Системы с естественной циркуляцией воды в настоящее время в городском строительстве применяют сравнительно редко. Вода в них перемещается под действием гравитационного давления, расходуемого на преодоление сопротивления трения воды о стенки труб и местные сопротивления, к которым относятся ответвления в тройниках, крестовинах и повороты (отводы) теплопроводов, запорно-регулирующая арматура, отопительные приборы и сам котел. Давление возникает из-за большего веса столба несколько остывшей после прохождения через отопительный прибор воды в обратном стояке по сравнению с весом столба горячей воды в главном стояке той же высоты. Гравитационные системы бывают двухтрубными с верхней и нижней разводкой, а также однотрубными с верхней разводкой.

В двухтрубной гравитационной системе водяного отопления с верхней разводкой (рис. 6.6) вода из котла поднимается вверх по главному стояку и по подающим магистралям поступает к подающим стоякам, а затем по подводкам – в отопительные приборы. Из приборов вода по обратным подводкам и стоякам движется к обратным магистралям и по ним снова в котел. Такая система тупиковая, поскольку вода в подающих и обратных магистралях движется в противоположных направлениях от главного стояка к дальнему, тупиковому. Система оборудована расширительным сосудом, соединенным переливной трубой с раковиной, и ручным насосом для наполнения системы водой. На подводках к приборам установлены краны двойной регулировки.

Рис. 6.6. Гравитационная двухтрубная система водяного отопления с естественной циркуляцией и верхней разводкой:1 – котел; 2 – подающий трубопровод; 3 – обратный трубопровод; 4 – нагревательные приборы; 5 – краны двойной регулировки; 6 – расширительный сосуд; 7-насос

Двухтрубная гравитационная система с нижней разводкой отличается от системы с верхней разводкой тем, что подающая магистраль размещается внизу рядом с обратной и вода по подающим стоякам к отопительным приборам движется снизу вверх, а затем, как и в системах с верхней разводкой, после приборов по обратным стоякам возвращается в обратную магистраль и в котел.

Системы поквартирного (квартирного) водяного отопления СПВО и СПВО, совмещенные с системой горячего водоснабжения ГВ-33, выпускают серийно для двухкомнатных квартир двухквартирного жилого дома деревянно-панельной конструкции. Системы, изготовляемые в вариантах для правой и левой квартир, состоят из водогрейного чугунного котла КЧМ-2М, работающего на твердом топливе, стальных панельных радиаторов, емкостного водонагревателя, расширительного бака, узлов и трубных заготовок, элементов крепления и соединения теплопроводов, регулирующей арматуры.

Такие системы для одноэтажных одноквартирных трехкомнатных жилых домов выпускают и в комплекте с гелиоустановкой для горячего водоснабжения (СПВОГЕЛИО-32). Гравитационные системы отопления надежны в работе, не требуют затрат электроэнергии на перекачку теплоносителя. Однако такие системы можно применять для зданий небольшой протяженности и в том случае, если отсутствует централизованное теплоснабжение и не предполагается его устройство. Радиус действия гравитационных систем отопления не должен превышать 30 м при расстоянии от середины котла до середины нижнего отопительного прибора не менее 3 м. В системах квартирного отопления с учетом интенсивного охлаждения воды в теплопроводах генератор теплоты и отопительные приборы можно устанавливать на одном уровне.

Системы отопления с искусственной (насосной) циркуляцией воды отличаются от гравитационных систем наличием насоса (элеватора), обеспечивающего принудительную циркуляцию воды. В результате значительно увеличивается радиус действия этих систем, сокращаются диаметры трубопроводов и стоимость системы в целом, а также обеспечивается возможность присоединения систем к тепловым станциям с повышенными параметрами теплоносителя. Использование насоса вносит изменения в конструктивное решение системы отопления по сравнению с гравитационными. Например, воздух удаляют в насосной системе водяного отопления не через расширительный сосуд, а через воздушные линии, воздухосборники и воздушные краны. Расширительный сосуд, создающий постоянное давление в системе и, кроме того, воспринимающий увеличивающийся при нагревании объем воды, присоединяют к обратной магистрали перед насосом. Отметка дна расширительного сосуда должна быть выше самой высокой точки системы не менее чем на 800 мм.

При районном теплоснабжении, когда используется вода температурой свыше 100 °C или когда вместимость присоединяемых систем отопления группы зданий, а также магистральных наружных тепловых сетей велика, расширительный сосуд заменяют подпиточным устройством, выполняющим те же функции.

Наиболее характерны следующие схемы насосных систем водяного отопления: двухтрубная с верхней разводкой – в зданиях высотой не более трех этажей; двухтрубная с нижней разводкой – в бесчердачных зданиях (рис. 6.7, а, б)\ однотрубная вертикальная с замыкающими участками и трехходовыми кранами или в некоторых случаях с кранами двойной регулировки – в зданиях высотой более трех этажей; однотрубная вертикальная проточная система отопления – в общественных и производственных зданиях, если не требуется местного регулирования отопительных приборов; однотрубная горизонтальная с замыкающими участками – в общественных и производственных зданиях; вертикальная однотрубная с нижней разводкой, из которой воздух удаляется с помощью воздушных кранов, установленных в приборах верхнего этажа, – в жилых и общественных (бесчердачных) зданиях, в этой системе тепловой поток в отопительных приборах регулируют трехходовыми кранами.

Рис. 6.7. Двухтрубная насосная система водяного отопления: а – с верхней разводкой; б – с нижней разводкой; 1,2 – подающая и обратная магистрали; 3,4 – подающий и обратный стояки; 5 – отопительные приборы; 6 – краны двойной регулировки; 7 – главный стояк; 8 – расширительный бак; 9 – воздушная линия; 10 – воздушные краны; 11 – соединительная труба расширительного бака; 12 – циркуляционный насос; 13 – теплообменник

В однотрубных вертикальных системах отопления обычно применяют подводящие теплопроводы со смещенными замыкающими участками. При этом создаются лучшие условия компенсации линейных удлинений стояка с отводами на подводках к приборам. В таких системах тепловой поток отопительных приборов, не оборудованных воздушным клапаном, регулируют поворотом пробки трехходового крана в пределах 90°. Так может быть отключен замыкающий участок (а вода пойдет через прибор) или прибор (почти вся вода пойдет через замыкающий участок, за исключением той части, которая подтекает к прибору и уходит из него по подводящему теплопроводу, на котором нет крана). При промежуточном положении пробки крана часть воды пойдет через прибор, а часть – через замыкающий участок.

В случае установки на подводке крана двойной регулировки диаметр замыкающего участка должен быть на один размер меньше стояка для лучшего затекания воды в прибор.

П-образную схему стояков применяют в зданиях высотой обычно не более девяти этажей. В более высоких зданиях используют П-образную схему с одним нагруженным и одним транзитным стояками или Т-образную схему. В многоэтажных зданиях (12 этажей и более) устраивают систему отопления с верхним подающим теплопроводом или систему с опрокинутой циркуляцией. В настоящее время применяют системы отопления с нижней разводкой, в которых вертикальные стояки для уменьшения бесполезных теплопотерь размещают вдоль внутренних стен здания. Отопительные приборы, установленные у наружных стен, подключают к распределительной гребенке с помощью теплопроводов, которые прокладывают по полу квартиры. Такая схема разводки теплопроводов называется лучевой. Теплопроводы изготовляют из защищенной от наружной коррозии стали или из термостойких полимеров. При отделке помещений теплопроводы, расположенные в полу, не должны иметь разъемных соединений, заливают бетоном и закрывают паркетом, линолеумом или специальным покрытием. При этом практически исключаются их теплопотери через наружные ограждения и обеспечивается возможность монтажа напольных систем отопления, например в вестибюлях, прихожих и т. п.