема не способна исправить ситуацию при изменениях температуры теплоносителя в магистральной линии, что является её недостатком, хоть и не слишком существенным. Падение температуры теплоносителя в питающих трубопроводах означает аварию на ТЭЦ или ином пункте нагрева, а это случается редко.

С регулирующим соплом

Схема подключения элеваторного узла с возможностью регулировки пропускной способности сопла позволяет оперативно реагировать на изменения параметров теплоносителя в магистральной линии.

Схема элеваторного узла с регулирующей иглой: 1 - подающая линия тепловой сети; 2 - обратная линия тепловой сети; 3 - элеватор; 5 - местная система отопления; 6 - регулятор с иглой, вдвигаемой в сопло элеватора

При этом ручная регулировка малоэффективна, поскольку для этого надо постоянно подходить к элеватору, который обычно расположен в подвальном помещении. Наибольшая эффективность системы с регулируемым соплом достигается при полной автоматизации процесса, с использованием датчиков температуры и давления, подающих сигнал на сервопривод элеватора. Такая схема позволяет получить дополнительные возможности при настройке режима работы, но необходимость в ней возникает не всегда, а только в перегруженных или нестабильных системах с возможными колебаниями температуры теплоносителя.

Схема элеваторного узла с использованием датчиков температуры и давления, подающих сигнал на сервопривод элеватора

К недостаткам подобных схем принято относить необходимость изначально обеспечить высокое давление в системе, так как регулировка возможна лишь в пределах параметров потока в магистрали. Кроме того, нагрузки на механику, в частности - на сопло и иглу, создают необходимость постоянного наблюдения и своевременной замены элементов, вышедших из строя.

С регулирующим насосом

Подобные схемы используются при отсутствии достаточного для функционирования элеватора давления в питающих трубопроводах.

Схема элеваторного узла с корректирующим насосом: 1 - подающая линия тепловой сети; 2 - обратная линия тепловой сети; 3 - элеватор; 4 - регулятор расхода; 5 - местная система отопления; 7 - регулятор температуры; 8 - смесительный насос

Увеличение давления делает возможным применение элеваторного узла в автономных тепловых сетях частного дома, позволяет обеспечить циркуляцию теплоносителя при исчезновении давления в магистрали. Насос устанавливается перед элеватором или на перемычке между прямым и обратным трубопроводами перед входом в элеватор. Для обеспечения нормального режима работы в дополнение к насосу требуется использовать регулятор температуры, а также необходимо подключение электропитания.

Основные неисправности

Возможные неисправности обычно связаны с выходом из строя сопла под агрессивным воздействием горячей воды. Также случаются засорения грязевиков, поломки запорной арматуры или регуляторов. Все эти неисправности связаны со сложными условиями работы оборудования - давление воды и её температура способствуют быстрому разрушению металла, возникновению электрохимической коррозии. При появлении признаков неисправностей, которые обычно выражаются в колебаниях температуры, изменении режима нагрева и прочих неустойчивых явлениях, необходимо произвести ревизию устройства, заменить сопло, прочистить грязевики, заменить или отрегулировать заслонки. В целом, работа элеваторных узлов вполне стабильна и особых проблем не создаёт.

Элеватор - простое и надёжное устройство, способное функционировать в стабильном режиме и не нуждающееся в использовании электроэнергии. Эти причины обусловили повсеместное использование подобного оборудования, которое понемногу начинает уступать место более современным устройствам, созданным на основе того же элеватора, но с расширенными возможностями. Однако, применение простых механических приборов не прекращается, их надёжность и дешевизна до сих пор привлекательны для пользователей.