Системы отопления с естественной циркуляцией. Принцип действия, область применения, величина циркуляционного давления.

Системы водяного отопления с естественной циркуляцией теп­лоносителя весьма удобны для отдельных небольших зданий, по­лучающих тепло от собственной котельной. Радиус действия таких систем не превосходит 30 м. Эти системы надежны, бесшумны, просты в эксплуатации и не требуют затрат механической (или электрической) энергии для повседневной работы. К недостаткам систем следует отнести несколько повышенный расход металла и замедленный прогрев системы в период пуска.

Системы отопления с естественной циркуляцией теплоносителя допускаются (при соответствующем обосновании) для обогрева по­мещений в верхних зонах высотных зданий.

При естественной циркуляции наиболее целесообразно приме­нение верхней разводки горячих магистральных теплопроводов, которые при прокладке по черда­ку должны изолироваться для предотвращения бесполезных по­терь тепла. Нижняя разводка го­рячих теплопроводов применяется редко и в основном в тех случаях, когда отапливаемое здание имеет бесчердачное покрытие.

Причиной возникновения естественного давления в систе­мах водяного отопления является свойство воды, как и всякого фи­зического тела, изменять объем при изменении температуры. Ве­личина коэффициента объемного расширения воды β не постоянна и зависит от температуры. При температуре 80 °С β=0,0006 К-1. Поэтому плотность (кг/м3) (объемная масса) единицы объ­ема горячей воды всегда будет меньше плотности холодной воды, а результа­том этого является возникнове­ние разности давлений, благодаря которой происходит движение воды в теплопроводах системы отопления.

ΔΡe=gh(ρo-ρг)

Из формулы следует, что величина естественного давле­ния равна расстоянию по вертикали от середины нагревателя до середины отопительного прибора, умноженному на гравитационное ускорение и на разность плотностей охлажденной и горячей воды. Атмосферное давление, высота расположения расширительного ба­ка и удаление отопительного прибора от нагревателя по горизонтали не оказывают влияния па величину естественного давле­ния.

При выводе формул для определения естественного давления сделано допущение, что горячая вода, двигаясь по теплопроводам системы, не охлаждается. В действительности она охлаждается, отдавая тепло в окружающую среду. Понижение температуры охлаждающейся в трубах воды и связанное с этим увеличение ее плотности неизбежно приводит к изменению естественного давле­ния. С этим явлением приходится считаться при расчетах.

Для определения естественного давления с учетом охлаждения воды в трубах необходимо знать ее фактическую температуру в ха­рактерных узловых точках или среднюю температуру воды на участ­ках. Эти данные могут быть получены только после выполнения теплового расчета теплопроводов. Однако для каждого случая про­ведение такого расчета является достаточно сложной задачей, так как должны быть известны диаметр труб и условия их прокладки, в то время как для определения диаметров теплопроводов нужно знать величину естественного давления.

Тепловой расчет в таких случаях производится только для си­стем квартирного отопления, а для практики пользуют­ся данными ранее проведенных расчетов, которые систематизиро­ваны в таблицах и дают уже готовую величину добавочного давле­ния от охлаждения воды в зависимости от этажности здания и протяженности системы. Дополнительное давление от охлаждения воды в трубах учитывается всегда только в системах с верхней разводкой при естественной циркуляции. Для систем с нижней разводкой практически допустимо не учитывать давление, возникающее от охлаждения воды в трубах вследствие незначительной его величины.

В системах с искусственной циркуляцией теплоносителя из-за перемещения по теплопроводам большого количества воды с боль­шими скоростями понижение температуры воды оказывается срав­нительно малым и поэтому становится малым добавочное давление от охлаждения воды в трубах.

Таким образом, для систем с естественной циркуляцией тепло­носителя величину действующей в системе разности давлений всегда следует определять по выражению

ΔΡдейст =ΔРе.пр + ΔΡ е.тр,

где ΔΡ е.тр — дополнительное давление от охлаждения воды в тру­бах, Па.

Билет 24