以不同温度水的密度差为动力源的重力循环系统，特别适用于无集中供源或对供热质量有特殊要求的小型建筑。此系统中，膨胀水箱置于供水总立管顶端（距供水干管顶标高300~500mm），其主要功能是容纳系统水温升高后的膨胀水量，同时补充系统水温降低和泄漏时的水量，以维持系统压力并排除空气。
重力循环系统的运行压力较小，管内水流速度通常低于气泡浮升速度（约在0.1m/s至0.2m/s之间）。水平供水干管和回水干管的坡度设计不应小于0.005，且坡向需与水流方向一致，以促进气水逆向流动，最终将气体膨胀水箱。
忽略管道散热影响，重力循环系统环路的作用压力可表述为：
图示1.4-4展示了重力循环单管顺流式系统的作用压力。
对于串联单管顺流式系统，总重力作用压力为各层重力循环作用压力之和。如图所示，A-A断面右侧和左侧的作用压力分别计算如下：
A-A断面右侧作用压力p1 = ρgh0g + ρ2h2g + ρhh1g = g(ρgh0 + ρ2h2 + ρhh1)
A-A断面左侧作用压力p2 = ρgh0g + ρgh2g + ρgh1g = g(ρgh0 + ρgh2 + ρgh1)
压力差p1－p2可通过公式计算得出。
以各层散热器到热源的高差为基准，进行相应的计算。例如，H1等于h1，H2等于h1加上h2。
将计算出的h2值代入上述公式中，经整理后得到的作用压力与系统供水管路布置、楼层高度、冷却中心与加热中心间的水平距离等因素密切相关。其具体数值可查阅《供热工程》第四版附录3-2。
在单管系统中，由于各层散热器串联连接，循环作用压力由串联的各层散热器与锅炉（加热中心）共同产生。在多层建筑中，采用单管系统相较于双管系统更为可靠。位于加热中心之上的散热器促进循环，而位于加热中心之下的散热器则可能对循环产生迟滞影响。
设计时需注意，作用半径一般不应超过50m，且最好采用上供下回的方式。锅炉位置应尽可能降低，以增大系统的作用压力。当锅炉中心与底层散热器中心垂直距离较近时，建议采用单管上供下回式重力循环系统，尤其是单管垂直串联系统。供水干管和回水干管应保持0.005至0.01的坡度，坡向与水流方向一致。连接散热器的支管，根据支管长度不同，应具有0.01至0.02的坡度，以便系统中的空气能集中至膨胀水箱并大气。
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