Элеваторный узел: устройство, виды, назначение и принципы работы

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.

Функционирование отопительной системы схематически Источник elevator66.ru

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.

Отопительный элеватор Источник блмз.рф

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).

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.

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.

Принцип функционирования элеватора Источник 1-teplodom.ru

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.

Наглядно о законе Вентури Источник stack.imgur.com

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.

Манометры, задвижки и другая обвязка элеватора Источник tildacdn.com

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).

Смотрите также: Каталог компаний, что специализируются на инженерных системах (отоплении, водоснабжении, канализации и прочих) и сопутствующих работах

Запорная арматура

Запорная арматура должна выполнять свою основную функцию — перекрывать поток теплоносителя. Если на тепловом узле есть задвижки, которые «не держат», их нужно заменить. Разные участки системы опрессовываются под разным давлением, и если в схеме присутствует неработающая задвижка, она себя обязательно проявит.

Маркировка арматуры

В идеале всё должно выглядеть так: в тепловом пункте должна находиться схема, отображающая пронумерованные и обозначенные подводящие и отводящие трубопроводы, запорную и регулирующую арматуру, спускные и дренажные устройства. Схема должна соответствовать состоянию системы на настоящий момент, то есть, если в системе были внесены изменения, они должны быть отображены на схеме.

На всех вышеперечисленных устройствах должны быть бирочки с обозначениями, соответствующими обозначениям в схеме (1,2 — запорная арматура на подающем и отводящем трубопроводе, t1 и t2 — термометры, P1 и Р2 — манометры, и т.д.).

На практике в небольших тепловых пунктах инспекторы не всегда на этом акцентируют внимание. Главное, чтобы было понятно, что куда идёт, например: «подача на левое крыло», «обратка с правого крыла», «подача на вентиляцию» и т.п

Но если всё будет «по феншую» — это дополнительный плюс.

Ревизия клиновых задвижек

Клиновые задвижки старого образца требуют дополнительного внимания в процессе эксплуатации.

Устройство клиновой задвижки: 1 — клин, 2 — крышка, 3 — маховик, 4 — седло, 5 — корпус, 6 — кольцо уплотнительное, 7 — шпиндель, 8 — втулка резьбовая, 9 — втулка, 10 — стойка, 11 — фланец сальника, 12 — сальниковое уплотнение из терморасширенного графита.

В таких задвижках в обязательном порядке каждый год нужно производить набивку сальника. И в течение года, при возникновении течи из сальника, необходимо поджимать фланец. Если этого не делать задвижка придёт в негодность.

Для замены сальниковой набивки нужно раскрутить гайки на накидных болтах, поднять фланец, извлечь старое сальниковое уплотнение и набить новое. Уплотнение наматывается кольцами вокруг шпинделя и прижимается фланцем.

На задвижке не должно быть признаков ржавчины. Корпус должен быть выкрашен в чёрный цвет, маховик в красный, а выдвижной шпиндель должен быть смазан солидолом.

Некоторые особенности элеватора отопления

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

Отопительные элементы Источник tvoidom-msk.ru

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.

Автоэлеватор Источник rusinfo.info

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.

Элеватор отопления Источник maklakova25.1c-umi.ru

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.

Пример реализации схемы 1 АУУ

Принципиальная схема автоматизированного узла управления при достаточном располагаемом перепаде давления на вводе

(P1 — P2 > 6 м вод. ст.) для температуры до АУУ t = 95—70 °С

Современный мир уже давно не может обходиться без инновационных технологий. Нет ни одной технологии или системы, в которой бы не применялись революционные решения. Система отопления не стала исключением. Это обуславливается тем, что это довольно значимая технология, которая призвана обеспечить комфортное существование.

По понятным причинам, при проектировании дома отводится особое внимание. Издавна дома строились от печки, то есть сначала возводилась печь, а потом она обрастала стенами и потолком. Это делалось не просто так, за это нужно сказать «спасибо» нашему климату.

Начиная от средней полосы нашей просторной страны и заканчивая далеким Сахалином, большую часть года властвует довольно некомфортная температура. Столбик термометра колеблется от +30 до -50 градусов.

По причине довольно сложного температурного резонанса, система отопления так же важна, как и электроснабжение. Раньше грамотный печник, который умел сделать правильную печь, ценился на уровне кузнеца. Ведь нужно правильно рассчитать размер топки, диметр дымохода, к тому же печь должна была быть многофункциональной:

• в ней готовили пищу;
• она отапливала помещение;
• разогревала воду;
• служила небольшим спальным местом.

Вот почему строительство печи было делом сложным и трудоемким. У нее должна была быть достаточная тяга для того, чтобы все продукты сгорания не попадали в комнату. Но при всем этом, она должна была быть экономной.

Сегодня принципиально мало что изменилось. Основные функции и требования к отопительной системе остались те же:

• экономия;
• максимальная эффективность;
• многофункциональность;
• простота конструкции;
• качество и долговечность;
• минимальные затраты на эксплуатацию;
• безопасность.

Первым источником тепла для человека служил огонь. Да и сейчас его актуальность не потеряла своего значения. Самым примитивным способом обогрева было развести костер, который давал защиту от хищников, низких температур, служил источником света.

Далее, с течением времени, человечество стало укрощать дар Гермеса. Появились печи, строились они обычно из глины и камней. Позже с прогрессированием технологий стали использовать керамический кирпич. И именно тогда и появились первые .

Стальные печи появились намного позже, они обусловили становление стального века. Топливом для печей служил уголь, дрова, торф. С газификацией городов печи стали . И все это время человек стремился усовершенствовать систему отопления.

«Плюсы» и «минусы» элеватора

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

Основные факты про элеватор Источник akak7.ru

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.

Клапан трехходовой

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

• постоянный режим;
• переменный гидрорежим.

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

Применяется шаровой кран в основном для:

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

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

Видео описание

В следующем видео расскажут, как работает элеваторный узел:
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).

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.

Источник

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).

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:

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.

Видео описание

В этом ролике вы увидите, как разбирать, устанавливать сопло в элеваторе:
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.

Подводим итоги

В большинстве подвалов больших жилых и производственных зданий по-прежнему устанавливается классический элеваторный узел отопления, придуманный много лет назад. Однако технологии не стоят на месте.

Сегодня рынком предлагаются современные устройства, регулирующие температуру в автоматическом режиме. Они считаются более энергономичными и экономичными, однако их работоспособность невозможна без подключения к электрической сети.

ТЭЦ, сжигая природный газ, мазут или каменный уголь, нагревает воду до температуры 115°C под высоким давлением. Высокотемпературный водяной пар попадает на лопатки турбины, которая вращает трехфазный генератор переменного тока. Электроэнергия подается для снабжения жилых домов и промышленных предприятий, отработанный пар обогревает квартиры и предприятия.

Видео описание

В следующем видео подробно рассказано о тепловых пунктах:
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.

Элеватор на схеме Источник i3.guns.ru

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.

Принцип работы

Чтобы понять, как работает узел, необходимо привести пример. Для этого мы возьмем трехэтажный дом, так как элеваторный узел применяется именно в многоэтажных домах. Основная часть оборудования, которая относится к этой системе, расположена в подвальном помещении. Лучше понять работу нам поможет схема ниже. Мы видим два трубопровода:

1. Подающий.
2. Обратный.

Схема узла отопления для многоэтажного дома.
Теперь нужно найти на схеме тепловую камеру, через которую вода отправляется в подвальное помещение. Также можно заметить запорную арматуру, которая должна в обязательном порядке стоять на входе. Выбор арматуры зависит от типа системы. Для стандартной конструкции используют задвижки. Но если речь идет о сложной системе в многоэтажном доме, то мастера рекомендуют брать стальные шаровые краны.

При подключении теплового элеваторного узла необходимо придерживаться норм. В первую очередь это касается температурных режимов в котельных. При эксплуатации допускаются следующие показатели:

Когда температура жидкости находится в пределах 70-95°C, она начинает равномерно распределяться по всей системе за счет работы коллектора. Если же температура превышает 95°C, элеваторный узел начинает работать на ее понижение, так как горячая вода может повредить оборудование в доме, а также запорную арматуру. Именно поэтому в многоэтажных домах используется такой тип конструкции – он контролирует температуру автоматически.

Полипропиленовые

ППТ сделаны из листов полипропилена, между которыми проложен тонкий лист алюминиевой фольги. При производстве труб листы полипропилена смазывают клеящей мастикой, между ними помещают тонкую алюминиевую фольгу, сворачивают в рулон, надевают на полый стержень, края на стыке подрезают под углом 45 градусов, смазывают акриловым гелем и прогревают специальным феном. Эти трубы не подвержены коррозии, на их внутренних стенках не оседает ржавчина и бактериальный налет. Трубы соединяются друг с другом под прямым углом при помощи пластиковых или резьбовых металлических фитингов.

Способы соединения пластиковых труб:

• склеивание или соединение холодной сваркой;
• соединение при помощи резьбовой муфты;
• плазменная высокотемпературная сварка;
• накладные металлические фланцы;
• сварка при помощи электрической муфты.