Принцип дії системи водяного опалення з природною циркуляцією води (рис VI.1) полягає в наступному.

Гаряча вода з котла 1 направляється по подає (гарячого) трубопроводу 2 в нагрівальний прилад 3, де відбувається її охолодження. Остившая в приладі вода повертається в котел по зворотному трубопроводу 4. У діючій системі опалення така циркуляція води відбувається безперервно.

Так як в системі опалення обсяг води при нагріванні збільшується, то щоб уникнути підвищення тиску і можливих при цьому аварій (розрив котлів, трубопроводів і т. П.) В найвищій точці системи встановлюють розширювальний посудину 5, за допомогою якого система повідомляється з атмосферою. Розширювальний посудину повинен вміщати весь приріст обсягу води, що вийшов при її нагріванні. У системах з природною циркуляцією розширювальні посудини служать також для відводу повітря, тому їх приєднують до подає магістралях. Для видалення із системи повітря і для випуску з неї води трубопроводи прокладають з ухилами. Напрямок ухилів труб на рис. VI.1 показано стрілками.

В системі, зображеній на рис. VI.1, рух води по подає і зворотним трубопроводами відбувається тільки за рахунок різниці тисків стовпів нагрітої та охолодженої води.

Нагріта в котлі вода піднімається вгору по трубопроводу 3, а на зміну їй в котел знизу надходить охолоджена вода по трубопроводу 4. Таким чином, циркуляція води відбувається внаслідок різниці її об'ємних ваг в подавальних і зворотних трубопроводах.

Для визначення величини циркуляційного тиску, що виникає в системі, припустимо, що вода, що нагрівається в казані, охолоджується тільки в нагрівальному приладі.

Розглядаючи тиск, що діє на перетин I-1 зворотного трубопроводу (див. Рис. VI.1), можна переконатися, що з правого боку на це перетин тисне стовп охолодженої, а отже, більш важкої води; з лівого ж боку перетин відчуває тиск стовпа нагрітої, яка є легшою води. Під впливом різниці цих тисків в системі і виникає циркуляція води.

У правому та лівому стовпах води є ділянки з однаковою температурою, які не можуть створювати різниці тисків; до них відносяться ділянки висотою і h5. Таким чином, різниця тисків в перерізі I-I створюється тільки ділянками стовпів води висотою h2, h3, h4.

Тиск води в перерізі I-I з правого боку одно:

Таким чином, циркуляційний тиск одно вертикальному відстані від середини котла до середини нагрівального приладу, помноженому на різницю об'ємних ваг охолодженої і нагрітої води.

Формула (VI. 1) показує, що величина природного тиску залежить від висоти розташування нагрівального приладу над казаном - чим вище розташований прилад по відношенню до котла, тим більший тиск виникає в циркуляційному кільці цього приладу.

При виведенні формули (VI. 1) ми допустили, що вода охолоджується тільки в нагрівальному приладі. Насправді ж вода охолоджується не тільки в приладах, а й в трубопроводах, які віддають тепло в навколишнє середовище. Зрозуміло, що в неізольованих трубах вода охолоджується більше, ніж в ізольованих. В результаті охолодження труб, по яких вода рухається вниз, природне циркуляційний тиск збільшується, а в результаті охолодження труб, по яких вода рухається вгору, циркуляційний тиск зменшується.

Для подальшого уточнення принципу дії системи опалення з природною циркуляцією води необхідно знати, який вплив на величину циркуляційного тиску робить розташування точки охолодження нижче точки нагріву, а також наявність в кільці трубопроводів додаткових точок нагріву, розташованих вище основної точки нагріву (центру джерела тепла)

На рис. VI.2 показана схема, де в точці 1 вода нагрівається (точка нагріву), а в точках 2, 3 і 4 охолоджується (точки охолодження), причому точка 4 розташована нижче точки нагріву. Приймемо, що вода, нагріта в точці /, охолоджується лише в точках 2, 3, 4, а решті трубопровід добре ізольований і не віддає тепла в навколишнє середовище.

Правий і лівий стовпи води вище точки 2, мають однакову температуру і однакові об'ємні ваги, врівноважуються, і їх не слід враховувати.

Тиск правого стовпа щодо точки 4

На рис. VI.3 показана схема, в якій вода з основної точки нагріву А надходить в точку 1, в якій охолоджується, а до охолодженої воді в точці 2 подмешивается гаряча вода. У цьому випадку точка 2 є по суті теж точкою нагріву, в результаті чого у2 буде більше уз-

Отже, в цьому випадку циркуляційний тиск

Це циркуляційний тиск більше тиску, яке виникає при наявності другої точки підігріву (точки 2) на величину причому цей дефіцит тиску діє в сторону, протилежну напрямку загальної циркуляції.

Схема, зображена на рнс. VI.4, пояснює вплив охолодження води в трубопроводі ча циркуляційний тиск. Циркуляційний кільце трубопроводу з точкою нагріву води А добре ізольовано, крім ділянки БВ. З точки нагріву вода надходить в точку Б з температурою, якій відповідає об'ємна вага уг.

На ділянці БВ вода охолоджується і віддає частину тепла навколишньому повітрю і приходить в точку В, а потім в точку А охолодженої з великим об'ємним вагою уо-

Різниця тисків правого і лівого стовпів води в даному випадку буде дорівнює:

Отже, циркуляційний тиск, що виникає внаслідок охолодження води в якій-небудь ділянці трубопроводу, дорівнює різниці об'ємних ваг води в його кінцевою і початковою точках, помноженої на вертикальне відстань від точки нагріву (середини джерела тепла) до середини цієї ділянки трубопроводу. У горизонтальних ділянках, на яких відбувається охолодження води, циркуляційний тиск теж дорівнюватиме різниці об'ємних ваг в кінці і на початку ділянки, умноженноі на вертикальне відстань від точки нагріву до середини горизонтальної ділянки.

Системи водяного опалення з природною циркуляцією води можуть мати досить різноманітні схеми подачі води, з генератора тепла (котла) до нагрівальних приладів. За способом прокладки в приміщеннях вони можуть бути вертикальними, горизонтальними, двотрубними і однотрубними; по розташуванню магістральних трубопроводів - з верхньої та нижньої прокладкою гарячих магістралей; по компоновці циркуляційних колец- тупиковими і з попутним рухом води.

Михайлов Федір Семенович ОПАЛЕННЯ І ОСНОВИ ВЕНТИЛЯЦІЇ - М .: Стройиздат, 1972.