Что такое элеваторный узел системы отопления?

Системы централизованной подачи тепловой энергии представляют сложные комплексы. Они осуществляют передачу по магистральным трубопроводам тепла от поставщиков к конечному потребителю. Нагретый теплоноситель подается через пункты распределения и не сразу наполняет внутри здания батареи отопления. Для выравнивания давления и стабилизации температуры используется специальный комплект оборудования - элеваторный узел системы отопления. Остановимся детально на конструкции, принципе функционирования элеватора, рассмотрим схему и возможные неисправности.

Элеваторный узел системы отопления - что это такое

Касаясь рукой горячих батарей в собственной квартире, мало кто задумывается, какой сложный путь проходит тепло от котельной или ТЭЦ, а также, каким образом поддерживается стабильная температура. Именно поэтому сложно получить четкий ответ на вопрос, что такое элеватор в системе отопления.  Попробуем с этим разобраться. Рассмотрим укрупненную схему работы системы централизованного теплоснабжения.

Она включает:

• котельные или теплостанции, осуществляющие нагрев и прокачку теплоносителя;
• магистрали, предназначенные для подачи тепловой энергии;
• трубопроводы, по которым циркулирует «обратка»;
• многочисленных потребителей теплоэнергии;
• систему ответвлений от подающих магистралей к конкретным зданиям;
• тепловые узлы распределения, находящиеся внутри строений.

При равной температуре «возвратки», составляющей 70 градусов Цельсия, стандарты предусматривают различные режимы работы ТЭЦ. При этом степень нагрева носителя, подающегося по магистралям, должна соответствовать одному из стандартных значений - 95, 130 или 150 градусов Цельсия. Для безопасной подачи тепла по квартирным радиаторам возникает потребность стабилизировать давление, а также температуру воды в трубах. Это вызвано рядом факторов:

• различным объемом потребления тепловой энергии в каждом конкретном случае. Сложно сопоставить по этому показателю многоэтажный дом с множеством квартир и небольшой магазин;
• превышением температуры носителя в магистралях требования норм. Для подачи на теплообменные устройства необходимо уменьшить температуру, которая часто превышает порог кипения.

Для обеспечения безопасных условий эксплуатации отопительных систем недопустима подача воды в парообразном состоянии и под повышенным давлением в нагревательные устройства. Ведь прикосновение к разогретым радиаторам может вызвать ожог, а выход пара при разгерметизации - повлечь непредсказуемые последствия.

Элеваторный блок располагается, в основном, в подвальных помещениях зданий. Он выполняет следующие функции:

• охлаждает поступающую воду до требований норм;
• выравнивает давление теплоносителя в трубах;
• способствует стабильной работе централизованного отопления.

Узел монтируется между подающей трубой и отводной магистралью, которые соединены специальным образом. Обязательно устанавливаются элементы обвязки - приборы контроля давления, термометры, задвижки и вентили.

Принцип работы элеватора в системе отопления и его устройство

Принцип работы элеваторного узла системы отопления базируется на охлаждении перегретой воды до расчетного уровня путем смешивания с более холодной водой из возвратной магистрали. Затем устройство обеспечивает подачу носителя с необходимой температурой в отопительный контур здания.

Элеватор, предназначенный для повышения эффективности работы отопительной системы, выполняет следующие функции:

• понижает температуру теплоносителя, который поступает по входной магистрали к потребителям;
• способствует циркуляции горячей воды по конуру, не нуждаясь при этом в электрическом питании.

Устройство широко используется в распределительных пунктах для обеспечения безопасного и эффективного отопления крупных объектов жилого, производственного и административного назначения. Узел обладает рядом серьезных преимуществ:

• безотказностью. Она связана с простотой конструкции, отсутствием элементов кинематики;
• низкой ценой. Отсутствуют дорогостоящие комплектующие и легко осуществляется монтаж;
• энергонезависимостью. Для функционирования нет необходимости обеспечивать подачу электроэнергии;
• экономичностью. Применение элеваторного устройства совместно с приборами учета позволяет на треть снизить потребление теплоносителя;
• долговечностью. Элеваторное устройство не нуждается в выполнении работ по регулировке.

Наряду с бесспорными достоинствами имеются определенные недостатки:

• каждый отопительный контур требует индивидуального расчета для установки элеваторного узла;
• функционирование осуществляется только при наличии перепада давления на входной и выходной магистралях;
• проблематичность плавного изменения параметров отопительного контура, оснащенного нерегулируемым элеватором.

Несмотря на ряд недостатков, устройства достаточно широко используются в коммунальном хозяйстве. Они стабильно работают при колебаниях гидравлических и тепловых характеристик сети при правильно подобранном диаметре конического сопла.

Конструкция элеватора достаточно простая. Она представляет собой своеобразный тройник с фланцами, включает следующие элементы:

• нагнетающее сопло, установленное на входной магистрали и подающее в узел перегретую воду;
• камеру разрежения, находящуюся на выходе из сужающегося сопла и соединенную фланцем с линией «обратки»;
• зону смешивания, в которой происходит объединение потоков и снижение температуры теплового носителя;
• струйный патрубок конусообразной формы, по которому смешанная вода движется в отопительный контур.

Также узел комплектуется запорной арматурой и приборами контроля. Правильный расчет и подбор нерегулируемой конструкции позволяет объединять холодные и горячие потоки, при этом достигается коэффициент перемешивания, изменяющийся в диапазоне от двух до пяти.

Сегодня разработаны и эксплуатируются конструкции, позволяющие плавно регулировать рабочие характеристики с помощью электрического привода. Это позволяет изменять в автоматическом режиме температуру теплоносителя, за счет изменения параметров сопла. Регулируемый прибор состоит из следующих составляющих:

• приводного механизма, осуществляющего перемещение дроссельной иглы;
• корпуса, в котором имеется сопло конусообразной конфигурации;
• дроссельной иглы, размещенной в конической части корпуса;
• зубчатого валика, преобразующего вращательное движение в перемещение иглы.

Конструкция агрегата позволяет использовать ручной или электрический привод. Это позволяет плавно регулировать подачу воды и, соответственно, изменять температурные показатели. При регулировании поперечного сечения конической части изменяется скорость потока, что позволяет постепенно изменять температуру. Использование электропривода позволяет дистанционно управлять процессом регулировки параметров.

Как рассчитать и подобрать элеватор системы отопления

Методика расчета конической части устройства и его диаметра выполняется согласно требованиям строительных правил. Подробный алгоритм выполнения расчетов элеваторного устройство широко представлен в учебных пособиях по отоплению и специализированных сайтах. Он учитывает условия эксплуатации с учетом суммарного объема потребляемой тепловой энергии. 

Для выполнения расчетов необходимо определить значения температуры на различных участках. Контролируемые зоны:

• вход в элеваторное устройство;
• возвратная труба теплоцентрали;
• трубы внутри здания;
• обратка внутреннего контура.

Также необходимо знать:

• суммарное количество тепловой энергии, необходимой для поддержания комфортной температуры в конкретном здании;
• комплекс параметров, характеризующих прокладку труб отопительного контура внутри дома.

На основании исходных данных, согласно приведенных в нормативном руководстве формул, выполняется расчет. Его методика достаточно сложная, поэтому для определения параметров ответственного устройства целесообразно воспользоваться услугами профессиональных проектантов.

Для самостоятельного выполнения расчетов можно использовать:

• готовое программное обеспечение;
• онлайн-калькулятор; 
• программу Excel, содержащую необходимые формулы.

При выполнении расчетов для определения искомого диаметра камеры необходимо вычислить корень квадратный из общего количества перемешанной воды и умножить полученное значение на коэффициент, равный 0,874. При подборе элеваторного устройства желательно подставить различные значения температуры, чтобы оценить, насколько изменятся его рабочие параметры.

Схема элеваторного узла отопления

Как показывает принципиальная схема, элеваторный узел системы отопления состоит из следующих элементов:

• подающей магистрали, по которой с котельной или теплостанции поступает нагретый теплоноситель;
• возвратного трубопровода, по которому циркулирует охлажденная вода, отдавшая тепловую энергию;
• задвижек, позволяющих регулировать объем перемещаемого теплоносителя и необходимых для выполнения профилактических или ремонтных мероприятий;
• счетчика, фиксирующего количество подаваемой воды и необходимого для осуществления оплаты за услуги;
• манометров, контролирующих давление на различных участках магистрали и необходимых для осуществления контроля;
• термометров, установленных на входе в элеваторное устройство, а также на выходном участке узла и на «обратке»;
• грязевого фильтра, осуществляющего грубую очистку поступающей в контур воды от крупных примесей;
• элеваторного устройства, производящего смешивание потоков и обеспечивающего циркуляцию носителя.

Элеваторный узел является главным звеном тепловой схемы. Он привязан к коммуникациям с помощью обвязочных элементов.

Элеватор в системе отопления - основные неисправности узла

Несмотря на простоту конструкции, в работе узла возможны непредвиденные сбои. Обращая внимание на значения манометров, установленных в контрольных зонах, а также температурные показатели можно диагностировать неисправности:

• уменьшение сечения трубопроводов. Связано с засорением твердыми частицами или грязью. Неисправность определяется по снижению давления в отопительной системе;
• засорение сопла. При этом возникают резкие скачки давления, которые достигают максимального значения при полном разрушении конической части;
• засорение сетчатого элемента фильтра. Определяется по возрастанию давления в контуре, при котором отличаются показания манометров, установленных на входе и выходе грязевой фильтр;
• коррозию конической части. Она вызывает изменение размеров сопла, проявляется в виде температурных перепадов. Их легко определить по показаниям термометра или температуре батарей.

При возникновении поломок следует провести профилактический осмотр, оценить состояние сопла. При наличии засорений, их следует удалить и прочистить трубы. Значительные отклонения размеров конической части устройства могут вызвать разбалансировку отопительного контура. При этом конический элемент подлежит замене на новое сопло, соответствующее расчетным размерам.

Подводим итоги - что такое элеваторный узел отопления и насколько он необходим

В заключительной части хочется подчеркнуть важность элеватора для правильной работы системы централизованного отопления. Необходимо обращать особое внимание на чистоту рабочей поверхности и соответствие размеров конуса, подверженного воздействию коррозионных процессов. Несоответствие характеристик нарушает процесс циркуляции теплоносителя. При этом отмечается падение температуры, возникает гидравлический шум. Эти факторы приносят жильцам серьезные неудобства.