Для чего нужен элеватор в системе отопления?

Зачем нужен этот необычный агрегат? Назначение и принцип работы элеватора в системе отопления

Элеваторный узел выполняет несколько функций, обеспечивая потребителей теплом.

С его помощью теплоноситель распределяется в равной степени между всеми, независимо от удаленности.

Несмотря на то что есть более современные модели, классическая модель устройства до сих пор монтируется в домах.

Что такое элеватор?

Если говорить простым языком, то элеватор — это специальное устройство, относящееся к отопительному оборудованию и выполняющее функцию инжекционного или водоструйного насоса. Ни больше, ни меньше.

Его основная задача — повысить давление внутри отопительной системы. То есть, увеличить прокачку теплоносителя по сети, что приведет к росту его объема. Чтобы было понятнее, приведем простой пример. Из подающего водопровода забирается 5-6 кубометров воды в качестве теплоносителя, а в систему, где расположены квартиры дома, попадает 12-13 кубометров.

Как такое возможно? И за счет чего происходит увеличение объема теплоносителя? Данный феномен основан на некоторых законах физики. Начнем с того, что если в системе отопления установлен элеватор, значит, эта система подключена к центральным сетям отопления, по которым горячая вода движется под давлением из большой котельной или ТЭЦ.

Так вот температура воды внутри трубопровода, особенно в сильные холода, достигает +150 С. Но разве это может быть? Ведь температура кипения воды +100 С. Вот тут-то и вступает в силу один из законов физики. При такой температуре вода закипает, если она находится в открытой емкости, где отсутствует какое-либо давление. Но в трубопроводе вода движется под давлением, которое создается работой подающих насосов. Поэтому она и не закипает.

Идем дальше. Температура +150 С считается очень высокой. Подавать такую горячую воду в систему отопления квартир нельзя, потому что:

• Во-первых, чугун не любит больших перепадов температур. И если в квартирах установлены чугунные радиаторы, они могут выйти из строя. Хорошо, если они просто дадут течь. Но их может разорвать, поскольку под действием высоких температур чугун становится хрупким, как стекло.
• Во-вторых, при такой температуре металлических элементов отопления не составит большого труда получить ожог.
• В-третьих, для обвязки отопительных приборов сейчас часто используют пластиковые трубы. А максимально, что они смогут выдержать, это температура +90 С (к тому же при таких цифрах производители гарантируют 1 год эксплуатации). Значит, они просто расплавятся.

Поэтому теплоноситель необходимо остудить. Вот здесь и потребуется элеватор.

Недостатки

Схема теплового узла и само приспособление вопреки всем своим положительным сторонам имеет минусы, к которым следует отнести следующее:

1. Размеры составляющих устройства достаточно тяжело рассчитать, но если этого не сделать, то обеспечить максимальную продуктивность не получится.
2. Обеспечивая перепад давления на двух магистралях, необходимо придерживаться показателя, не превышающего 2 Бар.
3. Для регулирования необходимо оборудовать агрегат электрическим приводом.

Чтобы управлять температурой, потребуется изменять диаметр сопла, но не все модели приспособления оснащены такими устройствами, я считаю это главной проблемой в работе элеваторного узла системы отопления.

Особенности элеваторных узлов

Элеваторные узлы лет 20 — 30 назад являлись основным видом арматуры, регулирующей давление и температурные параметры теплового носителя да входе отопительных контуров различных зданий и сооружений. В настоящее время их можно считать морально устаревшими, и они не столь популярны в силу приведенных ниже особенностей:

• Зависимость выходного напора от перепадов давления теплосети. Так как в простых элеваторных узлах нет обратной связи и каких-либо построечных регулировок, то чем выше давление на их входе, тем больше оно на выходе. В некоторых ситуациях расположенные рядом здания могут потреблять пиковое количество тепловой энергии (объем теплового носителя), что приводит к подсаживанию элеватора.
• Температура среды после элеватора напрямую связана с температурными параметрами теплоносителя, поступающего на его входной патрубок из теплосетей. Если вода на его входе не слишком горячая, то и на выходе ее температура будет пониженной, и наоборот.

Рис. 4 Номера элеваторов

• Корректное функционирование элеватора напрямую связано с качеством поступающей воды. При сильных загрязнениях узкое сопло (диаметр около 6 мм) может забиваться, что приведет к неправильной работе узла.
• Любые аварийные и критические ситуации в теплосетях оказывает непосредственное влияние на корректность функционирования элеваторного узла.
• Применение стандартного элеватора является экономически невыгодным, так как не позволяет оптимизировать энергозатраты из-за отсутствия каких-либо подстроек, связанных с температурными параметрами теплового носителя.
• Учитывая, что у элеватора отопления принцип работы основан на понижении давления, для его корректного функционирования необходим высокий напор рабочего тела на входе. Если входное давление слишком мало, выходного напора может не хватить для подачи отопительной жидкости на большие расстояния или высоты.

Рис. 5 Регулируемый узел и его особенности

• Принцип работы элеваторного узла в системе отопления и режим его функционирования несовместимы с переменным потреблением тепловой энергии. То есть если в радиаторах квартир многоэтажного дома установлены термостатические клапаны (а такие регулировки присутствуют практически во всех современных зданиях), то объемы протекающего по контуру теплоносителя будут постоянно меняться при корректировке настроек. Соответственно из обратки в смесительный узел будут поступать разные объемы жидкости, что вызовет скачки температуры и давления на выходе элеватора. Иными словами, элеватор эффективен в коммунальных домах старой постройки с чугунными радиаторами без подстроек или встроенными в панели теплообменниками.
• Ограниченный диапазон применения. Система отопления с элеваторным узлом не может функционировать в высотных зданиях, если давление на его входе невелико. Также его функционирование неэффективно при изменении графика подачи тепла на теплостанциях.
• Если используют регулируемые элеваторные узлы, то при снижении давления на входе падает напор в линии обратки, и соответственно ее температура.
• Нет возможности оптимально подобрать параметры элеваторного узла под определенный отопительный контур — все выпускаемые номера рассчитаны только на несколько типовых диаметров трубопроводов.

Рис. 6 Узлы с автоматикой регулировки

Что такое элеваторный узел отопления и для чего он используется?

Для того чтоб наглядно понять устройство и предназначение элеваторного узла можно зайти в обычный подвал многоэтажного дома. Там, среди остальных элементов теплового узла и можно найти нужную деталь.

Элеваторный узел отопления

Рассмотрим принципиальную схему подачи теплоносителя в систему отопления жилого дома. Горячая вода подается по трубопроводам к дому. Стоит отметить, что трубопроводов всего два, из которых:

• 1- подающий (подводит горячую воду к дому);
• 2- обратный (осуществляет отвод теплоносителя, отдавшего тепло, обратно в котельную);

Нагретая до определенной температуры воды из тепловой камеры попадает в подвал здания, где на вход в тепловой узел на трубопроводах установлена запорная арматура. Раньше в качестве запорной арматуры повсеместно устанавливались задвижки, теперь их постепенно вытесняют шаровые краны, изготовленные из стали. Дальнейший путь теплоносителя зависит от его температуры.

В нашей стране котельные работают по трем основным тепловым режимам:

• 95(90)/70 0 С;
• 130/70 0 С;
• 150/70 0 С;

Если вода в подающем трубопроводе нагрета не более чем до 95 0 С, то она просто распределяется по системе отопления при помощи коллектора, оснащенного регулировочными устройствами (балансировочными кранами). В том случае, если температура теплоносителя выше 95 0 С, то согласно действующим нормам такую воду нельзя подавать в отопительную систему. Нужно ее охладить. Именно здесь и вступает в работу элеваторный узел. Стоит отметить, что элеваторный узел отопления является наиболее дешевым и простым способом охлаждения теплоносителя.

Что это такое и зачем нужно

Чрезмерно разогретый теплоноситель несет в себе несколько опасностей, и его подача в квартиры должна ограничиваться из-за следующих факторов:

1. В многоквартирных домах чаще всего устанавливаются чугунные радиаторы, которые характеризуются очень плохой устойчивостью к перепадам температур. При условии большой разницы температур разогретого и остывшего теплоносителя радиатор через некоторое время обязательно станет протекать, а в самом худшем варианте развития событий чугун попросту начнет крошиться.
2. Разогрев отопительных приборов до высокой температуры может стать причиной ожогов и травм для жильцов, находящихся в квартире.
3. Если разводка отопительной системы выполнялась с использованием пластиковых труб, то превышение температуры свыше +90 градусов с очень большой вероятностью приведет к полному расплавлению пластика, и весь контур придется отключать для трудоемкого ремонта.

Все эти проблемы достаточно серьезны, поэтому их нужно избегать, не позволяя чрезмерно разогретому теплоносителю попадать в систему. Именно для этого используется элеваторный узел, который на сегодняшний день устанавливается в любой системе централизованного отопления. Использование данного элемента позволяет обеспечить стабильную работу отопления в условиях постоянных температурных перепадов.

Вместо элеваторного узла может устанавливаться автоматизированная система управления отопительной системой. Она в полной мере заменяет элеватор, но имеет два существенных недостатка – во-первых, она обходится гораздо дороже, а во-вторых, для ее работы требуется электричество. В любом случае, сначала нужно разобраться, что это такое – элеваторный узел системы отопления, а уже потом думать, насколько он важен для отопительной системы.

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.

Преимущества и недостатки элеватора отопления

Конструкция элеватора отопления проста, а его стоимость невелика. Для его работы не нужно подключение к электрической сети – элеватор отопления энергонезависимое устройство. Оценивают эффективность работы элеватора по коэффициенту подсоса или безразмерному расходу среды. Как правило, КПД элеватора невелик и составляет в среднем 30%, но, несмотря на это отказываться от их применения преждевременно.

Недостатком струйного насоса в системе отопления считают отсутствие возможности управления температурой теплоносителя, но для решения этой проблемы можно использовать элеваторы с регулируемым диаметром сопла, что позволяет управлять скоростью движения потока, менять уровень разрежения в камере смешения и, следовательно, контролировать температуру воды.

Для изменения диаметра сопла в конструкцию элеватора включают электрический привод, а также датчик температуры и устройство автоматического контроля.

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.

Преимущества и недостатки

Чугунная деталь слабо реагирует на горячую воду, не склонна к коррозии

Элеваторный узел как регулятор теплопотока в системе отопления используется продолжительное время, за которое были выявлены сильные стороны системы и ее недостатки.

К достоинствам такой регулировки температуры относят:

• простота конструкции и надежность;
• бесшумно функционирует;
• не требует электропитания для работы;
• слабый отклик на агрессивную среду перегретой воды;
• способность поддерживать постоянные характеристики теплоносителя на выходе;
• совмещает функции насоса и смесителя.

Слабые стороны выражены в нескольких пунктах:

• необходим перепад давления прямой и обратной линии в 2 бар;
• работает только в одном режиме;
• при нарушениях на магистрали теплопровода система не работает, что может привести к перемерзанию;
• для каждого здания требуется отдельный узел.

Недостатки элеваторного узла отопления незначительны и полностью перекрываются достоинствами, что объясняет его широкое применение.

Распространенные поломки и методы их устранения

Несмотря на простоту конструкции, элеватор может выйти из строя. Поломки возникают по разным причинам, но чаще всего к этому приводят загрязнения, выход из строя арматуры и регуляторов, сбившиеся настройки, неправильный диаметр сопла или засорившиеся грязевики.

В зависимости от поломки существуют разные способы ремонта элеватора:

1. Если причиной неисправности стало засорившееся сопло, то его нужно снять и прочистить.
2. Если диаметр сопла изменился из-за коррозии или размывания водой, то деталь заменяют новой. При выборе нового сопла важно точно подобрать его диаметр. Иначе это вызовет разбалансировку системы и сильный перегрев радиаторов отопления на первом этаже дома на фоне уменьшения теплоотдачи приборов на последних этажах.
3. Когда засоряются грязевики, об этом можно догадаться по увеличенной разнице давления на подающем и обратном трубопроводе. Чтобы контролировать давление до фильтров и после них, устанавливаются манометры. Для устранения засора открывают спускной кран на самом грязевике. Он расположен в нижней части устройства. Если эти действия не приведут к желаемому результату, то придется разбирать грязевик и прочищать его составляющие детали по отдельности.

О поломках элеваторного узла можно догадаться по значительному перепаду температуры в трубопроводе до прибора и после него. Если разница температур не превышает 5°С, то причина поломки кроется в засорении устройства или изменении сечения сопла. Если разница превышает 5 градусов, то нужно провести диагностику узла для выявления неисправной детали и ее замены. Для ремонта элеватора, его диагностики или полной замены приглашают мастера с необходимыми инструментами и навыками проведения подобных работ.