Система центрального отопления жилых помещений предусматривает одну общую котельную, из которой нагретый теплоноситель распределяется по трубам в дома к потребителям. Роль регулятора температуры теплоносителя выполняет элеваторный узел системы отопления.
Устройство и принцип работы
Элеватор теплового узла – цельная отливка из чугуна – представляет собой механическое приспособление, внешне похожее на несимметричный тройник. Единственная изменяемая часть – диаметр сопла, влияющий на степень разряжения и определяющий режим подсоса охлажденной воды из обратки. Величина разряжения не должна превышать 2 бар, для чего диаметр сопла, как единственный регулятор, высчитывается с высокой степенью точности.
В зависимости от решаемых задач элеватор теплового узла изготавливается в нескольких стандартных размерах, которым присвоены номера от 0 до 7.
- Длина самого маленького элеватора №0 – 256 мм при весе 6,43 кг.
- Длина самого большого элеватора №7 равняется 720 мм, вес – 34 кг.
Выбирают элеватор, ориентируясь на диаметр теплотрубопровода, чтобы не понижать пропускную способность системы.
По техусловиям, магистральные теплосети могут работать в трех режимах:
- 150/70 °С;
- 130/70 °С;
- 95/70 °С.
Первая цифра указывает температуру воды в прямом трубопроводе, а вторая – охлажденной жидкости в обратной трубе.
Конечный потребитель может располагаться на значительном расстоянии от котельной – высокие температурные показатели в прямом трубопроводе устанавливаются для компенсации теплопотерь при передаче на расстояние и рассеивании в холодных климатических условиях. При этом бытовое обогревательное оборудование (батареи, трубы) по своим техническим характеристикам и санитарным нормам не может эксплуатироваться при температурах выше 95°С.
Причин для ограничений несколько:
- при более высоких температурах чугунные батареи становятся хрупкими, а алюминиевые не способны поддерживать давление системы и выходят из строя;
- современные металлопластиковые и полипропиленовые трубы не могут работать при температурах свыше 95°С – они начинают деформироваться, возможно образование трещин;
- перегретые отопительные приборы могут вызвать при контакте ожоги.
Внутреннее давление в магистрали теплотрассы не позволяет перегретой воде превратиться в пар. При передаче за счет потерь температура носителя снижается, но незначительно, вопрос получения теплоносителя рабочей температуры не решает. Для решения задачи применяют элеватор отопления, в котором перегретый теплоноситель из котельной разбавляется охлажденной жидкостью из обратного трубопровода.
Оборудование, окружающее элеватор, формирует систему смешивания и носит название «узел тепловой элеваторный».
Принцип работы устройства:
- Перегретый теплоноситель подается на вход элеваторного узла, проходя через сопло, он теряет давление.
- Понижение давления вызывает подсос охлажденной воды из обратки в зону разряжения.
- В смешивающей камере (длинная часть) потоки перемешиваются до заданных параметров.
- Через диффузор (расширяющаяся часть) теплоноситель рабочей температуры поступает в систему отопления.
В общей схеме элеваторный узел располагается на входящей трубе магистрали. Перед ним устанавливают грязевик, выполняющий функцию ловушки для грязи и мелкого мусора, содержащихся в потоке теплоносителя.
Задача окружающего оборудования – задвижек, датчиков давления и температуры – обеспечивать безопасную работу устройства и осуществлять принципы контроля.
Конструктивные особенности
Кроме цельнолитого чугунного варианта существуют другие конструкции, позволяющие мобильно изменять диаметр сопла. Такие модели решают вопросы быстрой регулировки температуры теплоносителя, но они конструктивно сложны и имеют высокую цену.
Для примера:
- Элеваторный узел с конусообразной подвижной иглой. При ее перемещении регулируется величина просвета сопла и степень разбавления теплопотока охлажденной водой обратки. Положение иглы может регулироваться вручную или автоматически.
- Устройство с сервоприводом, мобильно изменяющее просвет сопла по сигналу с термодатчиков.
Устройства, работающие в автоматическом режиме, повышают мобильность системы и ее возможности в части точной настройки. Но из-за конструктивной сложности и высокой стоимости они не нашли пока широкого применения.
Возможные неисправности
Сам элеватор – устройство надежное, работающее в стабильном режиме. Единственной его неисправностью может быть повреждение сопла, так как перегретая вода является достаточно агрессивным агентом.
Неисправности могут быть в окружающем оборудовании:
- засорение грязевика;
- поломка задвижки;
- некорректная работа датчиков.
Нарушения в работе элеватора и оборудования узла проявляются как колебания температуры теплоносителя и решаются ревизией устройства, заменой сопла, прочисткой грязевика или ремонтом задвижек.
Для предупреждения сбоев в работе проводят регулярное (раз в год) техобслуживание элеваторного узла – очищают и удаляют грязь, образующуюся из-за низкого качества теплоносителя, проверяют диаметр сопла, следят за герметичностью всех соединений.
Преимущества и недостатки
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.
Схемы подключения
Теплоузел используется в системах с различными параметрами, где для устойчивой работы применяются специальные схемы подключения элеваторного узла, требующие использования дополнительного оборудования.
Схема теплоузла с регулятором расхода воды
Основной фактор, позволяющий регулирование температуры теплопотока системы отопления, – расход воды. Измерение этого показателя вызывает колебания теплоносителя в приборах и делает работу системы отопления нестабильной.
Для устранения таких явлений в системе перед элеваторным узлом монтируется регулятор, обеспечивающий постоянство расхода теплоносителя.
Такая схема крайне важна в домах с горячим водоснабжением, где существуют периоды активного водозабора из системы (утро, вечер, выходные и т.д.).
Недостаток – при снижении температуры водящего теплопотока схема не эффективна.
Схема теплового узла отопления с регулирующим элеватор соплом
Возможность мобильно регулировать пропускную способность сопла позволяет поддерживать постоянными показатели теплоносителя на выходе при изменениях температуры в магистральном трубопроводе.
Регулировка соплом эффективна только при полной автоматизации процесса с привлечением дополнительного оборудования:
- термодатчик;
- манометр;
- сервопривод и др.
Подобные схемы не находят широкого применения из-за требований к высокому давлению в системе, в разы увеличивающейся нагрузке на сопло и высокой стоимости.
Схема элеваторного узла с регулирующим насосом
Такая схема подключения используется в автономных системах отопления частных домов. Она позволяет механизму узла нормально функционировать при недостаточном давлении в теплосети (меньше 2 бар между входом и обраткой).
Монтируется перемычка между прямым теплопроводом и обраткой, на которую устанавливается насос, обязательно использование терморегулятора.
Использование схем подключения с дополнительными возможностями не всегда оправдано – они усложняют систему, требуют подводки электричества. Надежность системы и ее сложность находятся в обратной зависимости друг от друга. Следует учесть также значительное увеличение стоимости теплоузла и расходы на электроэнергию.
Меры безопасности и эксплуатация
Несколько общих правил для обеспечения безопасной работы оборудования теплового пункта:
- персонал должен иметь соответствующую квалификацию;
- работники должны быть ознакомлены с правилами эксплуатации оборудования.
Элеваторный узел системы отопления не требует особого внимания – достаточно текущих осмотров. После проведенной плановой проверки систему целесообразно опечатать, чтобы зафиксировать настройки и избежать несанкционированного вмешательства.
