Расчет регистров отопления. Какие бывают регистры отопления – выбор, расчет, характеристики. Расчет регистров отопления - как рассчитать правильно

Регистры отопления из стальных труб – являются распространенным видом отопительных приборов. Они представляют собою сварную или сборную конструкцию из труб, располагаемых горизонтально. Их соединяют перемычками для прохождения носителя тепла.

Количество используемых радиаторов очень большое, но регистры до этого времени не потеряли своей актуальности. Изготавливают эти приборы, применяя разные материалы, и каждый из них имеет свои минусы и достоинства.

Например, варианты из меди ставят на разводку из медных труб. Медь характеризуется высокими показателями теплоотдачи. Это в четыре раза выше, если сравнивать со сталью. Поэтому, размер длины и объема медных трубопрокатных материалов более скромный, чем у стальных вариантов для аналогичной магистрали.

Также изделия из меди отдают большое количество тепла, если они не . Так же они отличаются гибкостью. Это дает возможность согнуть их без особых усилий.

Обширный ряд достоинств в данном случае нивелирует такой существенный недостаток, как высокая цена и неустойчивость меди к условиям эксплуатации. Часто ставят сооружения для обогрева из чугуна.

Эти приборы отличаются громоздкостью. Их большой вес ставит за условие монтаж массивных стоек. Нужно отметить тот факт, что чугун – это хрупкий материал.

И поэтому чугунное отопления нужно монтировать с защитными кожухами. Причем сама по себе установка предстает достаточно трудоемким процессом. Как видно, оба представленные варианта достаточно непростые, поэтому, оптимальным решением в данной ситуации становится использование стального отопления. По понятным причинам они стали самым популярным видом.

Не очень высокая теплоотдача стальных обогревательных приборов компенсируется их не значительной стоимостью, простотой обработки и большим ассортиментом при покупке.

Очень редко можно встретить регистры из нержавейки, но для стоящих показателей мощности понадобиться много материала, а такие товары из нержавеющей стали стоят немалых денег.

Регистры отопления делят на следующие виды:

1. Конструкции из гладких труб. В свою очередь сооружения этих видов могут иметь змеевидную и регистровую форму. Соединения у них бывают типа «нитка» или «колонка».
2. Изделия из квадратных труб. Такие варианты отличаются более высокой теплоотдачей, так, как у них расширяется зона взаимодействия металла и воздуха. При не очень презентабельном внешнем виде, такие приборы отопления отлично прогревают помещение.

Преимущества стальных регистров отопления и их недостатки

Стальное отопление обладает целым рядом достоинств:

• При работе можно воплотить любой индивидуальный чертеж.
• Носителем тепла может служить не только вода, но и прогретый пар.
• Простота подключения к системе.
• Высокая теплоотдача делает его отличным вариантом для установки в большом здании.
• Небольшая стоимость.

Минусы тоже имеются. К ним относится:

• Небольшие показатели теплоотдачи.
• Боязнь коррозии.
• Непрезентабельный внешний вид.
• Таким изделиям требуется регулярная покраска.

Алгоритм, который используют при создании

1. Сначала подготавливают трубы нужного объема и режут их на заготовки необходимой длины.
2. После выполняется внутренняя зачистка трубопрокатных изделий. Это позволяет снизить сопротивление передвижению носителя тепла.
3. На торцевых частях наваривают заглушки. Некоторые из них оснащают отверстиями.
4. После этого трубы, которые будут располагаться горизонтально, скрепляют с вертикальными трубами, которые имеют меньший диаметр.
5. Теперь приходит черед устанавливать краны. Они будут нужны для того, чтобы выпускать скопившийся в трубопроводе воздух.
6. На финальном этапе зачищают все швы и красят поверхности краской.

Регистры из стали с ребрами

При таких условиях показатель теплоотдачи становиться выше. Если регистр собран правильно, то он становится надежным и долговечным устройством отопления из стали. Оптимизацию теплоотдачи стального трубопровода решают на этапе проектирования его конструкции. Для этого пользуются такими методами.

1. Смена инфракрасного излучения в направлении увеличения. Это можно выполнить при помощи краски.
2. Устанавливают ребра, что также повышает необходимые показатели конструкции.

Но, возникают случаи, когда эти показатели необходимо уменьшить. Таких действий требуют участки трубопровода, которые проходят вне жилых помещений. .

Расчеты проводят таким образом: Q = K*F*dT. В данной формуле Q обозначает коэффициент тепловой отдачи, К – это теплопроводимость стальных материалов, а F показывает протяженность трубы, взятой для подсчетов. dT в данной формуле это сумма первоначальной и остаточной температуры с учетом температуры в помещении.

Обозначения dT по-другому называют температурным напором. Узнать его можно, сложив температуру на выходе из котельного оборудования с цифрами на его входе. Полученные показания умножают на 0,5 или делят на два. Из этого значения вычитывают комнатную температуру.

Если стальной трубопровод отопления находится в изоляционном материале, то получившееся число следует умножить на КПД материала изоляции. Он показывает процентную величину тепловой энергии отопительной системы, отданной при течении носителя тепла.

Если есть желание сконструировать систему грамотно, то подбирать трубопрокатный сортамент из стали на глаз не стоит. Правильные расчеты в данном случае не только дают возможность снизить расходы на строительные работы, но и произвести монтаж отопительной системы, которая эффективно проработает длительное время.

Монтаж стальных регистров

Установка регистров из стальных труб выполняется двумя способами. Первый – это резьбовые соединения, а второй – посредством сварки. В данном вопросе пути решения подбирают, исходя из общего веса сооружения, от его габаритов и характеристик.

Сам процесс сходный с работами при подсоединении радиаторов. Отличие состоит только в геометрических объемах конструкции. Если стоит вопрос подведения устройства отопления к гравитационным сетям, то нужно соблюдать требуемые нормы уклона.

Регистр должен иметь наклон в сторону передвижения носителя тепла. Для магистрали с естественной циркуляцией описанные нормы не обязательны.

Правила, которые используют для правильного подсоединения конструкций из стальных труб следующие:

1. Следует выдержать минимальные нормы дистанции от окон и стен. Это расстояние равняется 20 см. Эти отступы нужны для удобства ремонтного обслуживания.
2. При использовании соединений на резьбе для подведения устройства, рекомендуют использовать только прокладки из паронита, или лен, который используют в сантехнических работах.
3. Каждый прибор из стали после установки необходимо покрасить. Иначе на его поверхности очень быстро может образоваться ржавчина. При этом немного снижается показатель теплопроводимости, но срок его безремонтной службы продлевается.
4. Все работы по монтажу не стоит планировать на отопительный период. После пробной проверки и сравнения расчетной мощности прибора, может возникнуть необходимость оперативного внесения изменений в конструкцию.

Из особенностей установки еще можно выделить два варианта крепления. Первый это посредством навешивания устройства на стенку, а второй – крепление на стойки. Решение в данной ситуации зависит от веса и габаритов устройства и от типа стенок.

Большую популярность приобрел комбинированный вариант крепежа конструкции. Для этого сначала подготавливают стойки, а далее их крепят к стенкам.

Этот способ подходит даже для очень тяжелых обогревательных устройств и гарантирует высокий показатель безопасности. Нельзя забывать о воздухоотводчиках, ими дополняют каждый отопительный прибор. Через воздухоотводчик из магистрали выпускают собравшийся воздух.

Демонтаж регистров

Как монтаж, так и демонтаж регистров из стальных труб требует определенных умений и навыков. Нужно владеть навыками работы со сварочным оборудованием, инструментом для нарезки металла и умения работать с техникой.

Нужно четко понимать, что малейшие ошибки приведут к образованию протечек и другим серьезным аварийным ситуациям. Приборы собственного производства лучше устанавливать в просторных помещениях и хозяйственных пристройках.

Если таких знаний нет, то приобретать их во время установки отопительной системы не стоит. Лучшим выходом станет обращение за помощью к специалистам.

Демонтаж устройств отопления, пришедших в негодность, так же, как и установку лучше проводить в период, когда нет отопительного сезона. При работах из системы необходимо слить воду и отключить нагревательный котел.

Если отопления подключено сварным методом, то прибор придется обрезать болгаркой. Если крепление резьбовое, то демонтаж можно провести посредством рычажного ключа. В любом случае приступать к таким работам без определенного опыта нельзя.

Регистры отопления из стальных труб создали серьезную конкуренцию традиционным отопительным радиаторам. Такие отопительные конструкции дают существенную возможность сэкономить финансовые средства.

Основным преимуществом в данной ситуации является возможность прибора отопления работать даже с агрессивной средой. Тем не менее, в частных домах такие конструкции из стали используют не очень часто, ведь существует большой выбор других вариантов.

Диапазон цен в данном случае тоже довольно обширный. Варианты из гладких и ребристых труб чаще устанавливают в производственных, вспомогательных и складских помещениях, гаражах, теплицах и т.п. То есть в таких местах, где внешняя привлекательность не играет большой роли.

Для отопления промышленных, производственных и складских, а в последнее время - жилых и общественных помещений используют регистры отопления из гладких труб. Отопительный регистр - это прибор, предназначенный для повышения эффективного теплообмена между теплоносителем и внешней средой.

Состоят регистры для отопления из одной или нескольких гладкостенных , соединенных патрубками меньшего диаметра или выполненные в форме змеевика.

Виды регистров отопления

Несмотря на кажущееся разнообразие, все модели можно разделить на два основных вида: секционные и S-образные (змеевиковые).

Секционные

Секционные приборы состоят из одной или нескольких труб, закрытых заглушками. В верхнюю трубу втекает вода через патрубок, затем в другом конце она перетекает в следующую трубу и т.д.

Изготовлен такой теплообменник из гладкой стальной трубы диаметром от 25 до 400 мм. Наиболее популярны диаметры 76, 89, 108 и 159 мм. Входной и выходной патрубки могут быть в резьбовом или фланцевом исполнении, также возможно изготовление под приварку.

Кроме того, прибор имеет штуцер с резьбой, к которому присоединяют воздухоотводчик. Максимальное рабочее давление теплоносителя, допустимое в таких аппаратах, составляет 10 кгс/см² или 1 МПа.

Змеевиковые

В змеевике трубы соединены дугами, диаметр которых равен секционному, то есть мы имеем одну сплошную трубу. При такой форме эффективная площадь теплообмена возрастает, так как работает вся поверхность трубы.

Также стоит отметить, что при S-образной конфигурации отсутствуют участки сужения труб, а это значительно снижает гидравлическое сопротивление теплоносителя в приборе.

Традиционно изготовление регистров отопления производится из гладкостенной стальной трубы, причем используют чаще всего углеродистую сталь. Также встречаются самодельные чугунные модели, модели из нержавеющей и низколегированной стали.

Если вы используете регистр - отопление будет эффективным при достаточно компактных размерах теплообменника. Именно поэтому этот вид отопительных приборов используют в больших помещениях и производственных цехах.

Кроме того, предпочтительно использовать именно регистры для отопления помещений с повышенными пожарными и санитарными нормами.

Производство отопительных регистров

Если вы хотите изготовить такой теплообменник своими руками, вам понадобится произвести расчет регистра отопления. Для этого удобнее всего воспользоваться такой формулой:

Q = Пихdнхlхkх(tг — to)х(1 — ηиз) , где:

• Пи = 3.14;
• dн - значение наружного диаметра трубопровода, м;
• l - длина секции или участка, м;
• to - температура воздуха в помещении, где планируется установка прибора;
• tг - температура теплоносителя (воды) в трубопроводе;
• k - коэффициент передачи тепла, равный 11.63 Вт/м²*°С;
• ηиз - коэффициент теплопередачи (сохранения тепла) изоляцией, для изолированного прибора ηиз = 0,6÷0,8, для обычного коэффициент принимается равным нулю.

Итак, для трубы длиной, скажем, 5 метров и диаметром 159 мм, при температуре теплоносителя 80 градусов и температуре помещения 23 градуса получим такое значение:

Q = 3.14х0.159х5х11.63х(80 – 23)х(1 – 0) = 1654.8 Вт.

Это мощность регистров отопления, применимая к проложенной в один ряд горизонтальной трубе. Для нескольких рядов применяют понижающий коэффициент 0.9 на каждый дополнительный ряд.

Совет! Расчет регистров отопления также можно производить с помощью онлайн-калькуляторов, однако надо быть осторожным: часто они дают неправильный ответ. Поэтому сначала калькулятор необходимо проверить формулой, и только потом использовать.

Особенности и характеристики

Регистры отличаются некоторыми уникальными свойствами:

• За счет интенсивного теплообмена с окружающей средой могут отапливать помещение значительного объема при достаточно скромных и компактных размерах самого прибора;
• Не требует высокотехнологичного производства, достаточно наличия электросварки и угловой шлифмашины с отрезным диском;
• Изготавливается из достаточно дешевого материала - стали, чугуна или нержавейки;
• Выдерживает значительное давление (10 кгс/м²) и способен работать не только на воде, масле и других жидкостях, но и на пару;
• Возможно изготовление по чертежам заказчика, самостоятельное изготовление и использование различных конфигураций, заглушек, материалов покрытия и фурнитуры;
• Цена прибора с учетом эффективной теплоотдачи значительно ниже, чем у других теплообменников.

Технические характеристики различных вариантов комплектации приборов можно найти в многочисленных таблицах, приведенных на нашем сайте.

Очевидно, что эффективность теплообмена будет зависеть от площади поверхности нагрева. Площадь, в свою очередь, прямо пропорциональна диаметру трубы и длине секции.

Внимание! Определяющее значение имеет количество рядов и расстояние между ними, секционная или S -образная конфигурация прибора, материал, наличие или отсутствие изоляции и характеристики теплоносителя.

Чаще всего используют приборы с такими характеристиками:

1. Материал, из которого изготовлен теплообменник - электросварная стальная труба из углеродистой стали;
2. Типы соединений - фланцевое, резьбовое с внешней резьбой и под приварку;
3. Максимальное рабочее давление - 10 кгс/м²;
4. Диаметр секционных и S-образных труб - от 32 до 219 мм;
5. Рекомендуемое минимальное расстояние между трубами - от 50 мм;
6. Соединительная арматура - перемычки от 32 мм.

Регистры с нагревателем

Также можно встретить регистры с нагревательным элементом - ТЭНом. Такие приборы используют для установки в помещениях, где затруднена или невозможна прокладка коммуникаций.

Мощность встроенного нагревательного прибора составляет от 1.6 до 6 кВт. Рабочее напряжение - 220 В, ток - переменный однофазный, 50 Гц.

Также возможна комплектация с циркуляционным насосом для более эффективного теплообмена за счет лучшей циркуляции теплоносителя.

При работе в автономном режиме прибор заполняют антифризом, при этом ТЭН поддерживает температуру поверхности, равную 80° С.

При работе в составе центральной или общей системы отопления дома нагреватель компенсирует падение температуры теплоносителя в системе, либо отключается.

Преимущества

Для этого типа теплообменников характерны такие преимущества:

• Имеют большую площадь теплоотдачи при небольших размерах;
• Удобны в использовании;
• Легко чистятся;
• Пожаробезопасны;
• Оборудованные ТЭНом нагреватели потребляют мало электроэнергии;
• Могут использоваться для сушки белья, одежды или полотенец;
• Пригодны для использования в помещениях с повышенными требованиями к пожарной безопасности и повышенными санитарными нормами: в больницах, цехах, складских помещениях, торговых павильонах, административных зданиях, ангарах и т.д.

Заключение

Для тех, кто заинтересовался этим отопительным прибором, на нашем сайте выложено видео, которое поможет лучше разобраться в особенностях и нюансах, связанных с изготовлением и монтажом регистров. Данная инструкция не является исчерпывающей, поэтому рекомендуем к прочтению методическую литературу по расчету и проектированию отопительных приборов.

Существует огромное количество различных по конструкции и материалу изготовления батарей для систем обогрева жилых и нежилых помещений. Но регистры отопления среди них выделяются своей высокой эффективностью теплоотдачи и простотой самостоятельной сборки.

Внешне и конструктивно эти теплообменные приборы напоминают обычные змеевики полотенцесушителей, но по размерам они сильно превосходят аналоги для ванных комнат.

В представленной нами статье подробно разобраны виды отопительных регистров, а также разберем особенности монтажа подобного оборудования.

Регистр отопления – это классический теплообменник «вода-воздух». В большинстве случаев он выполняется из гладкостенной металлической трубы. Последняя бывает одиночной либо в виде ряда из нескольких отрезков трубопровода, расположенных горизонтально друг над другом. При этом встречаются отдельные конструкции с оребрением.

Отопительный прибор, выполненный только из гладкостенной трубы, проще мыть при постоянных уборках. На нем нет пластинчатых ребер или узких мест, которые сложно обтереть тряпкой. В результате на таком регистре не образуется “колоний” из пыли и грязи. В этом отношении он сильно выигрывает у широко распространенных сейчас панельно-секционных радиаторов.

Обычно отопительные регистры устанавливаются в гаражах, складах, мастерских, больницах и школах – то есть в помещениях, где повышенные требования к противопожарной и санитарной безопасности

По эффективности отдачи тепловой энергии и затратам на обогрев трубный регистр не уступает , а зачастую превосходит их. Общая площадь поверхности теплопередачи в обоих случаях приблизительно одинакова, только в рассматриваемом приборе теплоноситель течет по широкому каналу.

Гидравлическое сопротивление в этой ситуации получается гораздо ниже того, что в стандартном радиаторе из нескольких панельных секций. А это прямо сказывается на затратах энергии для прокачки воды по подобному отопительному контуру.

Виды по форме конструкции

Внешне регистр отопления выглядит не слишком элегантно. Зато он дешев и прост в изготовлении. А если приложить немного усилий, то такой обогреватель-теплообменник вполне можно вписать в интерьер даже жилой комнаты.

В отечественных деревенских домах до недавнего времени подобный вариант системы отопления применялся почти повсеместно. В советское время панельно-секционных радиаторов в продаже не имелось, а вот широкую трубу достать было не так сложно.

А дальше требовался лишь сварочный аппарат. Соединяется полученный трубный обогреватель с водяным теплообменником внутри дровяной печи сваркой элементарно и быстро. Подробнее о технологии замены батарей методом газосварки читайте .

Чем ближе к краю располагаются вертикальные патрубки в секционном регистре, тем выше у прибора теплоотдача – вода на концах горизонтальных труб обновляется медленнее, чем в участках с прямым током теплоносителя

Все виды отопительных регистров делятся на две группы:

1. Секционные.
2. Змеевики (S-образные).

В первом случае горизонтальные трубы соединяются меж собой поперечными патрубками меньшего сечения, а во втором – дугами того же диаметра.

Оба варианта подразумевают большие объемы сварочных работ. Змеевиковый прибор также можно изготовить путем сгиба одной трубы. Однако не каждое трубное изделие большого диаметра из стали можно изогнуть подобным образом. Гораздо проще взять готовые дуги и приварить их к горизонтальным сегментам регистра.

При соединении горизонтальных участков секционного регистра соединением «колонка» патрубки-поперечины ввариваются с обоих концов. Циркуляция теплоносителя в таком отопительном приборе проходит по параллельной схеме. В результате отдельные зоны в нем могут недополучать тепло. Горячая вода попросту стекает в нижний сегмент раньше, чем дойдет до дальнего конца.

В «нитке», где теплоноситель проходит все участки регистра, подобных проблем не возникает. В этом отношении этот регистр во многом напоминает змеевик. Только вода в нем движется от входа до выхода из батареи по трубам разного сечения.

Змеевики могут иметь несколько изгибов, в этом случае для усиления конструкции в ряде мест часто делаются поперечные вставки из уголка или толстого прутка

Если готовых дуг для S-образного регистра под рукой нет, то самостоятельно изготавливать лучше секционный прибор. Ровно согнуть трубу большого сечения, не имея специального оборудования, крайне сложно. Практически единственный вариант – это накалить металл газовой сваркой и осторожно согнуть его. Но здесь есть риск утраты прочности стенками трубы.

К секционному виду также относится регистр с парой боковых коллекторов. Они производятся из трубы того же диаметра, что и основные участки, исполняя роль поперечных патрубков. Вода в данном случае движется не сверху вниз, а слева на право (или наоборот).

Варианты по материалу изготовления

Чаще всего домашние мастера своими руками изготавливают регистры отопления из . Главные достоинства этого варианта – дешевизна, доступность материала и относительная простота сварки.

Помимо круглой трубы отопительный регистр можно также выполнить из ее профилированного аналога – гидравлическое сопротивление получится несколько иным, но не более того

В заводских условиях регистры выпускают из:

• стали;
• алюминия;
• меди;
• чугуна.

По теплоотдаче и долговечности лидирует . Но при больших размерах такой обогреватель обойдется в немалую копеечку. Алюминиевый прибор уступает ему по показателям теплопроводности, но и стоит значительно дешевле.

Наиболее ходовой и недорогой вид отопительных регистров – стальной. Однако это и самый неэффективный по передаче тепла от воды воздуху вариант из всех продающихся в магазинах теплотехники.

Коэффициент теплопроводности у разной стали колеблется в пределах 45–48 Вт/(м*К). У чугуна он в районе 60, у алюминия 200–240, а у меди около 400 Вт/(м*К). Сталь всем им по данному техническому параметру проигрывает.

При выборе стальных труб предпочтение надо отдавать изделиям из углеродистой стали, они наиболее прочны и устойчивы к высоким температурам

Чугун и алюминий обычно используется только при заводском изготовлении регистров. Самостоятельно в кустарных условиях эти металлы сваривать слишком сложно. То же касается нержавеющей или оцинкованной стали, поэтому трубы из этих материалов лучше не брать. Их сложней варить, и теплоотдача у них ниже, нежели у обычного черного аналога.

При наличии опыта сварки медных поверхностей сделать регистр из подобных труб не слишком проблематично. Из-за высоких показателей теплопередачи их можно взять меньшего диаметра, нежели при выборе стального варианта. Так отопительный прибор обойдется дешевле.

Однако у меди здесь есть серьезный недостаток – потребность в нейтральном и чистом теплоносителе. Если в системе отопления циркулирует “грязная”, с примесями вода, то о длительном сроке службы такой батареи можно забыть.

Схожая проблема также нередко наблюдается из-за присутствия в системе элементов из несовместимых с медью металлов. Если не предусмотреть целый ряд предупредительных мер, из-за электрохимической коррозии подобный регистр прослужит недолго.

Приборы со встроенным ТЭНом

Стандартный вариант регистра подразумевает его подключение к трубам отопления централизованной системы либо с котлом нагрева воды. Но существуют приборы и полностью автономные. В одной из нижних труб в них встраивается нагревательный элемент, запитываемый от электрической сети 220 В.

По конструкции и принципу действия ТЭН в регистре – это обычный электрокипятильник, работающий от типовой однофазной розетки

Мощность нагревающего воду элемента может варьироваться в пределах 1–6 кВт в зависимости от внутреннего объема теплообменника. Такой отопительный прибор нередко комплектуется циркуляционным насосом, чтобы теплоноситель доходил до всех его участков.

Подобный автономный регистр часто применяют в качестве дополнительного источника тепла, который включается только при сильных морозах. При не слишком низких температурах за окном обогрев помещения осуществляется от общей системы отопления. Помимо воды в электрический регистр возможна заливка антифриза.

На нашем сайте есть статья, где мы подробно описали особенности выбора и тонкости подключения ТЭНов для радиаторов отопления. Подробнее – переходите по .

Расчет конструкции обогревателя

По правилам, такой теплотехнический расчет следует делать с учетом:

• площади и направленности внешних стен (в южном солнечном направлении или нет);
• кубатуры обогреваемого помещения;
• уровня максимально возможных отрицательных температур в регионе;
• степени теплоизоляции стен, выходящих на улицу;
• наличия снизу и/или сверху еще одного отапливаемого помещения;
• количества, квадратуры и разновидности установленных окон;
• наличия/отсутствия дверей, открывающихся непосредственно на улицу.

Упрощенно для помещения с высотой потолков в районе 2,7 метра необходимую тепловую мощность вычисляют умножением площади комнаты на 100 Вт

Если потолки в помещении расположены на уровне 3-х метров и выше, то для упрощенного расчета следует уже кубатуру отапливаемого пространства умножить на 34 или 41 Вт. Первый коэффициент берется для кирпичных зданий, а второй – для строений из железобетона.

Перемножить пару чисел не сложно. Но надо четко отдавать себе отчет, что подобные условные вычисления могут быть очень далеки от реальных цифр, так как нюансов здесь немало.

Самый оптимальный выход – это заказать нужный расчет у специалиста, который примет во внимание все параметры помещения. Теплопотери происходят через стены, окна, пол, потолок и даже вентиляцию. Для получения точных цифр учесть надо все без исключения.

Q= K* St*dt

буквенные обозначения:

• Q – тепловая мощность регистра;
• K – коэффициент теплоотдачи, зависит от материала трубы;
• St – площадь теплоотдачи (равна числу ПИ помноженному на диаметр и длину трубы);
• dt – тепловой напор.

Соответственно, зная Q и dt, остается лишь подобрать диаметр трубы и ее общую длину. Затем уже, в зависимости от конструкции регистра, этот трубопровод можно разбить на несколько отрезков, которые впоследствии будут соединены поперечинами. Теплоотдачу от последних, чтобы не усложнять расчеты, лучше не учитывать.

Цифра dt в свою очередь вычисляется исходя из необходимой температуры в помещении (Тв) и показателей ее в подаче (Тп) и обратке (То) – итого dt=(Тп+То)/2-Тв

При подключении труб змейкой каждый следующий горизонтальный сегмент получает приблизительно на 10% меньше тепловой энергии, чем расположенный сверху. Каждый такой отрезок регистрового трубопровода следует рассматривать, как отдельную батарею. А теплоноситель по мере движения по ним постепенно и неизбежно остывает, тепло уходит в помещение.

Еще один параметр – расстояние между горизонтальными секциями (основными трубами), которое отражает высоту отдельного патрубка. Если этот просвет сделать слишком маленьким, то потоки тепла сверху и снизу начнут перекрываться, негативно воздействуя друг на друга.

Эту цифру надо подбирать так, чтобы она была чуть больше диаметра трубы. Тогда эффективность регистра будет максимально возможной.

С более подробными расчетами мощности отопительных батарей и их количества можно прочесть .

Особенности выполнения монтажа

Ничего особо сложного в установке регистра отопления нет. Затруднения возможны только при его сварке из отдельных труб. Если большого опыта выполнения сварочных работ не имеется, то лучше сначала попрактиковаться. При покупке готового прибора заводского изготовления проблем с монтажом вовсе не должно возникнуть.

Навешивание на стены трубного регистра производится с помощью мощных кронштейнов (крюков). Если он ставится на пол, то хватит и железных ножек. Важно помнить, что рассматриваемый обогреватель из стали весит достаточно много. Плюс еще добавляется вес воды внутри, поэтому крепления и подставки должны быть сверхнадежными.

Торцы трубы-секции закрываются специальными сферическими заглушками или завариваются с применением небольших стальных кругляшей, вырезанных из листового железа. Штуцеры с наружной резьбой для установки крана отвода воздуха и подключения к отопительной системе врезаются непосредственно в стенки трубы либо в торцевую пластину.

Поверхность созданной из стали батареи стоит покрыть термостойкой краской. Благодаря ей прибор не только станет внешне более эстетичным, но и приобретет дополнительную антикоррозионную защиту.

Подробную инструкцию по созданию регистров отопления своими руками можно прочесть в .

Выводы и полезное видео по теме

Собранные ниже видеоматериалы помогут вам разобраться во всех нюансах расчетов отопительного регистра и его монтажа в помещении.

Технология изготовление регистра из профильной прямоугольной трубы:

Достоинства и расчет мощности отопительного регистра:

Если требуется обогреть большое по кубатуре помещение, то регистр из гладкостенных стальных труб подходит для этого идеально. При наличии навыка выполнения сварочных работ собрать такую самодельную батарею своими руками несложно. Надо лишь точно рассчитать параметры этого прибора и правильно подобрать для него трубные изделия.

Регистры отопления представляют собой теплообменные трубы, которые устанавливаются в домах и служат для нагрева внутреннего воздуха. Изготавливаются из таких материалов, как сталь, чугун, медь, алюминий и имеют разнообразные конфигурации.

Подбирать регистр отопления нужно в соответствии с размерами помещения, можно ввести, как одну, так и несколько секций.

Разговаривая о материалах изготовления регистров, нельзя не сказать об электросварных трубах из стали, являющихся общераспространенными, благодаря доступности, невысокой стоимости, легкости прокатки и большому выбору типов и размеров, хотя и имеют не самую лучшую отдачу тепла.

Стальные регистры производятся из профильной или с круглым сечением трубы. Подвержены ржавлению, поэтому особое внимание следует уделять сварным швам.

Чугунные регистры отличаются надежностью и простотой монтажа, но установка может отнять много сил. У них достаточно прочные соединения за счет приварных фланцев и болтов, а вот стойкости к ударам нет, могут и разбиться. Имеют крайне большой вес и выглядят громоздко. Больше всего встречаются из оребренных труб.

Медные регистры в основном устанавливают там, где уже вся прокладка произведена из медных труб. Медь имеет превосходную тепловую отдачу, поэтому трубы из меди имеют небольшую длину и диаметр, чего нельзя сказать о стоимости.

Мягкость металла дозволяет легко гнуть трубы, так что сварка нужна только для соединения отдельных частей, однако дополнительно требует предохранение (экран, кожух).

Применение медных регистров требует соблюдения таких условий:

• в теплоносителе не должно быть твердых частиц;
• фитинги и другие соприкасающиеся с медью детали могут быть выполнены только из бронзы, латуни, никеля или хрома;
• заземление – обязательное условие, чтобы процесс электрохимической коррозии не пошёл.

Алюминиевые регистры пользуются спросом, так как их теплопроводность считается лучшей, они устойчивы к коррозии и имеют большой срок службы, наверно поэтому, у них такая высокая стоимость.

Алюминиевые трубы изготовляют способом монолитного литья, поэтому сварных швов и соединений у них нет, а вот установка требует специального сварочного оборудования.

Биметаллические регистры изготавливаются из отопительных труб особенного типа, с применением стального сердечника. Применяемые в таких регистрах медные или алюминиевые теплообменники из пластин позволяют значительно увеличить квадратные метры обогрева. Для всех регистров отопления подобного типа характерен диаметр – до 2 дюймов. Благодаря этому, основное место их установки – жилые дома.

Регистры отопления из нержавеющей трубы встретить можно крайне редко из-за непомерной стоимости. Сейчас их почти не устанавливают.

Виды регистров для установки (электросварные, из гладких труб)

Электросварочные стальные регистры из гладких труб, наверное, по праву считаются самыми популярными. Диаметры таких труб встречаются от 32 до 150 мм.

Существует 2 вида: змеевидные и секционные (регистровые).

1. Змеевидные (змеевик) регистры имеют форму буквы S и дуговое соединение. Такая конфигурация значительно повышает теплоотдачу, а гладкие трубы позволяют пропускать большой объем теплоносителя.
2. Секционные (регистровые) регистры различают по типу соединения:
   нитка – это конструкция с последовательным соединением, где замыкающая труба, по которой теплоноситель перетекает из одной трубы в другую, расположена либо справа, либо слева;
   колонка – это конструкция с параллельным ходом теплоносителя, где все параллельные друг другу трубы соединены замыкающими трубами с двух концов. Такой тип соединения позволяет создать необходимую длину в соответствии с размерами помещения.

Расчет регистров для помещения

Выбирая модель регистра отопления, следует направить внимание на трубный диаметр. Диаметры, как упоминалось выше, бываю от 32 до 150мм.

Большой диаметр труб – это, как следствие, большой объем всей системы отопления. Для нагрева такой системы требуется очень много времени и сложнее регулировать температуру, но для работы котла они предпочтительней.

Остановить выбор лучше на трубах с диаметром 32мм, а если предполагается личное изготовление регистра, специалисты рекомендуют выбрать диаметр трубы не более 80мм.

Для создания теплоснабжения из стальных отопительных регистров оптимальным решением будет прибегнуть к услугам мастеров. Другой вариант – это специальные программы для расчета.

Но при самостоятельном расчете можно использовать следующую методику.

Изначально нужно знать такие параметры:

• общая площадь комнаты;
• коэффициент отдачи тепла материала регистра;
• диаметр используемых труб.

Таблица. Теплоотдача одного погонного метра трубы из стали разного диаметра - для расчета регистра отопления при высоте 2 метра.

Можно воспользоваться формулой расчета регистров из гладких стальных труб.

Q = 3.14 x D x L x K (Tr – To), где

Q – количество тепла, которое выделяет труба, Вт;

D – диаметр трубы, м;

L – длина трубы, м;

K – коэффициент передачи тепла (11,63 Вт/м 2 хС);

Tr – температура внутри помещения;

To – температура теплоносителя в системе;

t – разница температур.
Имея эти значения, можно самому рассчитать количество тепла регистра отопления.

Пример: длина 1-й секции 2 м., а диаметр трубы – 76 мм.

t будет ровна 60С (80-20).

Таким образом, мощность одной секции регистра отопления из стальной гладкой трубы будет равна:

Q=3,14х0,076х2х11,63х60=333 Вт.

Для расчета требуемого метража и диаметра трубы брать в расчет следует только показатели теплоотдачи погонного метра трубы.

Например. Помещению площадью 20м 2 и высотой потолка не более 3м потребуется 20 м стальной трубы, диаметр которой будет 60мм.

При подготовке к монтажу отопительных приборов следует учесть такие параметры, как:

• глубина стен;
• расположение окон и дверей;
• состав стен и перекрытий здания и др.

Конструктивные характеристики

На мощность регистра отопления оказываю влияние его конструктивные особенности. Изготавливаются они, в основном, из труб с гладкими стенами, реже из профильного металла.

Важно. Части отопительного регистра должны располагаться на расстоянии друг от друга из расчета: диаметр трубы плюс 5см. Слишком близкое расположение негативно скажется на теплоотдаче.

Все модели регистров отопления имеют патрубки на входе и выходе, чтобы соединять трубопроводы подачи и отвода теплоносителя.

Регистры отопления устанавливаются в 1-трубных и 2-трубных системах. Присоединение их к системе теплоснабжения предусматривает такие варианты:

• диагональное;
• боковое;
• нижнее (только при маленьких размерах конструкции или небольшом числе горизонтальных элементов).

Самостоятельная установка

Два способа монтажа:

• разъемное болтовое соединение;
• не разъемное сварочное соединение.

Выбирать следует из расчета веса и размера устройства, а также учесть характеристики системы теплоснабжения.

За основу можно взять правила установки радиаторов отопления, принципиальная разница отсутствует.

Показатель уклона – важно учесть, при присоединении к гравитационной системе, наклон по ходу теплоносителя.

В системах, где не используется насосное оборудование и где движущей силой является разница его парциального давления таких проблем нет.

Правила монтажа:

• Рекомендуемое расстояние, в соответствии с технологическим процессом, от стены и окон не меньше 20см.
• Разъемный монтаж требует использования только паранитовых подкладок или льна применяемого в сантехнических работах;
• Все стальные регистры отопления непременно красятся, во избежание ржавления.
• Монтаж лучше не проводить в сезон отопления.

Сравнительный анализ расчетной и мощности по факту регистра возможно произвести по окончанию испытательного пуска системы, и при необходимости внести конструктивные изменения.

Всем известно, что теплообмен (теплоотдача) – передача тепловой энергии – между телами и средами возникает при наличии разницы температур. Среда или тело имеющая более высокую температуру, остывая, нагревает более холодную среду и повышает ее температуру.

В системах водяного отопления горячая вода (теплоноситель), поступая в прибор отопления, нагревает его стенки (оболочку). Стенки через свои наружные поверхности отдают тепло воздуху в основном двумя способами: конвекцией и излучением.

Конвекция – это передача тепла потокам воздуха, протекающим вдоль горячих стенок прибора отопления.

Тепловое излучение – это передача тепловой энергии за счет излучения электромагнитных волн горячими стенками прибора отопления в окружающее пространство.

Наглядным примером действия теплового излучения является костер. Если в прохладный вечер стать боком к тлеющим углям костра на расстоянии трех – четырех метров, то часть лица, обращенная к костру, быстро нагреется, а противоположная часть лица будет оставаться холодной. При этом температура воздуха с обеих сторон будет примерно одинаковой.

Все приборы – чугунные батареи, регистры отопления из труб, стальные и алюминиевые панели, конвекторы и инфракрасные излучатели – отличаются друг от друга (кроме габаритов, внешнего вида, коэффициентов теплоотдачи) преобладающим видом передачи тепла окружающему воздуху и предметам. При этом, как правило, и конвекция и излучение существуют одновременно и действуют параллельно.

В этой статье будет рассмотрен пример расчета теплоотдачи регистров отопления из труб. Изготавливать регистры отопления из гладких труб экономически не было выгодно никогда — ни сегодня, ни вчера. Если 30-50 лет назад их широко применяли из-за дефицита качественных дешевых и эффективных приборов отопления, то применение регистров сегодня – это скорее инерционная привычка теплотехников. Стоимость системы отопления с применением, например, конвекторов на 20-30% ниже стоимости системы, где применены регистры отопления из труб. Теплоотдача приборов должна быть максимальной при минимальной стоимости и, соответственно, минимальной материалоемкости и трудоемкости изготовления. Однако часто это — взаимоисключающие критерии.

Тем не менее, вопрос теплоотдачи стальных труб остается актуальным, если ими выполняется разводка, а также при выполнении сравнительных расчетов различных вариантов систем и при ремонтах действующих систем, в которых применены регистры отопления из гладких труб.

Опираясь на теорию и практические опыты по теплоотдаче, а так же на основе многочисленных табличных данных с помощью Excel мне удалось найти достаточно точные формульные зависимости теплофизических характеристик воздуха (температуропроводности, теплопроводности, кинематической вязкости, критерия Прандтля) от температуры. Ниже представлена программа расчета теплоотдачи регистров отопления из горизонтальных металлических труб при свободном движении воздуха, являющаяся итогом проделанной работы.

Программа расчетов написана в MS Excel, но можно использовать и программу OOo Calc из пакета Open Office.

Правила форматирования ячеек листа Excel, которые применены в статьях этого блога, представлены на странице « ».

Теплоотдача регистров отопления из гладких труб. Расчет в Excel.

Регистр отопления из четырех гладких труб и схема движения теплоносителя показаны на рисунке, представленном ниже.

Включаем компьютер, MS Office и начинаем расчет в Excel.

Исходные данные:

Исходных данных не много, они понятны и просты.

1. Диаметр труб D в мм заносим

в ячейку D3: 108,0

2. Длину регистра (одной трубы) L в м записываем

в ячейку D4: 1,250

3. Количество труб в регистре N в штуках пишем

в ячейку D5: 4

4. Температуру воды на «подаче» t п в °C заносим

в ячейку D6: 85

5. Температуру воды на «обратке» t о в °C пишем

в ячейку D7: 60

6. Температуру воздуха в помещении t в в °C вводим

в ячейку D8: 18

7. Вид наружной поверхности труб выбираем из выпадающего списка

в объединенных ячейках C9D9E9: «При теоретическом расчете»

8. Постоянную Стефана-Больцмана C 0 в Вт/(м 2 *К 4) заносим

в ячейку D10: 0,00000005669

9. Значение ускорения свободного падения g в м/с 2 вписываем

в ячейку D11: 9,80665

Меняя исходные данные можно смоделировать любую «температурную ситуацию» для любого типоразмера регистра отопления!

Теплоотдача просто одиночной горизонтальной трубы также может легко быть посчитанной по этой программе! Для этого достаточно указать количество труб в регистре отопления равное единице (N =1).

Результаты расчетов:

10. Степень черноты излучающих поверхностей труб ε автоматическиопределяется по выбранному виду наружной поверхности

В базе данных, расположенной на одном листе с программой расчета, для выбора представлены 27 видов наружных поверхностей труб и их степени черноты. (Смотри в файле для скачивания в конце статьи.)

11. Среднюю температуру стенок труб t ст в °C вычисляем

в ячейке D14: =(D6+D7)/2 =72,5

t ст =(t п + t о )/2

12. Температурный напор d t в °C рассчитываем

в ячейке D15: =D14-D8 =54,5

dt = t ст — t в

13. Коэффициент объемного расширения воздуха β в 1/K определяем

в ячейке D16: =1/(D8+273) =0,003436

β =1/(t в + 273)

14. Кинематическую вязкость воздуха ν в м 2 /с вычисляем

в ячейке D17: =0,0000000001192*D8^2+0,000000086895*D8+0,000013306 =0,00001491

ν = 0,0000000001192* t в 2 +0,000000086895* t в +0,000013306

15. Критерий Прандтля Pr определяем

в ячейке D18: =0,00000073*D8^2-0,00028085*D8+0,70934 =0,7045

Pr = 0,00000073* t в 2 -0,00028085* t в +0,70934

16 . Коэффициент теплопроводности воздуха λ рассчитываем

в ячейке D19: =-0,000000022042*D8^2+0,0000793717*D8+0,0243834 =0,02580

λ =-0,000000022042* t в 2 +0,0000793717* t в +0,0243834

17. Площадь теплоотдающих поверхностей труб регистра A в м 2 определяем

в ячейке D20: =ПИ()*D3/1000*D4*D5 =1,6965

A = π *(D /1000)* L * N

18. Тепловой поток излучения с поверхностей труб регистра отопления Q и в Вт вычисляем

в ячейке D21: =D10*D13*D20*((D14+273)^4- (D8+273)^4)*0,93^(D5-1) =444

Q и = C 0 *ε *A* ((t ст +273) 4 — (t в +273) 4)*0,93 (N -1)

19. Коэффициент теплоотдачи при излучении α и в Вт/(м 2 *К) рассчитываем

в ячейке D22: =D21/(D15*D20) =4,8

α и = Q и /(dt * A )

20. Критерий Грасгофа Gr вычисляем

в ячейке D23: =D11*D16*(D3/1000)^3*D15/D17^2 =10410000

Gr = g * β *(D /1000) 3 * dt /ν 2

21. Критерий Нуссельта Nu находим

в ячейке D24: =0,5*(D23*D18)^0,25 =26,0194

Nu =0,5*(Gr * Pr ) 0,25

22. Конвективную составляющую теплового потока Q к в Вт вычисляем

в ячейке D25: =D26*D20*D15 =462

Q к = α к * A * dt

23. А коэффициент теплоотдачи при конвекции α к в Вт/(м 2 *К) определяем соответственно

в ячейке D26: =D24*D19/(D3/1000)*0,93^(D5-1) =5,0

α к = Nu * λ /(D /1000) *0,93 ( N -1)

24. Полную мощность теплового потока регистра отопления Q в Вт и Ккал/час считаем соответственно

в ячейке D27: =D21+D25 =906

Q = Q и + Q к

и в ячейке D28: =D27*0,85985 =779

Q ’ = Q *0,85985

25. Коэффициент теплоотдачи от поверхностей регистра отопления воздуху α в Вт/(м2*К) и Ккал/(час*м2*К) находим соответственно

в ячейке D29: =D22+D26 =9,8

α = α и + α к

и в ячейке D30: =D29*0,85985 =8,4

α ’ = α *0,85985

На этом расчет в Excel завершен. Теплоотдача регистра отопления из труб найдена!

Расчеты многократно подтверждены практикой!

Теплотехническим расчетам на этом сайте посвящен еще ряд статей. Быстро перейти к ним можно по ссылкам, расположенным ниже статьи или через страницу «Все статьи блога». В этих статьях просто и понятно на примерах рассказывается об основных понятиях теплотехники.

Замечания.

1. Правильнее в расчетах было бы использовать не коэффициент теплоотдачи α между наружными стенками регистра и воздухом, а коэффициент теплопередачи k , учитывающий теплообмен между теплоносителем (водой) и внутренними стенками труб регистра отопления, а так же передачу тепла через материал стенки (термическое сопротивление стенки). Рассчитывается коэффициент теплопередачи от воды к воздуху помещения по формуле:

k =1/(1/ α 1 + s ст / λ ст + 1/ α )

Но так как:

α 1 ≈2000…3000 Вт/(м 2 *К)– коэффициент теплоотдачи между водой и внутренней стальной стенкой

s ст ≈0,002…0,005 м – толщина стенок труб

λ ст ≈50…60 Вт/(м*К) – коэффициент теплопроводности материала стенок труб

1/ α 1 ≈0

s ст / λ ст ≈0

И следовательно:

k ≈ α

2. Теплоотдача регистров отопления зависит от способа подачи воды в них (сверху вниз, снизу вверх …), от монтажных расстояний до ограждающих конструкций (до пола, до подоконника, до стены, до экрана), от толщины лакокрасочного покрытия и прочих факторов. Фактическая теплоотдача может быть меньше расчетной на 15…20%. Это необходимо учитывать при окончательных расчетах!

3. Расстояние между трубами и количество труб также оказывают влияние на теплоотдачу регистров отопления. В программе это частично учтено применением понижающего коэффициента (0,93) на каждый дополнительный ряд труб. Расстояние между трубами желательно выдерживать не менее диаметра трубы D (больше — лучше) .

4. Коэффициент теплопередачиk не является постоянной величиной для конкретного прибора отопления и значительно меняется при изменении температурного напораdt ! Подробнее об этом (и не только) читайте в ближайших статьях блога.

Подписывайтесь на анонсы статей в окнах, расположенных в конце каждой статьи или вверху каждой страницы и не забывайте подтверждать подписку кликом по ссылке в письме, которое тут же придет к вам на указанную почту (может прийти в папку « Спам» )!!!

Уважаемые читатели, оставляйте комментарии к статье! Ваши мысли, замечания, предложения, вопросы, советы всегда интересны и полезны коллегам и автору!!!

Прошу уважающих труд автора скачивать файл после подписки на анонсы статей!