Элеваторный узел системы отопления — назначение, виды, монтаж

Нагретая ТЭЦ вода в силу высоких напорных характеристик и температур не может быть непосредственно использована в сетях обогрева различного типа зданий, индивидуальных, коммунальных домов. Поэтому для приведения физических параметров теплового носителя к приемлемым и безопасным характеристикам перед контурами отопления размещают элеваторный узел системы отопления.

Элеваторные распределители применяются в отопительных системах десятки лет и в настоящее время являются морально устаревшими. Однако их до сих выпускают промышленные предприятия и используют в индивидуальных тепловых пунктах (ИТП) в силу простоты конструкции, невысокой стоимости, эффективной работе при стабильных параметрах теплового носителя.

Рис. 1 Элеваторный узел системы отопления — примеры размещения в теплосетях

Назначение и принцип работы элеватора в системе отопления

Тепловые станции или крупные котельные способны обеспечивать горячим теплоносителем территории большой площади. В связи с этим протяженность теплосетей может достигать десятков километров, что вызывает значительные потери тепла в магистрали. Поэтому начальная температура теплоносителя от станций и котельных выбирается с учетом этих теплопотерь. Нормативными документами установлены несколько режимов температурных параметров подачи и обратки теплосетей, основные из них – 150 / 70, 130 / 70, 95 / 70.

Так как в целях безопасности и снижения потерь температура в радиаторных теплообменниках зданий не должна быть больше 95 °С, многим потребителям тепловой энергии зданий, находящихся на небольшом расстоянии от теплостанций, приходится решать проблему частичного охлаждения нагретой до температур около 150 или 130 °С воды.

Этого можно достичь единственным методом, смешивая входящий и охлажденный обратный поток в тройниковом узле. Однако если производить смешение в обычном тройнике, в нем будет отсутствовать ток воды и соответственно движение теплового носителя по трубопроводу остановится. Поэтому в смесительном узле на пути потока подачи делают узкое сопло. Это приводит к увеличению скорости водного потока и соответственно снижению его давления в области сопла, которое напрямую связано с диаметром трубопровода. В результате турбулентный поток увлекает за собой водные массы из обратки, обеспечивая таким способом движение теплового носителя по контуру.

Тройник с внутренним зауженным соплом и является тем типом арматуры, которая получила название элеваторный узел.

Следует отметить, что элеватор одновременно выполняет функции смесителя и циркуляционного насоса, проталкивающего тепловой носитель по отопительному контуру. К перечисленным работам можно добавить его функционирование в качестве редуктора, понижающего давление, и термостата, уменьшающего температуру до требуемых параметров.

Рис. 2 Формулы расчета элеватора

Конструкция и основные фрагменты элеватора

Типичный элеватор делают из литьевого чугуна или стали, для подсоединения к трубопроводу его оснащают фланцами с трех сторон. Для защиты от коррозии деталь покрывают порошковой эпоксидной краской синего или черного цветов.

Рассматривая, что такое элеваторный узел в системе отопления, его условно разбивают на следующие составляющие:

• Выходной и входные патрубки подачи входящего (прямого) и отходящего (обратного) потоков, оснащенные фланцами.
• Сопло. Бывает встроенным или сменным, последнее имеет форму стакана с буртиком и конусным зауженным концом.
• Смесительная камера. Располагается после сопла и на выходе патрубка обратного потока. В ней происходит смешивание потоков подачи и обратки, в результате чего понижается температура отопительной жидкости.
• Горловина. Это короткий или некоторой длины участок элеваторного узла небольшого диаметра. Так как давление в любом трубопроводе напрямую связано с размерами его проходного канала, относительно узкая горловина приводит к его понижению также, как и узкое сопло.
• Диффузор. Конусный фрагмент элеватора после горловины, расширяющийся к его торцу до диаметра, необходимого для подключения узла к трубопроводной магистрали. Конечный диаметр горловины элеваторного узла больше на один типоразмер проходного канала его входного патрубка и совпадает по размеру с канальным проходом обратки.
• В зависимости от размеров трубопроводов теплосетей, физических характеристик отопительной жидкости на их входе, промышленные предприятия выпускают стандартные элеваторные узлы 7 (8) типовых размеров, которым присваиваются номера от 1(0) до 7. Их входные патрубки имеют типоразмеры условных проходов Ду 25, 40, 50 и 80 мм. При этом соответствующие им выходной и патрубок обратки больше на один типоразмер и соответствуют цифровому ряду 32, 50, 80 и 100 мм.

Рис. 3 Конструктивное устройство элеватора

Статья по теме:

Труба ВГП – размеры, формы выпуска, особенности резьбового соединения. На нашем сайте есть отдельная статья посвященная обзору водогазопроводных труб ВГП, используемые при прокладке магистральных и внутренних систем отопления. Возможно, будет интересно.

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

Элеваторный узел системы отопления с регулировкой

Расширить возможности обычного элеватора и сделать его более гибким позволяет применение в нем регулирующих элементов. Основной принцип работы подобных устройств заключается в изменении сечения проходного канала сопла, для чего в него вводят иглу конусной формы. Механизм ввода может быть ручным или автоматическим при помощи электроприводного механизма.

В элеваторах, регулируемых механическим методом, иглу перемещает расположенный перпендикулярно относительно ее оси зубчатый шток. Ось поворачивают рукояткой, которая лежит на диске с делениями, фиксирующими положение рычага и определенные параметры настройки.

При автоматической регулировке электропривод располагается на одной оси с иглой, обеспечивая ее возвратное или поступательные движение. При этом сам элеватор состоит из двух фрагментов — непосредственно самого узла с форсункой, и предшествующей ему камеры, в которую поступают подающий (сверху) и обратный (снизу) потоки, а внутри передвигается игла, входящая через герметично закрытый торец по центральной оси.

Рис. 7 Схема монтажа и комплектация

Статья по теме:

Оцинкованная изоляция труб ППУ и инженерных коммуникаций — характеристики, монтаж. Возможно, будет интересно почитать про оцинкованную изоляцию труб, применяемых для прокладки систем отопления и ГВС.

Элеватор в системе отопления — схема монтажа

Элеваторы обычно устанавливают в индивидуальные тепловые пункты зданий по определенной типовой схеме подключения.

При размещении прибора в обычной системе отопления схема его обвязки помимо самого смесительного узла со вставным соплом включает в себя:

Запорную арматуру. Стандартный вариант — применение четырех клиновых задвижек: в общей линии подачи перед элеватором и в обратке теплосетей (отсекают сеть), а также после смесительного узла и в обратке до подсоединительного отвода (отсекают дом).

Грязевые фильтры. Обязательно присутствие одного прибора до элеваторного узла, иногда второй устанавливают в линию обратки.

Манометры. Схема подключения может содержать около четырех (обычно три) манометров, устанавливаемых до и после фильтра (позволяют отследить степень его загрязнения), а также в общую линию обратки теплосетей до и после задвижки.

Термометры. Располагаются аналогично манометрам, часто находятся рядом с ними.

Трехходовые шаровые краны. Схема подключения может содержать около 10 трехходовых кранов, служащих для технических целей — забора воды, заполнения системы, подключения через них манометров, спуска жидкости из грязевого фильтра.

Рис. 8 Примеры исполнения тепловых элеваторных узлов

Узлы тепловые элеваторные (УТЭ)

Как видно из представленной выше схемы, установка элеватора сопровождается монтажом широкого ряда дополнительной арматуры и контрольно-измерительных приборов.

Для облегчения этой процедуры производители отопительного оборудования выпускают готовые тепловые элеваторные узлы (УТЭ), включающие в себя всю необходимую арматуру и приборы.

Насчитывается 7 модификаций типовых тепловых элеваторных узлов от УТЭ 1 до УТЭ 7, которые монтируются на едином трубном каркасе. Их условные (внутренние, номинальные) диаметры проходных каналов при подключении к теплосетям для УТЭ1 – УТЭ4 — 50 мм, а на выходе прямой подачи и обратки — 80 мм. У моделей УТЭ 6,7 данные размерные параметры соответственно равны 80 и 100 мм.

Тепловые элеваторные узлы могут иметь различную комплектацию, основными элементами которой являются:

• элеваторный узел со вставным соплом;
• четыре клиновые задвижки (две чугунные в обратке и две стальные в подаче);
• один или два грязевых фильтра;
• термометры вместе с оправками для их ставки (до 4 штук);
• минимум три манометра;
• шаровые краны (до 10 штук) и отводы для них.

Рис. 9 Параметры и схема УТЭ

Хотя элеваторные узлы в силу отсутствия связанных с температурными и напорными характеристиками теплового носителя настройками являются морально устаревшими, их применение до сих пор рационально в коммунальных домах старой постройки. Принцип работы элеваторного узла системы отопления требует для его эффективной эксплуатации стабильного давления и температуры воды в теплосетях, а также неизменного объема проходящего через него жидкостного потока.

Элеваторные узлы системы отопления: назначение, строение и особенности эксплуатации

Система отопления – сложный технический комплекс, включающий в себя множество нагревательных агрегатов, теплопунктов, трубопроводов и прочих устройств. Они все слажено работают на обогрев дома, но даже их идеальное функционирование будет напрасным без одного единственного прибора – элеваторного узла. Что это за устройство и почему оно так важно для системы отопления? Предлагаем далее подробно разобраться: к вашему вниманию главные задачи, принцип работы, строение, особенности использования, а также тонкости монтажа и проверки элеватора своими руками.

Назначение элеваторного узла

Как известно, одна из главных задач при обустройстве отопительной системы в любом доме – минимизация тепловых потерь. Именно поэтому в трубопровод подается теплоноситель с температурой 100-150 градусов. Не закипает жидкость только благодаря давлению, создаваемому подающим насосом. Запускать такой горячий теплоноситель непосредственно в батареи отопления нельзя сразу по нескольким причинам: во-первых, если используются чугунные радиаторы, под воздействием высокой температуры они станут хрупкими и быстро деформируются; во-вторых, если для обвязки приборов применяются пластиковые трубы, они расплавятся; в-третьих, все металлические элементы после нагрева станут ожогоопасными.

Единственное решение обозначенных проблем – охлаждение теплоносителя. Здесь и понадобится элеваторный узел – именно он будет обеспечивать понижение температуры теплоносителя до необходимого показателя, дабы рабочая жидкость могла без каких-либо негативных последствий для системы перемещаться по трубопроводу.

Строение и принцип работы

Чтобы понять, каким же образом элеваторный узел выполняет свои функции, следует разобраться в его строении и специфике работы. Конструктивно прибор состоит из пяти основных элементов:

1. Входной патрубок – подает горячий теплоноситель с исходной температурой.
2. Обратный патрубок – подает остывший теплоноситель из обратного контура системы для последующего смешивания с горячим потоком.
3. Сопло – принимает горячий теплоноситель, под давлением передает его в камеру и создает там разряжение, вследствие чего происходит подсасывание остывшего теплоносителя.
4. Приемная камера – обеспечивает смешивание теплоносителей с разной температурой.
5. Выходной патрубок – забирает смешанный теплоноситель необходимой температуры и направляет его в трубопровод для дальнейшей транспортировки к радиаторам отопления.

Теплоноситель выходит из сопла под высоким давлением, поэтому быстро смешивается и тут же равномерно распределяется по стоякам. В результате все батареи отопления имеют одинаковую температуру нагрева, независимо от того, насколько они отдалены от элеватора.

Важно! Для улучшения качества работы элеватор должен оснащаться грязеуловителями – они необходимы для очищения поступающего теплоносителя и предотвращения забивания труб отопительной системы.

Особенности использования элеватора

Применение элеваторного узла в отопительной системе дает такие преимущества:

• Низкая цена – элеватор обойдется в несколько раз дешевле любого другого регулирующего устройства с аналогичными функциями.
• Энергонезависимость – для работы элеватора не требуется электричество: прибор функционирует только за счет перепада давлений на внешнем и внутреннем контурах.
• Независимость от температуры тепломагистрали – на качество работы узла не влияет температура внешней тепловой магистрали.

Среди минусов использования элеваторного узла нередко упоминают тот факт, что прибор не разрешает регулировать выходную температуру теплоносителя. Но сегодня этот недостаток устраняется очень просто и быстро – путем установки регулируемого элеватора. Такой прибор оснащается соплом с конусообразным стержнем, управляя которым можно менять объем поступающего горячего теплоносителя и тем самым регулировать температуру смешанной жидкости на выходе. Контроль может осуществляться двумя способами:

1. Ручной – положение стержня меняется с помощью вращения задвижки.
2. Автоматический – на задвижку монтируется сервопривод, который подключается к датчикам контроля температуры и давления, и, ориентируясь на их показатели, меняет движение стержня.

Установка и проверка

Монтаж элеваторного узла выполняется только по предварительно составленному проекту с расчетами. При разработке проекта учитываются:

• температура теплоносителя на входе внешнего контура;
• температура теплоносителя на выходе внешнего контура;
• температура в отопительной системе;
• расход теплоносителя;
• уровень сопротивления отопительной системы.

Все эти показатели необходимы, чтобы определить соотношение количества горячего и холодного теплоносителя для смешивания.

Как правило, элеватор устанавливается в подвале дома. Помещение должно отвечать следующим требованиям: температура – не ниже 0 градусов; наличие вентиляционной системы; защита трубопровода или жидкой теплоизоляцией, или специальными полиэтиленовыми трубами. Если используется элеваторный узел с автоматической регулировкой выходной температуры, в подвале должен быть установлен источник бесперебойного электропитания.

После установки элеваторного узла и запуска системы оборудование нужно регулярно осматривать по такому плану:

• проверка труб;
• регулировка датчиков контроля температуры и давления;
• проверка коэффициента смешивания;
• замер диаметра сопла и его замена в случае стачивания.

Как видите, использование элеваторного узла более чем оправдано его важной ролью в системе отопления – он напрямую влияет на качество обогрева дома. К работе с устройством нужно отнестись максимально серьезно, так что примите во внимание все особенности функционирования элеватора и правила его монтажа, и только потом можете заняться вопросом подключения прибора к своей системе отопления.

Как работают элеваторные узлы отопления: видео

Источник https://montagtrub.ru/elevatornyj-uzel-sistemy-otopleniya-naznachenie-vidy-montazh/

Источник https://sandizain.ru/otoplenie/elevatornye-uzly-sistemy-otopleniya.html

Источник

Источник