В системе водяного отопления с естественной циркуляцией, вода от котла к отопительным приборам (радиаторам) и обратно перемещается под действием гравитационной силы, возникающей благодаря различной плотности горячей и охлажденной воды.
Эта сила возникает в результате нагревания воды в котле отопления и охлаждении ее в отопительных приборах. Горячая вода из котла, являясь более легкой, поднимается по главному стояку вверх.
Затем горячая вода из главного стояка поступает в горизонтальные трубопроводы (подачу), а затем, из них через стояки – в отопительные приборы. В отопительных приборах, вода отдает тепло и в результате этого становится более тяжелой. Так, плотность воды при 95°С – 961, 9 кг/м3, при 70° С – 977, 8 кг/м3, при 40° С составляет 992, 24 кг/м3. Охлажденная вода через стояки опускается вниз в обратную линию (обратку) и своим весом вытесняет из котла нагретую воду вверх по главному стояку.
Данный процесс повторяется постоянно и в результате его происходит непрерывная циркуляция воды в системе. Сила, с которой вода движется в такой системе водяного отопления (циркуляционное давление), зависит от разности весов горячей воды в подающих трубопроводах и охлажденной воды в обратных трубопроводах, то есть, она зависит от разности температур горячей и охлажденной воды.
Кроме того, циркуляционное давление зависит от высоты расположения прибора отопления относительно котла - чем выше расположен прибор, тем циркуляционное давление больше.
Это вызвано тем, что чем выше относительно котла отопления расположен прибор, тем большие объемы воды в подающих и обратных трубопроводах между котлом и прибором. Соответственно, чем большие объемы воды задействованы в подаче тепла к прибору отопления, тем больше разница в весе горячей и охлажденной воды. А именно эта разница и определяет циркуляционное давление.