Распределение тепла

К теплораспределительной системе принадлежат трубопроводы и арматура отопительного контура. По ним происходит перенос нагретой воды, а вместе с ней — и тепловой энергии, от отопительного котла к батареям отопления. Если в процессе инвентаризации будут обнаружены неисправности и недостатки (например, неплотности, недостаточная теплоизоляция и т. д.), то вся трубопроводная сеть должна подвергнуться полной или частичной реконструкции.

Материалы для изготовления трубопроводов
Выбор материала для изготовления трубопроводов теплораспределительной системы относительно не осложнен. При известных ограничениях возможно использование всех материалов — простых и легированных сталей, меди, полимерных материалов. До 1960-х годов одноквартирные дома в большинстве своем оборудовались стальными трубопроводами, впоследствии стали преобладать медные трубопроводы. Трубопроводы из легированной стали могут прокладываться при реконструкции старых зданий, когда трубопроводы отопительной системы прокладываются открытым образом по стенам.
При наращивании имеющейся системы по возможности следует использовать тот же материал, который использовался до сих пор и из которого изготовлена сохраняемая часть системы. Медные трубопроводы значительно превосходят стальные по своей коррозионной устойчивости и возможностям переработки, а потому получили более широкое распространение. Пластиковые трубы, благодаря их высокой гибкости, в старом здании проложить достаточно несложно. Встроенная металлическая фольга затрудняет попадание кислорода в отопительный контур и таким образом снижает риск коррозии. При замене деревянных перекрытий и стяжек следует рассмотреть возможность прокладки полиэтиленовых трубопроводов в качестве многослойной системы "труба в трубе". Трубопроводы из ПВХ (PVC) использоваться не должны, потому что процесс их производства вредно влияет на экологию, и то же самое происходит в случае пожара. При подведении энергетического баланса принято учитывать и так называемую "серую энергию" (Gray Energy, GE) материалов.

При прокладке теплораспределительной сети за пределами теплоизолированной оболочки здания необходимо, чтобы теплоизоляция трубопровода соответствовала требованиям EnEV.

От гравитационной к насосной системе распределения
При проведении полномасштабной реконструкции отопительной системы здания необходимо принять решение о том, может ли имеющаяся распределительная система продолжать использоваться — полностью или частично.
Вплоть до 1960-х годов для отопления были широко распространены так называемые гравитационные системы отопления, в которых в качестве отопительного агрегата использовался твердотопливный котел, а циркуляция воды была естественной, т. е. никаких насосов, питаемых электроэнергией, в таких системах не применялось. Под естественной циркуляцией понимается циркуляция воды, имеющая место за счет разницы в плотности горячей воды (она легче) и холодной воды (она тяжелее). В таких системах горячая вода от котла через подающий трубопровод (главный стояк) попадает в подающие магистральные трубопроводы, откуда поступает в подающие стояки (соединительные трубы между подающими магистралями и подающими подводками к отопительным приборам). Проходя по отопительным приборам (радиаторы, калориферы, отопительные батареи), вода отдает свое тепло в отапливаемое помещение, охлаждается и, наконец, попадает в обратный трубопровод. По системе обратных трубопроводов вода снова попадает в отопительный котел, вытесняя оттуда более легкую горячую воду. Этот цикл повторяется снова и снова. Такой метод отопления работает только в том случае, когда отопительный котел находится ниже первого отопительного радиатора, и все трубопроводы имеют достаточно большое поперечное сечение (это связано с тем, что такая система требует, чтобы гидравлическое сопротивление было достаточно низким). Системы с естественной циркуляцией легко узнать по толстым трубопроводам, ведущим к отопительным батареям. Для ускоренного подвода тепла в помещения, более удобного регулирования и повышенной эффективности использования котла старые системы с естественной циркуляцией рекомендуется заменять на насосные системы распределения, также известные как системы с принудительной циркуляцией. Как правило, для этого вполне достаточно самого маломощного циркуляционного насоса, доступного на рынке.

Старые системы отопления, как правило, проектировались как открытые системы или системы с открытым расширительным баком. В высшей точке распределительной сети находится так называемый расширительный бак, который предназначен для вмещения прироста объема воды при ее нагревании, а также для удаления через него воздуха в атмосферу как при заполнении системы водой, так и в период ее эксплуатации3. Если коррозия в таких системах не зашла слишком далеко, то модернизация такой системы и ее переоборудование в систему с принудительной циркуляцией окупятся. При такой реконструкции восходящий трубопровод обрезается на высоте верхней отопительной батареи и заново подводится к калориферу. Если калориферы не были оборудованы вентилями для стравливания воздуха, то их можно установить в ходе реконструкции.
В любом случае при реконструкции теплораспределительных сетей следует произвести их проливку и гидравлические испытания.

Трубопроводы
Вплоть до середины 1970-х годов в большинстве одноквартирных домов была принята горизонтальная система распределения к общему стояку, идущему из подвального помещения. К восходящим трубопроводам, большинство из которых было проложено в наружной стене, можно было подключать отопительные батареи, расположенные на этажах, с помощью коротких тупиковых подводок. При использовании систем с естественной циркуляцией такой способ разводки трубопроводов был неизбежностью уже в силу самого принципа функционирования системы и поперечных сечений трубопроводов. Количество стояков при этом в значительной степени определяется размерами здания.
При введении насосных систем скорость циркуляции воды в отопительной системе возрастает, и за счет этого представляется возможным существенно уменьшить поперечные сечения трубопроводов. Кроме того, прокладка горизонтальных участков трубопровода в насосных системах возможна без уклона, а это значит, что прокладка трубопроводов возможна и в полу. Такой вид прокладки позволяет не только оптимизировать прокладку трубопровода и связанные с этим затраты, но и позволяет свободно разместить отопительные приборы в помещении. Впрочем, в любом случае скрытая прокладка имеет и свои недостатки. Если появляются признаки коррозии, то санация такой системы окажется трудоемкой и дорогой, особенно в случае, когда трубопроводы проложены в стяжке. Кроме того, раньше при прокладке трубопроводов системы теплоснабжения под полом часто не уделялось должного внимания их теплоизоляции и защите от шума. В случае сильного повреждения коррозией необходимо вскрыть старые трубопроводы и отремонтировать их или же установить новые стояки и подводки к батареям отопления.
Трубопроводы функционально полноценной теплораспределительной системы должны быть сохранены. При этом необходимо позаботиться об устранении "тепловых мостиков" и защите от промерзания. В то время как стояк, проложенный во внутренней стене, может быть сохранен без теплоизоляции труб, стояк, проложенный в наружной стене здания (кирпичная кладка толщиной 24 см) с внутренней теплоизоляцией потребует реконструкции. При использовании внутренней теплоизоляции все трубопроводы отопительных и водопроводных сетей, проходящие по наружной стене, должны находиться внутри здания, в противном случае сохраняется риск промерзания.

Теплоизоляция трубопроводов
При продолжительности отопительного периода около 5000 часов/год (в зданиях старой постройки) тепловые потери на каждый метр нетеплоизолированной медной трубы номинальным диаметром 15 составляют 60 кВтч/год. Поэтому все имеющиеся трубопроводы должны быть теплоизолированы в соответствии с требованиями EnEV.

При выборе теплоизолирующих материалов для теплоизоляции трубопроводов в одноквартирных домах никаких особых требований к пожаробезопасности не предъявляется, поэтому для изоляции трубопроводов можно использовать.не только вспененные полимерные материалы, но и экологически чистые натуральные материалы наподобие шерсти, хлопка, льняного волокна.

Шумоизоляция
В принципе трубопроводы, проложенные в здании, должны быть акустически развязаны. Следует избежать жестких креплений трубопроводов к стенам и перекрытиям, т. к. это способствует распространению шума. В качестве звуковых генераторов в отопительной системе рассматриваются, прежде всего, вентили, а также фитинги, уголки (колена) и тройники. Чтобы избежать возникновения шумов в трубопроводной сети, необходимо правильно выбрать размеры поперечных сечений трубопровода (скорость потока в трубопроводе не должна превышать 0,3—0,5 м/с), а мощность насоса не должна быть завышена.

Регулировка сети трубопроводов
Под регулировкой сети трубопроводов понимается установление расчетного расхода теплоносителя во всех ветках отопительной системы. При включении хорошо отрегулированной отопительной системы все радиаторы почти сразу нагреваются и становятся одинаково теплыми. Без регулировки батареи, расположенные ближе к отопительному котлу или к насосу, имеют лучшую проходимость и отдают больше"тепла, чем те, которые удалены от котла на большие расстояния. Еще одним признаком хорошо отрегулированной системы является ситуация, когда при демонтированных термостатических головках1 (состояние клапана — полностью открытое) все отопительные батареи имеют одинаковую температуру. Чтобы иметь возможность осуществить регулировку, на батареи необходимо установить либо радиаторные вентили с плавной предварительной регулировкой, либо штуцеры обратной линии с регулировочными вентилями.

Отопительные насосы
Хорошо спроектированные отопительные системы в одно- и многоквартирных домах для обслуживания каждого отопительного контура должны обеспечивать максимальное давление 1 мВс (метр водяного столба). Обычные насосы уже на малых ступенях мощности обеспечивают достаточный напор. На повышенных ступенях мощности разница температура в подающем и обратном трубопроводах падает (это означает непродуктивное использование котла), одновременно с этим повышается давление в термостатических вентилях (проблема шумов) и слишком большое количество электроэнергии привода преобразуется в тепловую (затраты на электроэнергию).
Проблемы, создаваемые чересчур мощным насосом и высоким дифференциальным давлением, проявляются, когда закрыто большинство термостатических вентилей на радиаторах. Термостатические вентили работают без проблем только при дифференциальных давлениях, не превышающих 2 мВс. Современные насосы с регулируемым давлением поддерживают постоянный напор независимо от объемного расхода, позволяют экономить электрическую и тепловую энергию, которые рассчитываются для всей системы на долгосрочную перспективу. Насосы с регулируемым давлением должны идеально подходить для отопительной системы. Поэтому по возможности следует приобретать несколько более дорогие, но более эффективные насосы с постоянными магнитами, которые окупаются в течение ближайших нескольких лет.
В качестве первого шага следует уменьшить мощность насоса или заменить его на более маломощную модель с пологой характеристикой, чтобы ликвидировать проблему шумов, вызываемых течением теплоносителя по трубопроводам. Если при этом окажется, что один из радиаторов нагревается недостаточно, то причина заключается в закупорке трубопровода или неправильно отрегулированных вентилях.