Естественное циркуляционное давление

Нагревание и охлаждение воды в замкнутом контуре системы отопления, как уже отмечалось, вызывает неоднородное распределение ее плотности. В строго горизонтальной системе отопления это явление не вызывает циркуляции воды. В вертикальной системе под действием гравитационного поля возникает свободное движение, названное естественной, или гравитационной циркуляцией воды. Величина естественного циркуляционного, или гравитационного давления, вызывающего циркуляцию воды, определяется разностью гидростатического давления двух столбов воды равной высоты.

Охлаждение воды в системе отопления при t_T>t_B происходит непрерывно по мере удаления от теплообменника, на выходе из которого температура воды имеет максимальное значение, и заканчивается при возвращении ее к теплообменнику. Постепенное охлаждение воды в теплопроводах сочетается с резким охлаждением ее в отопительных приборах. Поэтому общее естественное циркуляционное давление в системе можно рассматривать как сумму двух величин: естественного циркуляционного давления, возникающего из-за охлаждения воды в отопительных приборах, Δp_е.пр и естественного циркуляционного давления, возникающего вследствие охлаждения воды в трубах, Δp_е.тр:

Δp_е=Δp_е.пр+Δp_е.тр,

В большинстве случаев - в системах отопления многоэтажных зданий - первое слагаемое является основным по величине, второе - дополнительным. В частном случае - в одноэтажных зданиях - основным является Δp_е.тр.

Величина Δp_е.пр зависит от типа приборного узла и схемы стояка. Ниже рассматривается ее определение в различных системах отопления.

Естественное циркуляционное давление, возникающее вследствие охлаждения воды в отопительных приборах

Гидростатическое давление по высоте каждого отопительного прибора изменяется из-за охлаждения воды. Запишем величину гидростатического давления, связанную с высотой отопительного прибора h_пp и средней плотностью воды в нем ρ_ср:

p=g*h_пp*ρ_ср,

Преобразуем это выражение, считая, что плотность воды равномерно изменяется по высоте прибора при постепенном изменении температуры от температуры воды, входящей в прибор, t_вх до температуры воды, выходящей из него, t_вых:

p=g*h_пp*((ρ_вх+ρ_вых)/2)=(g*(h_пp/2)*ρ_вх)+(g*(h_пp/2)*ρ_вых),

Согласно формуле, получается, что половина отопительного прибора (например, верхняя при движении воды сверху вниз) может считаться заполненной водой с температурой t_вx и плотностью ρ_вх, а другая (нижняя при том же движении воды) - водой с температурой tвых и плотностью ρ_вых, причем температура и плотность воды скачкообразно изменяются на уровне середины высоты прибора. Это дает основание представить, что в отопительном приборе имеется как бы граница охлаждения воды. Назовем ее условным центром охлаждения воды в отопительном приборе и по аналогии подобную же условную границу скачкообразного изменения температуры (и плотности) воды от t_о до t_г в теплообменнике системы отопления - условным центром нагревания воды.

При определении естественного циркуляционного давления, возникающего из-за охлаждения воды в отопительных приборах, будем также условно считать, что вода при движении по теплопроводам не охлаждается.