Область применения системы с естественной циркуля­цией воды (гравитационной) в настоящее время, как уже известно, ограничена. Ее используют для отопления от­дельных жилых квартир, обособленных зданий (особенно в сельской местности), зданий при неналаженном снабжении электрической энергией. Применяют также в зданиях, в которых недопустимы вызываемые циркуляционными на­сосами шум и вибрация конструкций (например, при точ­ных измерениях).

Система с естественной циркуляцией воды может быть устроена для отопления верхних помещений высоких зда­ний (например, технического этажа при кондициониро­вании воздуха, совмещенном с отоплением, в основных по­мещениях здания).

Ограничение области применения связано с тем, что для циркуляции воды используется различие в гидроста­тическом давлении в вертикальных частях системы, кото­рое только в высоких зданиях достигает значений, соизме­римых с давлением, создаваемым насосом.

В малоэтажных зданиях гравитационная система имеет следующие недостатки по сравнению с насосной системой водяного отопления:

А) сокращенный радиус действия (до 20 м по горизонта­ли), обусловленный небольшим циркуляционным давлени­ем;

Б) повышенная первоначальная стоимость (до 5—7% стоимости небольших зданий) в связи с применением труб увеличенного диаметра;

В) увеличенные расход металла и затраты труда на мон­таж системы;

Г) замедленное включение в действие из-за большой теп­лоемкости воды и малого циркуляционного давления;

Д) повышенная опасность замерзания воды в трубах, проложенных в неотапливаемых помещениях.

Вместе с тем гравитационная система отопления обла­дает достоинствами, определяющими в отдельных случаях ее выбор:

А) относительная простота устройства и эксплуатации;

Б) независимость действия от снабжения электрической энергией; ч

В) отсутствие циркуляционных насосов и соответственно шума и вибраций;

Г) сравнительная долговечность (при правильной экс­плуатации система может действовать 35—40 лет и более Без капитального ремонта);

Д) улучшение теплового режима помещений, обусловлен­ное действием с количественным саморегулированием.

Остановимся на явлении количественного саморегули­рования. В гравитационной системе создается своеобразный механизм естественного регулирования: при проведении обычного качественного регулирования, т. е. при измене­нии температуры воды, самопроизвольно возникают коли­чественные изменения — изменяется расход воды. Действи­тельно, если повышать температуру греющей воды при понижении температуры наружного воздуха (и наоборот), то в системе из-за иного распределения плотности воды будет увеличиваться (уменьшаться) естественное циркуля­ционное давление, а следовательно, и количество цирку­лирующей воды. Одновременное изменение температуры и количества воды обеспечивает необходимую теплоотдачу отопительных приборов для поддержания ровной темпе­ратуры помещений.

В двухтрубной системе усиление или ослабление цирку­ляции воды в циркуляционном кольце каждого отопитель­ного прибора изменяет теплопередачу в помещение, кото­рая, взаимодействуя с теплопотерями помещения (умень­шаясь или возрастая), сама влияет на расход воды, изменяя температуру обратной воды (а с ней и циркуляционное дав­ление). В результате в каждом помещении сохраняется со­ответствие между теплоотдачей прибора и теплопотерями, т. е. обеспечивается при действии системы отопления отно­сительно ровный тепловой режим.

В вертикальной однотрубной системе имеет место такое же количественное саморегулирование, но в отличие от двухтрубной системы в циркуляционных кольцах не каж­дого прибора, а уже стояков в целом с их последовательно соединенными приборами. При этом усиление или ослабле­ние циркуляции воды происходит более интенсивно, чем в двухтрубной системе. В результате в теплый период отопи­тельного сезона наблюдается отклонение от необходимой теплоподачи у части приборов: при движении в стояке сверху вниз сильно уменьшенного количества воды ниж­ние приборы несколько недогревают помещения. Это явле­ние смягчается с увеличением числа этажей здания.

Можно сделать вывод, что при естественной циркуля­ции воды преимущество в малоэтажных зданиях следует отдавать двухтрубной системе отопления; вертикальная

17 —765

Рис. в.24. Принципиальная с» ма гравитационной системы в< дяного отопления

1 —теплообменник (теллогенерг тор); 2 и 3 — наружные обра! иый и подающий теплопровод! 4 — расширительный бак; 6- верхняя подающая магистрал! 6 — отопительный прибор; 7 - Иаполнительио-подпиточная трз ба; 8 — обратный клепан

Рве. 6.25. Схема системы вод! ного отопления железнодорожи

Го пассажирского вагона / — котел; 2 — проточный ра ширительный бачок; 3 — вер няя подающая магистраль; 4 < Основные греющие гладкие тр бы; 5 — отопительный прио< туалетного отделения

Однотрубная система предпочтительна в многоэтажны зданиях, где благодаря увеличению естественного диркулз ционного давления можно уменьшить диаметр труб (г сравнению с двухтрубной), а также располагать отдельнь отопительные приборы ниже котла или теплообменник!

Схема гравитационной системы во многом подобь разобранной схеме насосной системы отопления. Переч» лим лишь особенности конструкции гравитационной ci стемы, отражающие природу ее действия.

1. Гравитационная система для улучшения циркулз ции воды устраивается, как правило, с верхним распол» жением подающей магистрали — с верхней разводкой (ci рис. 5.1, а).

2. Расширительный бак в гравитационной системе npi соединяется непосредственно к главному стояку для непр рывного беспрепятственного удаления воздуха из систем через бак в атмосферу (без воздухосборников и воздухоо водчиков).

3. Подающая магистраль прокладывается с увеличенным уклоном (не менее 0,005) для сбора воздуха против направ­ления движения воды (см. рис. 5.6, б) к точке присоединения расширительного бака.

4. Приборные узлы выполняются для обеспечения дви­жения воды в отопительных приборах по схеме 1 — свер­ху — вниз (см. рис. 4.17, а) с целью повышения коэффи­циента теплопередачи приборов.

5. Однотрубные стояки устраиваются с замыкающими участками у приборов (см. рис. 5.7, б) для уменьшения потерь давления при движении воды через приборные узлы.

На рис. 6.24 изображена принципиальная схема грави­тационной системы водяного отопления с верхней развод­кой и теплообменником, который применяют при независи­мом присоединении системы отопления к наружным тепло­проводам. Показано, что наполнение и подпитка системы делаются деаэрированной водой из наружного обратного теплопровода без насоса, что возможно при достаточно высоком давлении в нем. При местном теплоснабжении теплообменник заменяется котлом. Подробные схемы стоя­ков двухтрубной системы даны на рис. 6.5, а, однотруб­ной — на рис. 6.2.

Возможно применение гравитационных систем отопле­ния с нижней разводкой обеих магистралей, двухтрубные и однотрубные стояки которых изображены на рис. 6.5, б и 6.3. Однако при этом уменьшается циркуляционное дав­ление, что приводит к увеличению диаметра труб; услож­няются сбор и удаление воздушных скоплений из системы. Расширительный бак в этом случае присоединен к магист­рали в нижней части системы, и его можно использовать для удаления воздуха только при прокладке специальных воз­душных труб, показанных на рис. 6.5, б и рис. 5.19, е.

Система с «опрокинутой» циркуляцией при естественной циркуляции воды не используется, так как в ней иногда воз­никает «обратное» движение охлажденной воды в стояках.

В двухтрубной гравитационной системе отопления для создания достаточного циркуляционного давления следует увеличивать вертикальное расстояние между нижними ото­пительными приборами и теплообменником, доводя его хотя бы до 3 м. Если это осуществимо в отдельных зданиях, то при отоплении одноэтажных квартир и домов, а также железнодорожных вагонов теплогенератор (котел) прихо­дится располагать на одном уровне с отопительными прибо­рами. В этих случаях рассчитывают на создание циркуля­ции воды только за счет охлаждения ее в трубах.

Квартирные системы водяного отопления применяются уже более ста лет. За это время изменялись и совершен­ствовались котлы и их топливо, трубы и отопительные при­боры, использовались различные схемы, но принцип уст­ройства и действия оставался одним и тем же: для созда­ния устойчивой циркуляции воды одна из магистралей прокладывается под потолком отапливаемого помещения. Охлаждение воды в этой сравнительно высоко располо­женной над котлом магистрали и обеспечивает необходи­мое циркуляционное давление. Что же касается охлажде­ния воды в отопительных приборах, то центр охлаждения в них может оказаться не только не выше середины котла, но даже ниже ее, а это будет препятствовать естественной циркуляции воды.

Наиболее распространена двухтрубная схема, при кото­рой подающую магистраль размещают под потолком отап­ливаемого помещения, обратную прокладывают у пола или в подпольном канале. Отопительные приборы присоединя­ют к трубам по схеме сверху — вниз.

Теоретически возможна двухтрубная схема, когда не только подающая, но и обратная магистрали помещаются под потолком помещения. При этом для обеспечения цирку­ляции воды необходимо опускать обратную магистраль пет­лями до низа каждого отопительного прибора, что увеличи­вает расход труб и усложняет спуск воды из системы в про­цессе ее эксплуатации.

Можно применить также горизонтальную однотрубную схему присоединения отопительных приборов, ио и в этом случае одна из магистралей должна быть проложена по­верху (под потолком помещений).

На рис. 6.25 изображена для примера одна из двух вет­вей гравитационной системы водяного отопления железно­дорожного пассажирского вагона. Две гладкие трубы D у70, обогревающие нижнюю зону салона, присоединяют самостоятельно к верхней подающей магистрали для усиле­ния циркуляции воды в каждой из них. Отдельный отопи­тельный прибор предназначен для отопления туалетной комнаты. Подающую магистраль желательно проклады-

Тепловой изоляции для увеличения циркуляцион - ения и изолировать только главный стояк. (Ычисления естественного циркуляционного дав- гравитационной системе отопления необходимо шературу и плотность воды в различных ее точ - (.овательно, при проектировании квартирной сис - гления обязателен точный расчет теплопередачи нки труб для определения степени охлаждения дей в них воды. Эту особенность теплогидравли - асчета в необходимых случаях распространяют и : гравитационные системы отопления, ньшее охлаждение воды, а следовательно, и наи - гстественное циркуляционное давление получает- уляционном кольце через прибор, ближний к теп - ору (например, в кольце прибора 5 на рис. 6.25), е малой длины труб. Поэтому через такой при - пример потокораспределению в насосной системе, этекать меньшее количество воды, чем через при - ленные от теплогенератора, асчете площади нагревательной поверхности каж - ора квартирной системы отопления учитывают уже теплоотдачу труб, проложенных в помещении, туру воды при входе в прибор и выходе из него, обенность теплового расчета приборов такой сис - ления.

Ia отопления железнодорожного вагона обычно :ся электрическим насосом для возможности усиле - /ляции воды. В районах, обеспеченных электриче - тией, квартирная система отопления может так - :ваться с циркуляционным насосом. Для этой цели 1чен специальный малошумный насос ЦВЦ >лой мощности. Этот насос рассчитан на подачу зоды при давлении 4 кПа. Насосная квартирная топления делается горизонтальной однотрубной фубной с нижней прокладкой обеих магистралей.