Применение первого способа возможно лишь в отдельных случаях, когда здание имеет повышенную часть, где может быть расположен бак.

Очевидно, что в зоне нагнетания насоса следует считаться (мы к этому вернемся) с повышением гидростатического давления по сравнению с давлением в состоянии покоя. Напротив, в зоне всасывания насоса необходимо учитывать понижение давления. При этом возможен случай, когда гидростатическое давление понизится до атмосферного и ниже.

Рассмотрим такой случай. На рис. 8,7 изображено изменение давления в верхней подающей магистрали системы отопления. В точке постоянного давления О гидростатическое давление равно pgh. В промежутке между точками О и В гидростатическое давление убывает в связи с потерей давления при движении воды по зависимости, изображенной на рисунке наклонной пьезометрической линией. В точке В — потеря давления ∆P_O-B=pgh, т. е.Pв=0 (избыточное давление равно нулю, а полное давление, как и на поверхности воды в расширительном баке, равно атмосферному давлению Pa). В промежутке между точками В и Б даль­нейшая потеря давления вызывает разрежение — давление падает ниже атмосферного (знак минус на рисунке). Наиболее заметно давление понизится и разрежение достигнет наибольшей величины в точке Б. Здесь полное давление P_B=Pa+pgh – ∆P_O-B=Pa – ∆P_B-Б. Затем в промежутке между точками Б и Г давление возрастает в связи с увеличением высоты столба воды от h до hг, а разрежение уменьшается. В точке Г, где потеря давления ∆P_O-Г=рghг, избыточное давление вновь, как в точке В, равно нулю (рг=0), а пол­ное давление равно атмосферному. Ниже точки Г избыточное гидростатическое давление быстро возрастает, не-смо1ря на последующую потерю давления при движении воды (8.1).

В промежутке между точками В и Г, особенно в точке Б, при давлении ниже атмосферного и при температуре воды, близкой к 100 °С (90—95 °С), возможно вскипание и парообразование. При более низкой температуре воды, исключающей парообразование, возможен подсос воздуха из атмосферы через резьбовые соединения труб и арматуру. Во избежание нарушения циркуляции из-за вскипания воды или подсасывания воздуха при конструировании и гидравлическом расчете системы водяного отопления должно соблюдаться правило: в зоне всасывания в любой точке i системы отопления гидростатическое давление при действии насоса должно оставаться избыточным, т. е. pi>pа, для этого должно удовлетворяться неравенство

Pghi>∆P_O-i (8.9)

Возможны три способа выполнения этого правила:

— поднятие расширительного бака на достаточную высоту h (рис. 8.8, а);

— перемещение расширительного бака к наиболее опасной верхней точке с целью включения верхней магистрали в зону нагнетания (рис. 8.8, б);

Рис. 8.8. Способы присоединения труб открытого расширительного бака к системе водяного отопления

а — к главному стояку системы; б — в верхней точке системы, наиболее удаленной от центра нагревания (ц. н.); в — близ всасывающего патрубка циркуляционного насоса; 1 — открытый расширительный бак; 2 — циркуляционный насос; О — точка постоянного давления

Рис. 8.9. Изменение гидростатического давления в обратных магистралях (1) и главном стояке (2) системы отопления с «опрокинутой» циркуляции воды и проточным расширительным баком

О — точка постоянного давления, знаками «плюс» отмечено избыточное давление (3)

присоединение труб расширительного бака близ всасывающего патрубка насоса (рис. 8.8, в).

Второй способ целесообразен в системе отопления с «опрокинутой» циркуляцией воды. В такой системе проточный расширительный бак размещен в высшей точке верхней обратной магистрали над главным обратным стояком. Точка постоянного давления О в этом случае находится в самом баке (рис. 8.9). Вся верхняя обратная магистраль входит в зону нагнетания насоса. Зона всасывания охватывает главный обратный стояк и нижнюю часть общей обратной магистрали до насоса. Гидростатическое давление в главном обратном стояке превышает атмосферное давление даже при значительной потере давле­ния в нем (см. пьезометрические линии на рис. 8.9).

Второй способ присоединения расширительного бака приемлем также в неразветвленной системе отопления с верхней подающей магистралью (см. рис. 8.8, б). Бак при этом служит еще и воздухоотводчиком. Однако в разветвленной системе отопления второй способ присоединения расширительного бака к верхней подающей магистрали может при определенных условиях вызвать нарушение циркуляции воды в отдельных ее частях.

Третий способ присоединения труб расширительного бака к системе отопления (рис. 8.8, в) исключает возможность нарушения циркуляции воды. Точка постоянного давления при этом возникает в обратной магистрали близ насоса как одна, общая для всех циркуляционных колец системы. Зона нагнетания насоса распространяется почти на всю систему, в том числе и на наиболее высоко расположенные и удаленные от насоса трубы, как опасные в отно­шении вскипания воды. Зона всасывания ограничивается отрезком общей обратной магистрали от точки О до всасывающего патрубка насоса, в котором гидростатическое давление в состоянии покоя достаточно велико и практически мало уменьшается при действии насоса.

Расширительный бак, как известно, соединяется с системой отопления двумя трубами — расширительной и циркуляционной, создающими кольцо циркуляции воды через бак. В этом кольце имеется еще одна верхняя точка постоянного давления, находящаяся непосредственно в расширительном баке. Первая же — нижняя точка постоянного давления размещается в обратной магистрали между точками присоединения к ней расшири­тельной и циркуляционной труб. Положение нижней точки постоянного давления определяется соотношением потерь давления в расширительной и циркуляционной трубах. Если их диаметр и длина равны, то точка постоянного давления находится посередине между точками присоединения труб бака. Если увеличивается диаметр одной из труб, то точка постоянного давления смещается в сторону точки присоединения этой трубы.

Точка присоединения расширительной трубы входит в зону нагнетания насоса и в ней происходит деление общего потока воды на два, один из которых — основной — по-прежнему движется по обратной магистрали, а другой — по параллельному пути через бак до точки присоединения циркуляционной трубы, относящейся уже к зоне всасыва­ния.

Если применяются несколько соединительных труб, например три, то верхняя точка постоянного давления по-прежнему находится в расширительном баке, а нижняя — между точками присоединения к магистрали системы отоп­ления двух крайних соединительных труб. По одной из них вода из зоны нагнетания направляется в бак, по другой — возвращается из бака в зону всасывания. По средней соединительной трубе вода может двигаться и в бак и из бака в зависимости от положения нижней точки постоянного давления.

Из рассмотрения динамики давления в системе отопления с одним открытым расширительным баком следуют выводы:

1) в каждом циркуляционном кольце системы существует только одна точка постоянного давления, в которой зона нагнетания сменяется зоной всасывания. Двух последовательных точек постоянного давления в одном циркуляционном кольце быть не может, ибо для движения воды в заданном направлении в системе отопления создается и поддерживается разность давления во всех точках. При этом следует оговориться, что поскольку в самом насосе разрежение переходит в компрессию и в нем существует своя «нейтральная» точка, то при рассмотрении точек постоянного давления имеются в виду лишь точки, возникающие вне насоса;