Отопление с естественной циркуляцией воды применялось в прошлом столетии сначала в виде однотрубных, затем в виде двухтрубных систем. С внедрением электрических циркуляционных насосов гравитационные системы отопления с начала текущего века и особенно после Октябрьской революции постепенно уступают свое место насосным системам.

В настоящее время область применения систем с естественной циркуляцией воды ограничена. Их используют для отопления отдельных жилых квартир, небольших гражданских зданий, железнодорожных вагонов, зданий, в которых недопустима вибрация конструкций (например, при точных измерениях), вызываемая работой насосов. Использование естественной циркуляции целесообразно при водяном отоплении отдельных верхних помещений высотных зданий (например, технического этажа). Кроме того, естественная циркуляция воды в стояках встречается в описанных выше децентрализованных системах водо-водяного отопления.

Рассмотрим особенности гравитационных систем отопления в сравнении с насосными. Прежде всего отметим существенные недостатки, которые ограничивают область их применения:

а) сокращенный радиус действия (до 30 м по горизонтали), обуслов

ленный небольшим циркуляционным давлением

б) высокая первоначальная стоимость (до 5—7% стоимости неболь

ших зданий), связанная с применением труб значительного диаметра;

в) увеличенные расход металла и затраты труда на монтаж теплопроводов;

г) замедленное включение в действие из-за большой теплоемкости

массы воды и малого циркуляционного давления;

д) повышенная опасность замерзания воды в трубах, проложенных

в неотапливаемых помещениях.

Вместе с тем гравитационные системы отопления имеют преимущества, определяющие в отдельных случаях их выбор:

а) относительная простота устройства и эксплуатации;

б) независимость действия от снабжения электрической энергией;

в) отсутствие циркуляционных насосов и соответственно шума и ви

брации;

г) сравнительная долговечность (при правильной эксплуатации систе

мы действуют 35—40 лет и более без капитального ремонта);

д) повышенная тепловая надежность, обусловленная действием с

количественным саморегулированием.

Остановимся на явлении количественного саморегулирования. В гравитационной системе создается своеобразный механизм естественного регулирования: при проведении качественного регулирования, т. е. при изменении температуры воды, самопроизвольно происходит количественное регулирование — изменяется расход воды. Действительно, если изменять температуру греющей воды в зависимости от температуры наружного воздуха, то в системе из-за иного распределения плотности воды изменяется естественное циркуляционное давление, а следовательно, и количество циркулирующей воды. Одновременное изменение температуры и количества воды обеспечивает необходимую теплопередачу отопительных приборов.

В двухтрубной системе усиление или ослабление циркуляции воды в циркуляционном кольце каждого отопительного прибора изменяет теплопередачу в помещение, которая, изменяясь, кроме того, во взаимодействии с теплопотереи помещения, сама влияет на расход воды, изменяя температуру обратной воды и циркуляционное давление. В результате сохраняется соответствие между теплопередачей прибора и теплопотереи помещения, т. е. обеспечивается тепловая надежность каждого отдельного прибора и, следовательно, всей системы отопления.

Таким образом, естественное циркуляционное давление, которое в насосной двухтрубной системе отопления вызывает вертикальное тепловое разрегулирование, поддерживает тепловую надежность гравитационной двухтрубной системы.

В вертикальной однотрубной системе имеется такое же количественное саморегулирование, но в циркуляционных кольцах не каждого прибора, а уже целых стояков с их последовательно соединенными приборами. При этом усиление или ослабление циркуляции воды происходит более интенсивно, чем требуется по графику оптимального режима. 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 недогревают помещения. Это явление усугубляется с увеличением числа этажей здания.

Таким образом, естественное циркуляционное давление, способствующее тепловой надежности насосной вертикальной однотрубной системы отопления, вызывает вертикальное тепловое разрегулирование гравитационной однотрубной системы.

Можно сделать вывод, что при естественной циркуляции воды преимущество следует отдавать двухтрубным системам отопления. Правда, вертикальная однотрубная система позволяет увеличивать естественное циркуляционное давление и скорость движения воды по сравнению с двухтрубной, а также располагать отдельные отопительные приборы ниже теплообменника.