Что такое элеваторный узел для отопления? Описание устройства и принципа работы элеваторного теплового узла Элеваторное отопление

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

Назначение и применение

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

Как правило, по магистральному трубопроводу подается теплоноситель с температурой от 130 до 150°С. Этого достаточно для сохранения тепловой энергии, но слишком много для потребителя. По санитарным нормам, температура теплоносителя в ЦСО дома не должна превышать 95°С. Другими словами: перед попаданием в систему отопления дома, воду необходимо охладить. За это и отвечает регулируемый элеваторный узел системы отопления, который смешивает горячую воду из котельной и холодную воду с обратного трубопровода ЦСО.

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

Конструкция и принцип работы

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

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

Основной проблемой данного устройства является возможное засорение сопла. Для защиты конуса от взвешенных частиц применяется фильтр-грязевик. Для проведения профилактических работ по замене сопла и чистки фильтрующего элемента, в конструкции смесителя предусмотрена запорная арматура. Для диагностики параметров теплоносителя и контроля работы СО в элеваторный модуль входят термодатчики и манометры давления, которые и являются его обвязкой.

Достоинства и недостатки

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

Простота конструкции.
Надежность в работе.
Энергонезависимость.

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

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

Способы регулировки

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

С ручным изменением диаметра сопла.
С автоматической регулировкой.

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

В ручном варианте, вращение задвижки осуществляется ответственным работником, который меняет эксплуатационные характеристики теплоносителя, основываясь на показаниях манометров и термометров. Схема элеваторного узла системы отопления с автоматическим смесительно-регулировочным модулем, основана на сервоприводе, который вращает шток задвижки. Управляющим органом выступает контроллер, который принимает показания от датчиков давления и температуры, установленных на входе и выходе элеваторного узла.

Совет: несмотря на простоту конструкции смесительного устройства, его созданием и монтажом в ЦСО многоквартирного дома должны заниматься исключительно профессионалы, имеющую соответствующую компетенцию. Устройства кустарного производства могут стать причиной аварии.

Отопительная система считается ключевой составляющей комфортного обитания человека в квартире или частном доме. При этом в зависимости от категории жилплощади используют тот или иной тип отопления. В частных домовладениях чаще всего используют автономные устройства. В многоквартирных строениях монтируют централизованную теплосеть, в которой в большинстве случаев используется элеваторный узел.

О существовании элеваторного узла в тепловой системе не догадываются даже многие сантехники, занимающиеся обслуживанием многоквартирных домов, не говоря уже об его устройстве и предназначении. Поэтому для ликвидации пробела в познаниях отопительной сферы нужно разбираться в том, что такое элеватор.

Тепловая схема отопления с элеваторным узлом

Под элеваторным узлом отопительной системы подразумевается специальная конструкция, выполняющая функции инжектора или струйного насоса . Основной задачей схемы с таким устройством является повышение давления внутри системы отопления. То есть улучшение циркуляции жидкости по трубам и радиаторам за счёт увеличения объёма теплоносителя.

Повышение давления в схеме теплового узла основано на стандартных физических законах. При этом если в отопительной системе обнаружен элеваторный узел, то такое отопление имеет подключение к центральной магистрали, по которой под давлением подаётся нагретый теплоноситель из общей котельной.

При сильных морозах температурные показатели внутри основной магистрали подачи тепла могут достигать +150° C . Но это невозможно физически, так как при такой температуре вода превращается в пар. Однако превращение жидкости из одного состояния в другое под воздействием высоких температур, возможно в открытых ёмкостях без какого-либо давления. Но в отопительных трубах теплоноситель циркулирует под давлением, нагнетаемым с помощью циркуляционных насосов, что не позволяет ему превращаться в пар.

Наверняка каждому понятно, что температурные показатели свыше 100° C считаются слишком высокими и подавать такую воду в жилое помещение нельзя по ряду определённых причин.

Поэтому перед подачей теплоносителя непосредственно в квартиру его необходимо остудить . Именно для этого и был изобретён элеватор. На сегодняшний день элеваторный узел в схеме тепловой системы является её неотъемлемой частью. Это было обусловлено его высокой устойчивостью функционирования при любых температурных изменениях в тепловой сети.

Конструктивные особенности элеватора

В данное оборудование входят следующие конструктивные элементы: элеватор струйного типа, разжижающая камера и специальное сопло . Но помимо самого элеваторного узла нужно выполнить его обвязку суть, которой заключается в монтаже запорной арматуры, манометра давления и термометра.

На сегодняшний день популярностью пользуются устройства, с электрическим приводом регулировки сопла, благодаря чему появляется возможность автоматического изменения расхода теплоносителя в системе отопления многоквартирных домов.

Принцип работы узла элеватора основан на перемешивании горячего и остывшего теплоносителей. В элеваторной камере перегретая жидкость, протекающая по основной магистрали, смешивается с уже остывшим теплоносителем, который возвращается из радиаторов. Проще говоря, вода из обратного контура смешивается с перегретым теплоносителем . При этом элеватором выполняется сразу несколько функций:

Положительной стороной элеваторного узла системы отопления даже учитывая простоту конструкции, является его высокая эффективность. Также к положительным качествам такого элемента можно зачислить сравнительно невысокую стоимость прибора. Плюс ко всему ему не нужно подключение в сеть переменного тока. Естественно, у элеватора есть и недостатки:

продуктивная работа элеваторного узла может быть гарантированна только при точном расчёте каждой его составляющей;
перепад давления между основной и обратной магистралью не должен превышать 2 Бар;
отсутствие регулировки температурного режима на выходе.

Такое устройство получило широкое распространение, в тепломагистралях многоквартирных строений благодаря своей эффективности работы при резких перепадах тепловых и гидравлических режимов в отопительной системе.

Распространённые поломки элеваторного узла

Основные неисправности элеватора отопительной системы могут быть вызваны выходом из строя самого прибора из-за засорения или увеличения внутреннего диаметра сопла. Также причиной поломки может быть засорение грязевика , поломка запорной арматуры и сбой настройки регулятора.

Определить поломку элеваторного узла системы отопления можно по перепаду температурного режима до и после прибора. При обнаружении сильного перепада можно констатировать поломку элеватора из-за засорения или увеличения сопла в диаметре. Но вне зависимости от поломки диагностика проводится сертифицированными специалистами. При засорении элеваторного узла выполняется его прочистка.

Если увеличился первоначальный диаметр из-за коррозии, то произойдёт полная разбалансировка всей отопительной системы. При этом радиаторы в помещениях на верхнем этаже не будут получать тепловую энергию в полном объёме, а батареи в нижних квартирах будут сильно перегреваться. Для устранения проблемы выполняется замена сопла на новый аналог с необходимым диаметром.

Выявить засорение грязевиков в элеваторном узле отопления можно благодаря изменению показаний датчиков давления, расположенных непосредственно до и после устройства. Для удаления загрязнений в тепловой системе выполняется их сброс с помощью крана, расположенного в нижней части грязевика. Если такие действия не дают положительных результатов, то выполняется демонтаж и механическая чистка прибора.

Альтернативный вариант тепловой схемы

Благодаря новым технологиям, которые нашли своё применение и в схеме отопления многоквартирных зданий появилась возможность замены элеватора более совершенным устройством. Автоматизированная система управления отоплением – полноценная альтернатива стандартному элеваторному узлу. Но стоимость такого устройства намного выше, хотя его использование более экономично.

Основным предназначением автоматизированного узла является управление температурным режимом и расходом теплоносителя внутри отопительной системы в зависимости от температуры за её пределами. Для работы такого узла обязательно наличие источника электроэнергии достаточно большой мощности. Но, несмотря на все инновации в сфере отопительных технологий элеваторный узел по-прежнему пользуется популярностях в коммунальных организациях.

На сегодняшний день популярностью пользуются элеваторы в системе отопления с электрическим приводом регулировки . Помимо этого появляется возможность контроля расхода теплоносителя без вмешательства со стороны человека. Из-за того, что такое оборудование обладает неопровержимыми преимуществами, нет никаких предпосылок, что в ближайшее время коммунальные предприятия будут производить его замену.

При централизованном теплоснабжении горячая вода, прежде чем попасть в радиаторы отопления многоквартирных домов, проходит через тепловой пункт. Там она доводится до необходимой температуры с помощью специального оборудования. С этой целью в подавляющем большинстве домовых тепловых пунктов, построенных во времена СССР, установлен такой элемент, как элеватор отопления. Рассказать, что он собой представляет и какие задачи выполняет, призвана данная статья.

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.

Как функционирует элеватор?

Если говорить простыми словами, то элеватор в системе отопления – это водяной насос, не требующий подведения энергии извне. Благодаря этому, да еще простой конструкции и низкой стоимости, элемент нашел свое место практически во всех тепловых пунктах, что строились в советское время. Но для его надежной работы нужны определенные условия, о чем будет сказано ниже.

Чтобы понять устройство элеватора системы отопления, следует изучить схему, представленную выше на рисунке. Агрегат чем-то напоминает обычный тройник и устанавливается на подающем трубопроводе, своим боковым отводом он присоединяется к обратной магистрали. Только через простой тройник вода из сети проходила бы сразу в обратный трубопровод и прямо в систему отопления без снижения температуры, что недопустимо.

Стандартный элеватор состоит из подающей трубы (предкамеры) со встроенным соплом расчетного диаметра и смесительной камеры, куда подводится остывший теплоноситель из обратки. На выходе из узла патрубок расширяется, образуя диффузор. Агрегат действует следующим образом:

теплоноситель из сети с высокой температурой направляется в сопло;
при прохождении через отверстие малого диаметра скорость потока возрастает, из-за чего за соплом возникает зона разрежения;
разрежение вызывает подсасывание воды из обратного трубопровода;
потоки смешиваются в камере и выходят в систему отопления через диффузор.

Как происходит описанный процесс, наглядно показывает схема элеваторного узла, где все потоки обозначены разными цветами:

Непременное условие устойчивой работы узла заключается в том, чтобы величина перепада давления между подающей и обратной магистралью сети теплоснабжения было больше, чем гидравлическое сопротивление отопительной системы.

Наряду с явными преимуществами данный смесительный узел обладает одним существенным недостатком. Дело в том, что принцип работы элеватора отопления не позволяет регулировать температуру смеси на выходе. Ведь что для этого нужно? Изменять при необходимости количество перегретого теплоносителя из сети и подсасываемой воды из обратки. Например, чтобы температуру снизить, надо уменьшить расход на подаче и увеличить поступление теплоносителя через перемычку. Этого можно добиться только уменьшением диаметра сопла, что невозможно.

Проблему качественного регулирования помогают решить элеваторы с электроприводом. В них посредством механического привода, вращаемого электродвигателем, увеличивается или уменьшается диаметр сопла. Это реализовано за счет дроссельной иглы конусной формы, входящей в сопло изнутри на определенное расстояние. Ниже изображена схема элеватора отопления с возможностью управления температурой смеси:

1 – сопло; 2 – дроссельная игла; 3 – корпус исполнительного механизма с направляющими; 4 – вал с зубчатым приводом.

Примечание. Вал привода может снабжаться как рукояткой для управления вручную, так и электродвигателем, включаемым дистанционно.

Появившийся относительно недавно регулируемый элеватор отопления позволяет производить модернизацию тепловых пунктов без кардинальной замены оборудования. Учитывая, сколько еще подобных узлов функционирует на просторах СНГ, подобные агрегаты приобретают все большую актуальность.

Расчет элеватора отопления

Следует отметить, что расчет водоструйного насоса, коим является элеватор, считается довольно громоздким, мы постараемся подать его в доступной форме. Итак, для подбора агрегата нам важны две главных характеристики элеваторов – внутренний размер смесительной камеры и проходной диаметр сопла. Размер камеры определяется по формуле:

dr – искомый диаметр, см;
Gпр – приведенное количество смешанной воды, т/ч.

В свою очередь, приведенный расход вычисляется таким образом:

В этой формуле:

τсм – температура смеси, идущей на отопление, °С;
τ20 – температура остывшего теплоносителя в обратке, °С;
h2 – сопротивление отопительной системы, м. вод. ст.;
Q – потребный расход тепла, ккал/ч.

Чтобы подобрать элеваторный узел системы отопления по размеру сопла, надо его рассчитать по формуле:

dr – диаметр смесительной камеры, см;
Gпр – приведенный расход смешанной воды, т/ч;
u – безразмерный коэффициент инжекции (смешивания).

Первые 2 параметра уже известны, остается только отыскать значение коэффициента смешивания:

В этой формуле:

τ1 – температура перегретого теплоносителя на входе в элеватор;
τсм, τ20 – то же, что и в предыдущих формулах.

Примечание. Для расчета сопла надо взять коэффициент u, равный 1.15u’.

Опираясь на полученные результаты, осуществляется подбор агрегата по двум основным характеристикам. Стандартные размеры элеваторов обозначены номерами от 1 до 7, принимать надо тот, что ближе всего к расчетным параметрам.

Заключение

Поскольку реконструкции всех тепловых пунктов произойдут нескоро, элеваторы еще долго будут служить там в качестве смесителей. Поэтому знание их устройства и принципа действия будет полезным определенному кругу людей.

Теплоноситель в системах центрального теплоснабжения проходит по тепловому пункту до того, как попасть непосредственно в секции радиаторов каждой квартиры и отдельного помещения. В таком узле вода приводится к расчетной температуре, а баланс обеспечивается благодаря тому, что правильно работает схема элеваторного узла отопления. В подвале любого многоэтажного дома, отапливаемого по центральной магистрали, можно найти такой элеватор.

Принцип работы узла

Разбираясь, что такое элеватор, стоит отметить необходимость этого комплекса для соединения с его помощью тепловых сетей и частных потребителей. Тепловой узел - это модуль, выполняющий функции насосного оборудования. Чтобы увидеть, что такое элеватор в системе отопления, необходимо опуститься в подвал практически любого многоквартирного дома. Там среди запорной арматуры и измерителей давления удастся обнаружить искомый элемент отопительной системы (схема указана на рисунке ниже).

Выясняя, элеватор, что это такое, стоит определить его функционал по выполняемым задачам. В их число входит перераспределение давления изнутри отопительной системы, при этом выдается теплоноситель с допустимой температурой. Фактически объем воды удваивается, перемещаясь по магистралям от котельной. Такой эффект достигается при наличии воды в отдельном герметизированном сосуде.

Температура теплоносителя, поступающего из котельной, обычно находится в пределах 105-150 0 С. Использовать его с данным параметром в бытовых условиях не представляется возможным по соображениям безопасности.

Нормативными документами регламентировано граничное температурное значение для теплоносителя, которое должно составлять не более 95 0 С.

Для справки. В настоящее время активно обсуждается вопрос о снижении температуры горячей воды с 60 0 С, предусмотренной СанПин, до 50 0 С, мотивируя это необходимостью экономить на ресурсах. Как отмечают эксперты, такую минимальную разницу потребитель не заметит, а для того, чтобы ежесуточно проводилась надлежащая дезинфекция воды в трубах, рекомендуется повышать ее до 70 0 С. Насколько эта инициатива рациональна и обдумана, пока рано судить. Изменения в СанПин еще не внесены.

Возвращаясь к теме элеватора системы отопления, отметим, что температуру в системе обеспечивает именно он. Благодаря данным действиям удается снизить риски:

с чрезмерно перегретыми батареями легко получить ожег;
радиаторы отопления не всегда способны выдерживать длительное время воздействие повышенной температуры теплоносителя под давлением;
разводка из полимерных или металлопластиковых труб не предусматривает их применение с таким горячими теплоносителями.

Чем удобен именно этот узел

Можно услышать мнение о том, что было бы удобнее не использовать элеватор отопления с таким принципом работы, а подавать напрямую воду меньшей температуры. Однако, это мнение ошибочное, ведь придется существенно повысить диаметры магистралей для передачи более холодного теплоносителя.

ВИДЕО: Элеваторный узел магистрали ЦО

Фактически, грамотная схема теплового узла отопления позволяет подмешивать в подающий объем воды часть объема из обратки, который уже остыл. Хотя в некоторых источниках элеваторный узел системы отопления относят к устаревшему гидравлическому оборудованию, но он доказал свою эффективность в работе. Более современными приборами, используемыми вместо схемы элеваторного узла, являются следующие типы:

пластинчатый теплообменник;
смеситель с трехходовым клапаном.

Функционирование элеватора

Рассматривая, элеваторный узел системы отопления, что это такое и как работает, стоит отметить, что у рабочей конструкции есть сходство с водяными насосами. Однако, эксплуатация не требует передачи энергии из других систем. Свою надежность он проявляет при определенных условиях.

Снаружи базовая часть аппарата внешне схожа с гидравлическим тройником, смонтированным на обратной ветке. Однако, сквозь стандартный тройник теплоноситель безболезненно проникал бы в обратку без прохождения по радиаторам. Такое поведение являлось бы бессмысленным.

Стандартная схема элеватора

В классической схеме элеваторного узла системы отопления присутствуют следующие составные части:

Предкамера, подающая труба, на конце которой расположено сопло определенного диаметра. В нее поступает теплоноситель из обратки.
В выходной части вмонтирован диффузор. Он передает воду потребителям.

Сегодня встречаются узлы, где диаметр сопла регулируется электрическим приводом. Это дает возможность оптимизировать температуру теплоносителя в автоматическом режиме.

Выбор узла с электроприводом основан на том, что можно изменять коэффициент смешения теплоносителя в пределах 2-5, что невозможно в элеваторах, где диаметр сопла не регулируется. Таким образом система с регулируемым соплом позволяет значительно экономить на отоплении, что возможно в домах, где установлены центральные счетчики.

Строение

Как работает схема теплового узла

В целом принцип работы можно описать таким образом:

вода перемещается по магистрали от котельной к входу в сопло;
во время прохода по небольшому диаметру существенно повышается скорость рабочего теплоносителя;
формируется район с небольшим разряжением;
за счет образовавшегося вакуума вода подсасывается из обратки;
турбулентные потоки однородной массой отправляются к выходу сквозь диффузор.

Более подробно можно все рассмотреть на рабочей схеме.

Для эффективной работы системы, в которой задействована схема элеваторного узла системы отопления, нужно обеспечить величину по значениям давления между подачей и обраткой больше, чем значение расчетного гидросопротивления.

Недостатки системы

Кроме позитивных качеств, тепловой узел или схема теплового узла имеют определенный недостаток. Он заключаются в следующем. Элеватор системы отопления не имеет возможности проводить регулировку выходной температурной смеси. В такой ситуации понадобится замерить разогретый теплоноситель из магистрали или от обратного трубопровода. Понижать температуру удастся лишь при изменении габаритов сопла, что конструкционно не получается сделать.

В некоторых случаях спасают элеваторы, имеющие электропривод. В их конструкцию входит механический привод. Данный узел приводится в действие с помощью электрического привода. Таким способом удается варьировать в диаметре сопла. Базовым элементом такой конструкции является дроссельная иголка, имеющая конусный вид. Она входит в отверстие по внутреннему диаметру конструкции. Перемещаясь на определенное расстояние, ей удается корректировать температуру смеси именно за счет изменения диаметра сопло.

На валу бывает смонтирован как привод ручной в виде рукоятки, так и запускаемый дистанционно электроприводной движок.

За счет таких модернизированных решений котельная в подвале не претерпевает значительных дорогостоящих переоборудований. Достаточно смонтировать регулятор, чтобы получить современный тепловой узел.

Неисправности

В большинстве случаев поломки вызваны следующими факторами:

засорение оборудования;
постепенное увеличение диаметра сопло в процессе эксплуатации, в результате чего температуру теплоносителя сложнее контролировать;
забитые грязевики;
поломка арматуры;
выход из строя регуляторов и т.д.

Определить поломку этого устройства несложно, она сразу сказывается на температуре теплоносителя и на ее резком перепаде. При незначительных отклонениях от нормы, скорее всего, речь идет о засорении или небольшом увеличении диаметра сопло. Если перепад очень значительный (более 5 градусов), тогда уже нужно проводить диагностику и вызывать специалиста для ремонта.

Диаметр сопло увеличивается либо в процессе коррозии при контакте с водой, либо в результате непроизвольного сверления. И то, и другое в итоге приводит к разбалансировке системы и должно быть устранено незамедлительно.

Нужно знать, что современные модернизированные системы могут эксплуатироваться с узлами учета потребления электроэнергии. При отсутствии данного устройства в цепи отопления тяжело добиться экономичного эффекта. Установка же счетчиков тепла и горячей воды позволяет существенно снижать коммунальные платежки.

ВИДЕО: Принцип работы узла

Элеваторные узлы применяются в тепловых пунктах многоквартирных домов с середины прошлого века, отдельные экземпляры продолжают успешно работать до сих пор. Жильцы не торопятся менять морально устаревшие элементы на новую арматуру, оборудованную современной автоматикой, причем это нежелание вполне обосновано. Для прояснения сути вопроса предлагаем разобраться, что такое элеватор, его устройство и основные функции в системе отопления.

Назначение и функции узла

Вода в сетях централизованного теплоснабжения достигает температуры 150 °С и движется по наружным магистралям под давлением 6-10 Бар. Зачем поддерживаются столь высокие параметры теплоносителя:

Чтобы высокотемпературные котлы либо другое теплосиловое оборудование функционировало с максимальным КПД.
Для доставки нагретой воды в районы, отдаленные от котельной или ТЭЦ, сетевые насосы должны создавать приличный напор. Тогда на тепловых вводах близлежащих зданий давление достигает 10 Бар (опрессовка – 12 Бар).
Транспортировка перегретого теплоносителя выгодна экономически. Тонна воды, доведенная до 150 градусов, содержит значительно больше тепловой энергии, нежели аналогичный объем при 90 °С.

Справка. Теплоноситель в трубах не обращается в пар, поскольку находится под давлением, удерживающим воду в жидком агрегатном состоянии.

Деталь незамысловатая — с виду обычный тройник с фланцами

Согласно действующим нормативным документам, температура теплоносителя, подаваемого в систему водяного отопления жилого либо административного здания, не должна превышать 95 °С. Да и напор 8-10 атмосфер слишком велик для . Значит, указанные параметры воды нужно подкорректировать в меньшую сторону.

Элеватор - это энергонезависимое устройство, понижающее давление и температуру входящего теплоносителя путем подмешивания охлажденной воды, поступающей из системы отопления. Показанный выше на фото элемент входит в состав схемы теплового узла, устанавливается между подающим и обратным трубопроводом.

Третья функция элеватора – обеспечить циркуляцию воды в домовом контуре (как правило, однотрубной системы). Вот почему данный элемент представляет интерес – при внешней простоте он совмещает 3 устройства – регулятор давления, смесительный узел и водоструйный циркуляционный насос.

Элеваторный элемент со сменным соплом

Принцип работы элеватора

Внешне конструкция напоминает большой тройник из металлических труб с присоединительными фланцами на концах. Как устроен элеватор внутри:

левый патрубок (смотри чертеж) представляет собой сужающееся сопло расчетного диаметра;
за соплом располагается смесительная камера цилиндрической формы;
нижний патрубок служит для присоединения обратной магистрали к смешивающей камере;
правый патрубок – это расширяющийся диффузор, направляющий теплоноситель в отопительную сеть многоэтажного дома.

На чертеже патрубок эжектируемого потока условно показан сверху, хотя обычно он располагается снизу

Примечание. В классическом исполнении элеватор не требует подключения к домовой электросети. Обновленный вариант изделия с регулируемым соплом и электроприводом присоединяется к внешнему источнику питания.

Стальной элеваторный узел подключается левым патрубком к подающей магистрали централизованной тепловой сети, нижним – к обратному трубопроводу. С обеих сторон элемента ставятся отсекающие задвижки, плюс сетчатый фильтр – отстойник (иначе – грязевик) на подаче. Традиционная схема теплового пункта с элеватором также включает манометры, термометры (на обеих линиях) и .

Теперь рассмотрим, как работает элеваторная перемычка:

Перегретая вода из сети теплоснабжения проходит через левый патрубок к соплу.
В момент прохождения сквозь узкое сечение сопла под высоким давлением течение потока ускоряется согласно закону Бернулли. Начинает действовать эффект водоструйного насоса, обеспечивающего циркуляцию теплоносителя в системе.
В зоне смесительной камеры напор воды снижается до нормы.
Струя, движущаяся с высокой скоростью в диффузор, создает разрежение в камере смешивания. Возникает эффект эжекции – поток жидкости с более высоким давлением увлекает через перемычку теплоноситель, возвращающийся из отопительной сети.
В камере элеватора отопления происходит перемешивание охлажденной воды с перегретой, на выходе из диффузора получаем теплоноситель нужной температуры (до 95 °С).

Уточнение. Стоит отметить, что элеваторный узел также использует в работе принцип инжекции – смешивание двух струй с одновременной передачей энергии. Напор результирующего потока становится меньше, чем первоначального, но больше подсасываемого из обратки. Более понятно процесс показан на видео:

Главное условие нормальной работы элеватора – достаточный перепад давлений между магистральной подачей и обратной линией. Указанной разницы должно хватить на преодоление гидравлического сопротивления домового отопления и самого инжектора. Обратите внимание: вертикальная перемычка врезается в обратку под углом 45° для лучшего разделения потоков.

На подаче из теплосети давление самое высокое, при выходе из диффузора – среднее, в обратной магистрали — наиболее низкое. То же самое в элеваторе происходит с температурой воды

Технические характеристики стандартных изделий

Линейка элеваторов заводского изготовления состоит из 7 типоразмеров, каждому присвоен номер. При подборе учитывается 2 основных параметра – диаметр горловины (камеры смешения) и рабочего сопла. Последнее представляет собой съемный конус, который при необходимости меняется.

Размеры составных элементов изделия смотрите ниже в таблице

Замена сопла производится в двух случаях:

Когда проходное сечение детали увеличивается в результате естественного износа. Причина выработки – трение абразивных частиц, содержащихся в теплоносителе.
Если необходимо изменить коэффициент смешивания – повысить либо снизить температуру воды, подающейся в домовую систему теплоснабжения.

Номера стандартных элеваторов и основные размеры приведены в таблице (сопоставляйте с обозначениями на чертеже).

Обратите внимание: в технических характеристиках не указывается проходное сечение сопла, поскольку этот диаметр рассчитывается отдельно. Чтобы подобрать номер готового элеваторного тройника под конкретную отопительную систему, необходимо также вычислить потребный размер смесительно-инжекционной камеры.

Расчет и подбор элеватора по номеру

Сразу уточним порядок действий: первым делом рассчитывается диаметр смешивающей камеры и выбирается подходящий номер элеватора, затем определяется размер рабочего сопла. Диаметр инжекционной камеры (в сантиметрах) вычисляется по формуле:

Участвующий в формуле показатель Gпр – это реальный расход теплоносителя в системе многоквартирного дома с учетом ее гидравлического сопротивления. Величина рассчитывается так:

Q – количество теплоты, расходуемое на обогрев здания, ккал/ч;
Тсм – температура смеси на выходе из элеваторного тройника;
Т2о – температура воды в обратной линии;
h – сопротивление всей разводки отопления вместе с радиаторами, выраженное в метрах водного столба.

Справка. Чтобы вставить в формулу непонятные килокалории, нужно знакомые ватты умножить на коэффициент 0.86. Метры водного столба преобразуются в более распространенные единицы: 10.2 м вод. ст. = 1 Бар.

Пример подбора номера элеватора. Мы выяснили, что реальный расход Gпр составит 10 тонн смешанной воды за 1 час. Тогда диаметр смесительной камеры равен 0.874 √10 = 2.76 см. Логично взять смеситель №4 с камерой 30 мм.

Теперь выясняем диаметр узкой части сопла (в миллиметрах) по следующей формуле:

Dr – определенный ранее размер инжекторной камеры, см;
u – коэффициент смешивания;
Gпр – наш расход готового теплоносителя на подаче в систему.

Хотя внешне формула кажется громоздкой, но в действительности расчеты не слишком сложные. Остается неизвестным один параметр – коэффициент инжекции, вычисляемый так:

Все обозначения из данной формулы мы расшифровали, кроме параметра Т1 – температуры горячей воды на входе в элеватор. Если предположить, что ее величина составляет 150 градусов, а температура подачи и обратки 90 и 70 °С соответственно, искомый размер Dc выйдет 8.5 мм (при расходе 10 т/ч воды).

Когда известна величина напора Нр на входе в элеватор со стороны централи, можно воспользоваться альтернативной формулой определения диаметра:

Замечание. Результат вычисления по последней формуле выражается в сантиметрах.

В заключение о недостатках элеваторных смесителей

Положительные моменты использования элеваторов в домовых теплопунктах мы выяснили ранее – энергонезависимость, простота, надежность в работе и долговечность. Теперь о недостатках:

Для нормального функционирования системы нужно обеспечить значительный перепад напора воды между обраткой и подачей.
Требуется индивидуальный подбор узла к конкретной отопительной сети, основанный на расчете.
Чтобы изменить параметры выходящего теплоносителя, нужно пересчитать диаметр отверстия форсунки под новые условия и заменить сопло.
Плавная регулировка температуры на элеваторе не предусмотрена.
Узел не может применяться в качестве циркуляционного насоса локальной схемы (например, в частном доме).

Уточнение. Существуют усовершенствованные модели элеваторов с регулируемым проходным сечением. Внутри предкамеры установлен конус, перемещаемый шестеренчатой передачей, привод – ручной либо электрический. Правда, теряется главное преимущество узла – независимость от электроэнергии.

Домовые однотрубные системы, действующие совместно с элеваторами, довольно сложно запускать в работу. Нужно сначала из обратного стояка, затем из подающего, постепенно открывая магистральную задвижку. Подробнее об инжекционных узлах и способе запуска расскажет мастер – сантехник в видеосюжете: