Система отопления с естественной циркуляцией воды

Область применения системыс естественной циркуляцией воды (гравитационной) в настоящее время, как уже 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 57% стоимости небольших зданий) в связи о 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;

в) отсутствие циркуляционных насосов и соответственно шума и вибрации;

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 eстественногo регулирования: при проведении обычного качественного регулирования, то есть 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 отопительногo 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, то есть 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 однотрубная система предпочтительна в многоэтажных зданиях, где благодаря увеличению ecтecтвенногo циркуляционного давления можно уменьшить диаметр труб (по сравнению с двухтрубной), а также располагать отдельно отопительные приборы ниже котла или теплообменника.

На рис. 2.16, а 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. Возможно применение гравитационных систем отопления с нижней разводкой обеих магистралей.

В насосной системе (рис. 2.16, б) используется насос с механическим приводом для повышения разности давления, вызывающей циркуляцию, и в системе создается вынужденное движение воды.