Как собрать регистр отопления. Самодельные регистры из круглых труб. По форме исполнения.

Содержание статьи


На рынке каждый может выбрать регистры отопления для установки в квартире или частном доме. В продаже есть конструкции из металлических горизонтально расположенных труб, соединяющихся между собой специальными перемычками, благодаря чему осуществляется движение воды по отопительному прибору. У современных регистров более высокая теплоотдача, чем у традиционных советских батарей. Самые популярные регистры из алюминия имеют лучшие технические характеристики. Используются самодельные батареи в маленьких квартирах или помещениях, обеспечивая должный прогрев имеющегося пространства.

Виды регистров для установки

Чаще всего используются изделия из чугуна, стали и алюминия. Самые распространенные алюминиевые. Преимущества у них следующие:

  • устойчивы к появлению коррозии;
  • обладают минимальным весом;
  • длительный срок использования;
  • нет соединений и стыков от сварки;
  • высокая теплоотдача.

При изготовлении регистров из алюминия используется монолитное литье. Устанавливают такие изделия чаще всего в жилых и офисных помещениях. Если нужно отопление на производстве, лучше установить регистры из стали или чугуна, так как они более прочные. Системы отопления могут быть как стационарными, в которых теплоноситель нагревается с помощью котла, так и передвижными. В таких регистрах установлена специальная защита от случайного поражения током. Стальные регистры отопления не характеризуются высокой теплоотдачей, но они значительно выигрывают за счет бюджетной стоимости, легкости в обработке и большого выбора размеров
.

Используются также регистры из нержавейки, но у них низкая теплоотдача, поэтому для их изготовления нужно много труб, что достаточно затратно. В системах отопления, где вся разводка делается из медных труб, устанавливают регистры из аналогичного материала. Они обладают самой высокой теплоотдачей. Она выше, чем у стали, в 4 раза. Медь обладает высокой пластичностью, поэтому ее легко согнуть в нужных местах. Сварка требуется только в точках соединения разных частей. У медных регистров есть достаточно веские недостатки — это высокая стоимость и необходимость соблюдения условий использования. Для того чтобы медные регистры прослужили долго, нужно соблюдать следующие условия:

  • в теплоносителе не должно быть твердых частиц;
  • не должно быть в системе и других несовместимых с медью металлов;
  • во избежание появления коррозии в системе устанавливают заземление;
  • так как металл очень мягкий, нужна специальная защита на регистры.

Чугунные регистры массивные и тяжелые, поэтому под них нужно установить прочные стойки. Чугун очень хрупкий металл и может повредиться от сильного удара. Из-за этого чугунным регистрам нужна защита в виде кожухов, что значительно снижает теплоотдачу и повышает их цену. Устанавливать их достаточно тяжело. Чугун — химически нейтральный материал, и ему все равно, какой теплоноситель в радиаторе.

Наиболее бюджетный и надежный материал для регистров — сталь.

Расчет регистров для помещения

Расчет регистров отопления легко сделать самостоятельно. Для этого нужно знать некоторые особенности:

  1. Диаметр труб для регистров — до 32 мм.
  2. Не рекомендовано применять трубы с диаметром больше 82 мм. В таком случае котел не сможет подавать достаточное количество теплоносителя.

Для каждого помещения и здания нужно рассчитать необходимое количество труб в регистре и их диаметр.

При вычислениях нужно учитывать несколько факторов:

  • количество дверей и оконных проемов;
  • материалы, из которых сделаны двери и окна;
  • толщину стен в доме.

Необходимо учитывать уровень теплоотдачи 1 м трубы.

Конструктивные характеристики

Чаще всего используют радиаторы из стальных гладких труб. Сварка гладких труб бывает регистровая и змеевидная. У регистровых может быть 2 вида соединения труб — это колонка и нитка. Колонка — соединение каждой трубы между собой по обеим сторонам с помощью перемычек. При соединении «нитка» перемычки устанавливаются попеременно, то с одной, то с другой стороны. Так обеспечивается последовательное соединение, а теплоноситель обтекает все трубы поочередно.

Радиатор отопителя может быть сварен не только из круглых, но и из квадратных труб. Они не многим отличаются, но с ними сложнее работать и выше гидравлическое сопротивление. Хотя такие радиаторы намного компактнее.

Площадь соприкосновения металла с воздухом в таком случае значительно больше, что повышает теплоотдачу. Такие регистры отопления выглядят не слишком презентабельно, но они хорошо обогревают помещение, несмотря на температуру за окном.

Самостоятельная установка

Установить регистр отопления своими руками очень просто, особенно если он сделан на заводе. Такие регистры изготавливают качественно, но и стоимость их достаточно высокая. Гораздо экономичнее сделать регистр отопления самостоятельно, но для этого нужно иметь некоторые инструменты и материалы:

  • заглушки;
  • необходимое количество труб;
  • кран для спускания воздуха;
  • отводы;
  • молоток и дрель;
  • шуруповерт;
  • масляную краску;
  • сварочный аппарат;
  • болгарку;
  • разводные и газовые ключи.

Схема регистров достаточно проста, но нужно обладать некоторыми навыками сварочных работ, иначе изготовление будет проблематичным. После того как приготовлены все инструменты и материалы, выбирается форма регистра. Обычно он монтируется в форме змеевика или параллельно.

Из труб нарезаются заготовки выбранного размера, внутренняя их полость очищается от лишнего. На торцы труб привариваются заглушки, в которых можно сделать отверстия для соединения. При помощи отводов подключаем регистры отопления, схемы можно применять разные. Далее монтируются с каждой стороны краники для периодичного спускания лишнего воздуха. Перед сборкой радиатор отопления своими руками рекомендовано покрыть масляной краской.

Самодельный радиатор отопления обойдется гораздо дешевле. Если нет уверенности в собственных силах, то лучше приобрести готовый.

Приборы теплообмена, прямой задачей которых является передача тепловой энергии в помещения в помещения, являются неотъемлемой частью любой системы отопления. На сегодняшний день ассортимент этих приборов чрезвычайно широк. В специализированных магазинах можно найти отечественные и импортные изделия различных конструкций – это радиаторы из различных материалов (чугун, сталь, алюминий, биметаллические варианты), конвекторы открытой или скрытой установки, системы «теплого пола».

Однако, неистребимая тяга нашего человека к самостоятельному творчеству нередко становится причиной того, что многие владельцы частных домов предпочитают изготавливать приборы отопления собственными силами. Речь чаще всего идет об относительно несложных, но весьма эффективных регистрах, которые отлично подходят для установки в хозяйственных постройках или гаражах, а при аккуратной сборке и оформлении способны вписаться и в жилое помещение.

Итак, давайте рассмотрим эту разновидность приборов теплообмена: что такое регистры отопления – расчет теплоотдачи и изготовление своими руками.

Под определением «регистр» в данном случае принято понимать теплообменный прибор отопления, главным элементом конструкции которого является гладкостенная труба. При этом одиночная труба используется довольно редко – чаще применяется каскад из двух и более расположенных параллельно секций, соединённых системой патрубков для сквозной циркуляции теплоносителя. «Классическое» расположение регистра – по горизонтали (трубы образуют характерную для этого прибора «лесенку»), хотя можно встретить и варианты вертикальной ориентации труб.

Чаще всего движение теплоносителя организуется по последовательной схеме – поток поочерёдно проходит по трубам, сверху вниз или наоборот, в зависимости от расположения магистралей подачи и обратки. Но можно встретить и модели, в которой трубы регистра с обеих сторон вварены в своеобразные коллекторы, то есть в них организован параллельный ток теплоносителя.

Как правило, отопительные приборы подобного типа находят применение в промышленных цехах, складах, гаражах, в других производственных или подсобных помещениях. Но ничто не мешает установить их и в жилых комнатах частного дома – при аккуратной сборке регистр вполне можно вписать в интерьер, а некоторые модели даже специально предназначены именно для подобного применения.

Регистры можно сделать самостоятельно, приобрести в готовом виде или заказать у мастера по собственным размерам. В любом случае, необходимо разбираться в конструкции таких приборов, в частности, в возможных материалах изготовления, уметь просчитывать требуемые параметры теплоотдачи. Кроме того, коль выбор склоняется в пользу установки регистров, неплохо заранее ознакомиться с их достоинствами и недостатками, чтобы позднее те или иные факторы на стали вдруг неприятным «сюрпризом».

Варианты конструкции регистров отопления

Если принято решение устанавливать регистр, то для начала требуется определиться с его конструкцией, так как на основании выбранного типа будут просчитываться параметры прибора и направление циркуляции теплоносителя. Для того чтобы изготовить регистр, обычно используют проверенные десятилетиями эксплуатации стандартные схемы. Причем необходимо отметить, что принцип циркуляции теплоносителя в них бывает разным.

Итак, по конструкции регистры подразделяют на секционные и змеевиковые. Их особенности и станут предметом дальнейшего рассмотрения:

  • Змеевиковый тип
    регистра изготавливается из нескольких труб, которые соединяются дугами или двумя последовательными отводами того же диаметра, в результате чего получаются один или несколько изгибов с изменением направления тока теплоносителя на противоположное. В данной конструкции рабочей, то есть участвующей в теплообмене, будет являться практически вся поверхность регистра, и поэтому эффективность ее достаточно высока.

Сделать такую батарею в домашних условиях проблематично, так как для ее изготовления часто требуется специальное трубогибное оборудование. Поэтому, если планируется установить именно такой вариант прибора, его можно просто приобрести в готовом виде.

Впрочем, взгляните на следующую иллюстрацию – чем не змеевиковый регистр? Никаких сварных соединений, так как вся «рабочая петля» такого прибора теплообмена выполнена из одного длинного отрезка гофрированной трубы из нержавеющей стали.

  • Секционный регистр
    изготавливается из одной или нескольких круглых или профильных труб, закрытых с обоих концов специальными заглушками, которые могут иметь плоскую или эллиптическую форму.

Отрезки, заглушенных труб устанавливаются горизонтально и соединяются в крайних областях патрубками, сечение которых должно совпадать с аналогичным параметром магистральной трубы, подающей теплоноситель к регистру

Патрубки, соединяющие между собой отдельные секции, лучше всего расположить как можно ближе к краям — это значительно повысит коэффициент теплоотдачи.

Необходимо понимать, что существует два вида соединений горизонтальных труб, которые определяют циркуляцию теплоносителя. Они называются в просторечии «колонка» и «нитка».

При использовании соединения «колонка» основные трубы стыкуются между собой патрубками с обоих концов, поэтому циркуляция проходит параллельно. Вроде бы неплохо, но иногда случается так, что теплоноситель «пробивает» себе путь наименьшего сопротивления, и отдельные трубы в регистре не нагреваются до расчетной температуры. Таким образом, возрастает зависимость самого прибора от давления в системе и диаметра подводящих труб подачи и обратки.

Соединение «нитка» заключается в установке патрубков, соединяющих горизонтальные трубы, по их краям, попеременно — то слева, то справа. Таким образом, весь поток теплоносителя идет строго по одной «траектории», последовательно проходя по всем трубам регистра. Холодных участков не может быть в принципе, правда, будет постепенно снижение температуры в трубах по мере перемещения от подачи к обратке.

Как в первом, так и во втором случае патрубки соединяются с горизонтальными элементами регистра чаще всего сваркой. Реже применяются резьбовые соединения, но и в этом случае трудно полностью обойтись без сварки. Таким образом, если в планах хозяев фигурирует самостоятельная установка регистров, то это должно означать, что с наличием сварочного аппарата и устойчивых навыков работы с ним – проблем нет.

При желании профильные и круглые трубы можно комбинировать, при этом устанавливая одни из них вертикально, соблюдая схему принципа циркуляции теплоносителя. Такие регистры выглядят элегантно и компактно, а при монтаже на стену не занимают места больше чем обычные батареи заводского производства.

Комбинированный, или же выполненный из одного вида трубы регистр, с вертикально расположенными секциями, также вполне доступно изготовить самостоятельно, имея под рукой необходимый материал и сварочный аппарат.

В некоторых случаях, для достижения более эффективного обогрева помещения, есть смысл смонтировать регистры на протяжении всех внешних стен. Если планируется такой вариант монтажа, то лучше выбирать для изготовления именно профильную, прямоугольную в сечении трубу, которая намного лучше впишется в интерьер комнаты, не «съедая» пространства.

Еще одним вариантом (который, кстати, ранее достаточно часто устанавливался в многоэтажных новостройках), является регистр, имеющий теплообменное оребрение. Такой нагревательный прибор имеет, сознаемся, не слишком привлекательный вид, но мощность его теплоотдачи — значительно выше, чем у гладких труб, за счет резкого повышения площади контакта с воздухом.

Регистр с оребрением в домашних условиях сделать достаточно сложно, но можно попытаться найти для этого необходимые готовые детали или приобрести уже цельную конструкцию.

Для увеличения общей тепловой мощности регистра, некоторые мастера оснащают его конвекторами, приваривая на горизонтальные основные секции регистра отрезки труб, краям которых нередко придаются косые срезы. Такой регистр, даже при самостоятельном изготовлении, смотрится как батарея заводского производства, а приваренные трубы становятся мощными теплообменниками, создающими направленные потоки прогретого воздуха.

Если регистр с трубами, имеющими достаточный диаметр в сечении, оснастить нагревательным элементом ТЭН, можно получить отдельный, не связанный с общей системой отопления прибор. Этот вариант хорошо подойдет для установки в ванной комнате или другом жилом помещении, как дополнительный или альтернативный источник тепла, который может быть использован при отключении центральной системы отопления.

При создании этой конструкции в изолированном варианте его необходимо дополнительно оснастить расширительным бачком, установив его в верхней точке прибора. Объем бака должен составлять 10% от общего объема теплоносителя в регистре.

Если же регистр встраивается в общую закрытую систему отопления, нагреваемую от отопительного котла, нужды в отдельном бачке нет – достаточно будет общего. Правда, с оговоркой – для регистров, изготовленных из стальной трубы, бачок должен быть только закрытого типа. В противном случае теплоноситель будет насыщаться кислородом из воздуха, трубы станут активно корродировать, и долго такие регистры не прослужат – проржавеют насквозь.

Отдельно нагреваемый регистр незаменим при низких температурах на улице, когда мощности основного прибора отопления недостаточно, а также в межсезонье, когда нет смысла держать включенной всю отопительную систему. Особенно этот вариант становится актуальным, если для отопления дома используется котел длительного горения, работающий на твердом топливе.

Установив регистр такой конструкции, можно получить комбинированную систему отопления для одной или нескольких комнат.

Материал для изготовления регистров

Для изготовления регистров в заводских условиях используются несколько разных материалов — это сталь, алюминий, биметаллические комбинации, реже – медь и чугун. В зависимости от того, из чего сделана такая батарея, будет зависеть срок ее эксплуатации, а также расчет теплоотдачи в помещениях.

Сравнительная таблица теплопроводности металлов, используемых для изготовления водопроводных труб:

В кустарных условиях, то есть в домашних мастерских регистры обычно изготавливаются из стальных труб разной формы и размера в сечении. Реже, но все же иногда прибегают и к использованию алюминиевых заготовок.

  • Стальные регистры.
    При приобретении или самостоятельном изготовлении стальных регистров рекомендуется выбирать трубы из углеродистой стали, так как они отличаются большей прочностью и выносливостью к высоким температурам.

Регистры отопления из стальных труб относительно просты в изготовлении, и, скорее всего, общие затраты на приобретение заготовок и проведение самостоятельной сборки будут невелики. Их главным недостатком можно назвать высокую подверженность обычной «черной» стали коррозии.

Если взглянуть на табличку выше, то несложно заметить, что сталь обладает не самым высоким коэффициентом теплоотдачи. Однако, этот недостаток компенсируется доступностью по цене и широким выбором типоразмеров труб.

Иногда регистры изготавливаются из нержавеющих труб, но для того чтобы добиться хорошей суммарной теплоотдачи, придется использовать большое их количество. В связи с тем, что цена на нержавейку значительно выше, подобные регистры обойдутся очень дорого, и вряд ли можно говорить о рентабельности такого подхода (наверное, дешевле будет вернуться к радиаторам отопления).

Можно сделать регистры и из оцинкованных труб, однако, работать с ними будет гораздо сложнее, так как электросварку в этом случае полноценно применить не получится. Впрочем, как уже говорилось, для монтажа любых стальных труб применяется не только сварка, но и резьбовые соединения.

В любом случае, выбирая или изготавливая стальной регистр, необходимо особое внимание уделить качеству сварных швов.

  • Алюминиевые регистры
    обладают высокими характеристиками теплоотдачи, и при их установке выработанное тепло практически не теряется. Кроме отличной теплотехнических качеств, к достоинствам этих изделий можно отнести их небольшой вес, что значительно облегчает монтажные работы.

Но изготовить их в домашних условиях практически невозможно, так как для сварки этого материала требуется специальное оборудование. Однако, их можно приобрести в готовом виде, но стоят они достаточно дорого.

  • Биметаллические регистры отопления невозможно изготовить самостоятельно, но зато они встречаются в специализированных магазинах.

Этот вариант батарей производится из двух разных металлов, чем достигается высокая теплоотдача приборов. Так, труба, проходящая внутри конструкции – так называемый «сердечник», изготавливается из нержавеющей или иной стойкой к коррозии стали, а внешний кожух или пластины – теплообменники из алюминия или меди.

— Высокий коэффициент теплоотдачи, превышающий этот параметр стали почти в четыре раза. Благодаря этому, конструкция может быть намного компактнее стальных вариантов.

— Небольшой удельный вес.

— Стойкость к коррозии: медь после первичного окисления покрывается «непробиваемой броней».

— Отсутствие швов при изготовлении труб, используемых для сборки регистров;

— Пластичность меди, позволяющая изгибать изделия, способствует минимизации количества сварных (паяльных) швов.

Однако все достоинства материала перекрывает высокая цена на данный вид изделий и их прихотливость к некоторым моментам эксплуатации отопительной системы:

— Для медных труб обязательно нужен чистый и нейтральный по химическому составу теплоноситель.

— Чтобы этот материал служил длительное время, в системе недопустимы другие металлические сплавы, кроме совместимых с медью (это латунь, бронза, хром и никель), иначе могут произойти нежелательные реакции окисления.

— Для системы из медных труб необходимо обязательно выполнить заземление, иначе при наличии в ней стоячей воды произойдут электрохимические процессы, в результате которых возникнет окислительная коррозия;

— В связи с тем, что медь — металл довольно мягкий, и его несложно повредить даже просто неосторожным движением, рекомендуется закрыть отопительные приборы защитными экранами.

Самостоятельное изготовление батарей из этого материала возможно, но будет крайне затруднительно.

  • Чугунные регистры
    могут быть приобретены только в готовом виде, а произвести их монтаж в отопительный контур можно, при желании, самостоятельно. Изделия из этого материала долговечны, имеют хорошую теплоотдачу, инертны к химическим реакциям, поэтому непритязательны к теплоносителю, доступны по цене. К недостаткам чугунных приборов относят их выраженную массивность, что предопределяет особые сложности с монтажом, необходимость установки дополнительных точек крепления, поддерживающих стоек, кронштейнов и т.п. Кроме того, такие приборы очень инертны, то есть требуют более длительного срока нагрева для выхода на оптимальный режим работы. Правда, и остывают они также намного дольше.

Регистры из чугуна могут быть изготовлены из гладких труб или же оснащенных теплообменными ребрами, которые в разы повышают теплоотдачу приборов.

Достоинства и недостатки регистров отопления

Регистры отопления в основном использовались для отопления промышленных строений с большой площадью, но, благодаря высокой эффективности и простоте конструкции, а также возможности самостоятельного изготовления, их давно оценили и собственники частных домов.

К преимуществам этих элементов отопительной системы относят следующие их качества:

  • Надежность конструкции при качественном изготовлении изделий.
  • Длительность эксплуатации — от 25 до 50 лет и более, в зависимости от материала изготовления.
  • Высокая теплоотдача, иногда превышающая аналогичный параметр классических батарей и радиаторов. Достижение повышенной мощности связано с тем, что внутри этих приборов находится больший объем теплоносителя, а значит, в помещение отдается больше тепла.
  • Простая эксплуатация системы с данными приборами, так как они имеют минимальное количество соединительных стыков, а значит, при должном контроле практически исключен риск серьезной аварийной ситуации.
  • Монтаж отопительного контура с регистрами отопления несложен, также, скажем, как и установка их в уже готовую систему.
  • Регистры подходят для обогрева разных строений – это могут быть промышленные и административные здания, жилые и хозяйственные помещения.
  • Благодаря гладким внешним поверхностям отопительных приборов, легко производить уборку, так как на них практически не собирается пыль. Внутренние гладкие поверхности регистров способствуют хорошей циркуляции теплоносителя внутри системы.
  • Простая конструкция регистров позволяет сделать их самостоятельно или же заказать изготовление по индивидуальному чертежу.
  • Регистры могут быть установлены не только в водяную систему отопления, но и в паровую.
  • Доступность и цена на материалы для изготовления регистров делает их стоимость гораздо ниже тех, что изготовлены в заводских условиях.
  • Так как регистры имеют простую конструкцию, их расчет произвести самостоятельно будет несложно.

Как и у большинства приборов системы отопления, у регистров есть и свои слабые стороны, которые также нужно предусмотреть при их выборе:

  • Большой объем воды или другого теплоносителя, который необходим для регистров, достаточно долго нагревается при запуске системы, что потребует большего расхода энергоносителей.
  • В большинстве случаев к «минусам» регистров относят их неэстетичный внешний вид. Однако, необходимо отметить, что при аккуратности изготовления подобные приборы теплообмена могут выглядеть не хуже, что заводские радиаторы, и отлично впишутся в интерьер комнат.
  • Вес отопительного прибора, заполненного теплоносителем, достаточно большой, поэтому очень важно предусмотреть для него надежные крепления, монтируемые в стену, или же продумать надежные опоры-ножки.
  • Если регистры изготовлены из стальных труб, то они требуют периодической окраски, так как сталь подвержена коррозии. Да и смотреться неокрашенные стальные трубы будут, прямо скажем, «не очень».

Расчет регистров отопления

Расчет параметров регистра отопления лучше всего провести в два приема.

  • Во-первых, чтобы обогрев был эффективным, необходимо рассчитать общую мощность отопительных приборов, необходимую для компенсации тепловых потерь в конкретном помещении. Это, кстати, касается не только регистров, но и любых других видов обогревателей.
  • Во-вторых, имея значения потребной мощности, необходимо рассчитать, регистр какого размера способен справиться с такой задачей.

Вычисление необходимой тепловой мощности для обогрева помещения

Самый простой вариант подсчета заключается в умножении площади комнаты на 100 Вт. Однако, при этом выпадает из зоны внимания множество особенностей помещения, которые в различной степени влияют на итоговый показатель мощности прибора отопления. Поэтому предлагаем вам воспользоваться нашим онлайн-калькулятором, в котором реализован хоть и несколько упрощенный, но все же учитывающий множество нюансов алгоритм расчета.

Калькулятор расчета необходимой тепловой мощности для конкретного помещения

Расчет проводится для каждого помещения отдельно.
Последовательно введите запрашиваемые значения или отметьте нужные варианты в предлагаемых списках.

Нажмите «РАССЧИТАТЬ ПОТРЕБНУЮ ТЕПЛОВУЮ МОЩНОСТЬ»

Площадь помещения, м²

100 Вт на кв. м

Высота потолка в помещении

До 2,7 м
2,8 ÷ 3,0 м
3,1 ÷ 3,5 м
3,6 ÷ 4,0 м
более 4,1 м

Количество внешних стен

Нет
одна
две
три

Внешние стены смотрят на:

Положение внешней стены относительно зимней «розы ветров»

Уровень отрицательных температур воздуха в регионе в самую холодную неделю года

35 °С и ниже
от — 30 °С до — 34 °С
от — 25 °С до — 29 °С
от — 20 °С до — 24 °С
от — 15 °С до — 19 °С
от — 10 °С до — 14 °С
не холоднее — 10 °С

Какова степень утепленности внешних стен?

Внешние стены не утеплены
Средняя степень утепления
Внешние стены имеют качественное утепление

Что расположено снизу?

Холодный пол по грунту или над неотапливаемым помещением
Утепленный пол по грунту или над неотапливаемым помещением
Снизу расположено отапливаемое помещение

Что расположено сверху?

Холодный чердак или неотапливаемое и не утепленное помещение
Утепленный чердак или иное помещение
Отапливаемое помещение

Тип установленных окон

Количество окон в помещении

Высота окна, м

Ширина окна, м

Двери, выходящие на улицу или на холодный балкон:

Пояснения по работе с калькулятором

  • «Плясать», так или иначе, начинаем от площади помещения. Необходимо на слайдере указать значение в квадратных метрах.
  • Понятно, что на необходимую тепловую мощность влияет не столько площадь, сколько объем помещения. А чтобы учесть это – указываем в выпадающем списке примерную высоту потолка.
  • Чем больше внешних стен в помещении, тем выше теплопотери. Чтобы учесть этот фактор, укажите в выпадающем списке количество стен, выходящих на улицу.
  • Стены, которые никогда «не видят» Солнца, естественно, выхолаживаются быстрее и сильнее. Укажите сторону света, куда выходит внешняя стена – так итоговый результат будет намного точнее.
  • Прослеживается зависимость и от расположения внешней стены относительно преобладающей зимней «розы ветров». Понятно, что с наветренной стороны теплопотери будут выше. Выберите свой вариант из предложенных.

Кстати, если какие-то поля сложно заполнить из-за недостаточности информации, можно оставить так, как есть, но в этом случае калькулятор проведет расчет для самых неблагоприятных исходных условий.

  • Необходимо учесть особенности местного климата. Для этого достаточно указать, какие морозы преобладают в самую холодную декаду зимы.

Внимание – здесь речь не идет о каких-то аномалиях. Должны быть указаны именно нормальные для вашей местности
минимальные отрицательные температуры.

  • Следующее окно – это примерная степень термоизоляции стен.

— Если утепление проводилось в полном объеме, всесторонне, с опорой на проведенные теплотехнические расчеты, или если сама конструкция здания уже подразумевает должный уровень термоизоляции (например, каркасные дома) то указывается качественное утепление.

— Средняя степень утепления подразумевает стены из материалов, имеющих определённые термоизоляционные качества (пустотный кирпич, газобетон, натуральная древесина – брус или бревно), или выполнение термоизоляции «на глазок», без предварительных расчетов.

— А вот вообще неутепленных стен в частном доме не должно быть в принципе, иначе создать в нем комфортный микроклимат – невозможно.

  • Немало теплопотерь из помещения приходится на перекрытия – полы и потолки. Поэтому два следующих поля ввода информации посвящены именно этому. Из предложенных вариантов необходимо выбрать тот, что подходит к рассчитываемому помещению в максимальной степени.
  • «Магистральными путями» проникновения холода всегда являются окна. Причем в этом аспекте важны несколько факторов – и материал изготовления окон, и их линейные размеры, и общее количество в помещении. Следующие четыре поля ввода отданы окнам – там должно быть все предельно понятно.
  • Наконец, если имеется дверь, выходящая на улицу (или в неотапливаемое помещение), то каждый раз, когда она открывается, в комнату будет заходить внушительная масса холодного воздуха. Еще хуже, если такая дверь – не одна. На это также следует сделать поправку.
  • Итоговый результат будет получен в ваттах и киловаттах.

Это значение записываем – нам вскорости предстоит к нему вернуться.

Вычисление тепловой мощности регистра

Теперь, когда мы знаем, к чему «нужно стремиться», можно подобрать конструкцию регистра, чтобы он в полной мере удовлетворял рассчитанному ранее значению тепловой мощности. Как это можно сделать?

Сразу оговоримся – все расчеты будут только для стальных труб.

Самое простое решение: можно отыскать табличку с уже ранее просчитанными показателями теплоотдачи труб. Например, ниже приведена подобная таблица, со значениями для температурного режима в трубе подачи +90°С, в обратке +70°С, с поддержанием температуры воздуха в помещении в +20°С.

Отопительная способность одного погонного метра стальной трубы в составе регистра (м² отапливаемой площади)

Внешний диаметр трубы, мм Площадь обогрева помещения, м²
159 2.43
133 2,0
108 1.66
89 1.37
76 1.19
57 0.94
42 0.69
32 0.57
25 0.5

Казалось бы, все просто. Если судить по таблице, то погонный метр трубы с диаметром около 60 мм способен обеспечить отеплением около одного квадратного метра площади. Но, как уже говорилось выше, исходить при расчётах только от площади – это весьма приблизительные вычисления, способные дать немалую ошибку. Поэтому лучше провести более точный расчет.

Предлагается такой вариант – провести вычисления, взяв в основу линейные параметры регистра и температурный режим работы системы отопления. На этот счет существует специальная формула:

Q=
St ×
K ×Δ
t

Буквы в данной формуле означают следующие параметры:

  • Q
    — тепловая мощность трубы;
  • St
    – площадь теплообмена, выраженная в квадратных метрах.
  • K
    – коэффициент теплоотдачи стальной трубы. Это – табличная величина, которую можно принять равной 11,63 Вт/м²×˚С;
  • Δt
    – величина так называемого теплового напора.

Есть некоторые неясности с площадью контакта и тепловым напором. Вносим пояснения:

Площадь отрезка трубы определить несложно. Для этого необходимо длину окружности (по внешней стороне трубы) умножить на длину участка.

Длина окружности = π × D, значит

St = π ×
D × L

  • D
    – диаметр трубы, (м);
  • L
    – длина трубы, (м).

Теперь рассмотрим температурные значения.

Показатель теплового напора Δt
принимают равным

Δt = 0,5 (Тп + То) — Тв

  • Тп и То
    – температурный режим системы отопления, то есть температура в трубах подачи и обратки соответственно.
  • Тв
    – необходимая температура воздуха в отапливаемом помещении

У нас речь идет о регистре, то есть о совокупности параллельно расположенных труб с последовательным движением теплоносителя. А это означает, что теплоотдача каждой последующей секции, несмотря на абсолютное равенство в размерах, будет уменьшаться примирено на 10%. То есть суммарная мощность регистра не будет равна банальному произведению мощности одной секции на их количество – требуется внесение соответствующих поправок.

Все эти соотношения и табличные значения заложены в следующий онлайн-калькулятор, который поможет быстро и точно рассчитать теплоотдачу от планируемого регистра отопления. Необходимые пояснения будут даны ниже.

Калькулятор расчета тепловой мощности регистра отопления

Укажите запрашиваемые значения и нажмите «РАССЧИТАТЬ ТЕПЛОВУЮ МОЩНОСТЬ РЕГИСТРА»

Параметры температурного режима системы отопления



Температура воздуха в помещении упрощенно принимается равной +20 градусам

Температура в трубе подачи

Температура в трубе обратки

Планируемые размерные параметры регистра отопления


Длина секции, м

Диаметр круглой или стороны профильной трубы, мм

Количество секций в регистре, шт

Пояснения по проведению вычислений

Применять этот калькулятор для того чтобы найти оптимальное соотношение всех размерных параметров планируемого регистра отопления – совсем несложно. Можно рассмотреть на примере.

  • Допустим, при первом этапе расчетов у нас получилось, что для эффективного обогрева конкретного помещения необходима тепловая мощность в 1920 Вт (1,92 кВт). Планируется для использования в качестве теплообменного прибора изготовить регистр из стальных труб. При этом конфигурация помещения такова, что есть возможность выделить на установку регистра не более 3.5 метров вдоль внешней стены.
  • Расчет проведём, например, для температурного режима 80/60 °С, при ожидаемой температуре в помещении +20°С (Температура +20°С в данном калькуляторе принята за константу и уже внесена в программу расчета). Эти температурные показатели труб подачи и обратки указываем на соответствующих слайдерах интерфейса.
  • Переходим к размерным параметрам будущего регистра отопления. Вводим ту длину секции, которую позволяют нам установить особенности помещения, то есть 3,5 метра.
  • А вот дальше – уже интереснее. В следующем поле ввода необходимо выбрать и указать предполагаемый стандарт трубы, из которого планируется монтировать регистр. Но выбор – стандартные размеры круглых и профильных труб (квадрат и прямоугольник). Давайте для начала попробуем круглую трубу диаметром 57 мм.
  • Последнее поле ввода – это количество секций регистра. Поправка на каждую последующую секцию, о которой говорилось выше, в программе расчета уже учтена. Давайте попробуем поставить для старта 3 секции.

Что делать?

Начинаем пробовать менять исходные данные. При этом показатели температуры и длину секции можно не трогать – их значения останутся такими же, как были при первом вводе. А вот сечением трубы и количеством секций вполне допустимо «поиграть».

Увеличиваем количество секций до шести – но все равно получаемые 1638 Вт нас не устраивают. Значит, придется увеличивать диаметр трубы, так же проверяя по различному количеству секций.

Подобный «перебор» вариантов занимает буквально считаные секунды, и в итоге в нашем примере находим, что при длине 3,5 м будет достаточно регистра с пятью секциями из трубы Ø 76 мм, четырьмя — Ø88 мм – и так далее.

Аналогичные «прикидки» можно быстро провести и для профильных труб. Так, например, для рассматриваемого случая отлично подходит четырехсекционный регистр, смонтированных из прямоугольной трубы 80×60 мм.

Вполне можно поискать и другие варианты. Кстати, никто не мешает при необходимости уменьшить длину регистра, если это выглядит целесообразным по тем или иным соображениям.

В итоге, если записывать все устраивающие варианты, получится очень наглядная картина. Из этого разнообразия уже можно выбрать наиболее оптимальный, руководствуясь уже какими-либо индивидуальными критериями – наличием в хозяйстве того или иного материала, уровнем цен на металлопрокат на местной базе, стремлением свести к минимуму количество сварных швов, чисто эстетическими соображениями, и другими.

Какие еще параметры следует учесть?

Если решение найдено, можно переходить к составлению чертежа. При этом необходимо учитывать еще один размерный параметр – это расстояние между секциями.

  • При монтаже змеевикового регистра эта величина определяется размерами используемых отводов. В частности, в данном случае будет интересовать значение F – от оси трубы до торца отвода после поворота на 90 градусов.

В данном случае нас интересует так называемая высота отвода — F

Вполне очевидно, что расстояние между секциями получится:

h = 2F — D

  • Если собирается обычный секционный регистр, то расстояние между трубами придется задавать самостоятельно. Рекомендуемая величина этого просвета:

h = D+ 50 мм

По тому же принципу можно подходить и в случае, когда регистр планируется монтировать из профильной трубы, но только вместо диаметра поставляется высота прямоугольного или квадратного профиля (естественно, учитывая его пространственное расположение к конструкции регистра).

Этот рекомендуемый просвет снизит негативное встречное влияние инфракрасных протоков от соседних секций, когда они начинают взаимно «глушить» друг друга. Таким образом, при соблюдении рекомендованных расстояний эффективность теплоотдачи регистра отопления значительно выиграет.

Самостоятельное изготовление регистров отопления

Итак, если решено изготовить регистр самостоятельно, то для этого прежде всего потребуется подготовить необходимые материалы и инструменты. Из инструментов понадобится:

  • Сварочный аппарат и электроды;
  • Шлифовальная машинка угловая («болгарка»);
  • Газовый ключ;
  • Молоток;
  • Щетка с металлическим ворсом;
  • Строительный уголок;
  • Тиски (лучше всего – трубные), струбцины;
  • Электродрель со сверлами по металлу;
  • Рулетка;
  • Строительный уровень.

Кроме этого, обязательно нужно подготовить все необходимые защитные принадлежности для работы с дуговой сваркой — это специальный костюм, рукавицы, маска, надежные непрогораемые сапоги или ботинки

Подготовку материалов, требуемых для изготовления такого прибора отопления, лучше рассмотреть на конкретном примере. Допустим, требуется собрать модель регистра, представленную на чертеже.

Такой регистр состоит из четырех секций, имеющих длину в 1000 мм, изготовленных из стальной трубы диаметром 108 мм. Для его полной сборки потребуется приобрести:


позиции
Наименование детали Параметры деталей Ед. измер. Количество деталей
1. Стальная труба Ø 108 (Ду 100 мм) Шт. 4
2. Перемычка непроходная Ø 48×3,5 (Ду 40 мм) Шт. 3
3. Перемычка проходная Ø 48×3,5 (Ду 40 мм) Шт. 3
4. Заглушка эллиптическая торцевая Ø 108 (Ду 100 мм) Шт. 8
5. Штуцер с наружной резьбой G½ дюйма (Ду 15 мм) Шт. 2

Кроме перечисленных деталей, потребуются два шаровых крана, соответствующих по диаметру штуцерам, которые устанавливаются на входе и выходе теплоносителя, на трубах контура отопительной системы, а также можно установить на верхней секции кран для отвода воздуха из системы.

Необходимо, кроме того, заранее продумать детали крепления регистра к стене или же установки его на пол – это могут быть мощные кронштейны, подставки или ножки, съемные или приваренные стационарно. В любом случае, следует всегда иметь в виду, что сам по себе регистр нередко получается весьма массивным, а если добавить еще вес теплоносителя, то значение надежных креплений становится очевидным.

На этой иллюстрации представлен вариант регистра, закрепленного на стене кронштейнами-подставками. Кроме этого, здесь хорошо видны краны, которые установлены на трубах подводки – вход и выход теплоносителя у данной модели находятся с одной стороны.

Последовательность сборочных работ

Работы по изготовлению регистра самой простой конструкции производятся в следующем порядке:

  • Вначале выполняется подготовка деталей. В первую очередь это касается секций регистра – трубы размечаются по длине согласно схеме, и нарезаются с помощью «болгарки».
  • Теперь все внутренние поверхности нарезанных труб рекомендовано зачистить от налета ржавчины и попавшего внутрь мусора и пыли. Этот процесс необходим для снижения сопротивления циркуляции теплоносителя. Очистку можно провести подручными средствами, с помощью круглой щетки с металлическим ворсом, которую нужно будет надежно закрепить на арматуре, в данном случае, длиной в 1200÷300 мм. Затем, хорошо было бы удалить осыпавшийся со стенок мусор напором воздуха или воды. При использовании последнего варианта, трубу после этого нужно хотя бы минимально просушить.
  • Следующим шагом подготавливаются заглушки. Их нужно также очистить от ржавого налета, и в двух из них высверлить отверстия соответствующих диаметров — для установки штуцеров.
  • В высверленные отверстия устанавливаются и привариваются штуцеры, после чего сами заглушки нужно приварить к торцам труб – в соответствии с чертежом, на входе в регистр и на выходе из него.
  • Далее, по размерам чертежа на трубах делается разметка мест, где будут привариваться перемычки.
  • В местах, где будут устанавливаться проходные каналы, в трубе нужно будет просверлить отверстия, соответствующие диаметру перемычки. Следует проявить внимательность в этом вопросе – чтобы неверными действиями при монтаже не нарушить запланированного направления тока теплоносителя.
  • Теперь на отверстия в горизонтальных секциях привариваются проходные перемычки, а затем в отмеченных точках, где отверстия не высверливались – непроходные. В паре эти перемычки соединят между собой секции регистра и зададут правильное направление потока жидкости.
  • Все сварочные швы нужно очень хорошо зачистить, иначе регистр будет выглядеть неаккуратно.
  • Далее, прежде чем окрашивать регистр и устанавливать его в отопительный контур, необходимо проверить герметичность прибора. Для этого его заполняют водой через верхний штуцер, герметично закрыв нижний, и создают избыточное давление. Если хотя бы на одном из сварочных швов обнаружится течь, или даже просто «слеза», то теплоноситель потребуется слить, а шов проварить дополнительно.
  • Металлическую поверхность батареи после проверки рекомендуется покрыть термостойкой краской по металлу, которая предотвратит коррозию на внешних стенках регистра, сделает прибор более привлекательным внешне.

Если планируется изготовить мобильный вариант регистра, то в него устанавливается ТЭН. Его устанавливают на нижней секции прибора, в одной из торцевых заглушек.

Однако, в этом случае заглушку лучше не приваривать намертво, поэтому или приобретается ее вариант с внешней резьбой, а в трубе нарезается внутренняя резьба, или используется фланцевое соединение с несколькими болтами и уплотнительным кольцом. Съемная заглушка необходима на случай выхода из строя ТЭНа — чтобы для его замены не пришлось прибегать к резке и сварке металла.

Как правило, мастера предпочитают заполнять мобильные регистры трансформаторным маслом, которое имеет температуру кипения около 300°С. Масло должно быть чистым, без примесей, и неиспользованным ранее, тогда регистр, заполненный им, прослужит не менее 20 лет. Наполнение емкости таким теплоносителем производится на 85% от общего объема, так как при нагревании масло будет весьма значительно расширяться.

В любом случае, если регистр не подключен к общей системе отопления и работает автономно (например, тот же ТЭН или встроенный миниатюрный электродный котел), то в верхнюю трубу прибора обязательно должен быть врезан расширительный бачок и воздухоотводчик.

Как говорилось выше, регистр можно изготовить и из профильной трубы. Пример такого прибора представлен на данном иллюстрации Кстати, на ней же указаны размеры, по которым при наличии опыта слесарных и сварочных работ можно изготовить детали конструкции и собрать этот достаточно компактный регистр, который будет неотличим от заводского.

Монтаж регистра в систему отопления

Способы соединения

Существует два способа установки прибора в систему отопления – это резьбовое соединение или приваривание.

Монтаж регистра путем резьбового соединения осуществляется через шаровой кран или же с помощью муфты (фитинга) или с применением накидной гайки-«американки». Если выбирается этот способ установки, то штуцер, привариваемый к заглушке должен иметь наружную резьбу.

Если же планируется для соединения использовать сварку, то ею соединяется штуцер, вкрученный в шаровый кран, с трубой контура отопления.

У каждого из способов есть свои достоинства и недостатки. Например, если соединение резьбовое, то при возникновении протекания, дефект можно устранить достаточно быстро. Для этого необходимо:

— Слить из системы воду;

— Затем разводным газовым ключом скрутить контргайку и муфту в одну сторону;

— Хорошо просушить резьбу труб;

— Затем намотать на нее в качестве уплотнителя традиционную паклю с герметизирующей пастой или какой-то иной современный синтетический уплотнитель;

— Вернуть муфту и контргайку на место, плотно затянуть.

Если же трубы соединены сваркой, то придется также слить теплоноситель, а затем с помощью «болгарки» срезать область течи и снова произвести сварочные работы. При этом нужно учитывать то, что сварка не пощадит стены и обои, а также напольное покрытие, непременно оставив на них следы.

Сварное соединение будет надежнее резьбового, если шов сварен качественно, что под силу только профессиональному сварщику. Без гарантированного опыта за эту операцию лучше даже не браться – качественно обварить трубу небольшого диаметра, к тому же идущую вдоль стены – это задача для профессионала.

Особенности монтажа

В целом установка регистров в отопительный контур практически не отличается от монтажа традиционных радиаторов. Единственное различие — это размеры и массивность конструкции.

Чтобы приборы были смонтированы правильно, при их установке необходимо соблюдать некоторые правила:

  • Необходимо учитывать расстояние между регистром и стеной, а также оконным проемом, так как оно должно быть не менее 25 мм от стены и столько же – от поверхности пола. А между подоконником и регистром следует предусмотреть 50 мм — это необходимо для того, чтобы часть вырабатываемого тепла не уходило в стену.
  • Если для сборки конструкции используется резьбовое соединение, то для его уплотнения устанавливаются паронитовые прокладки, качественная ФУМ-лента или же пакля (сантехнический лен) с герметизирующей пастой (типа «Unipak»).
  • Окраска любых регистров, изготовленных из обычной стальной трубы, является обязательной операцией, так как она предотвратит появление и распространение очагов коррозии. Вместе с тем следует учитывать, что теплопроводность при нанесении слоя краски несколько снизится, но зато длительность эксплуатации регистра возрастет. Во всяком случае, слишком толстый слой краски – тоже противопоказан.
  • Уклон по всей длине труб-подводок к регистрам в сторону движения теплоносителя должен составлять 5÷10 мм на метр или 0,05% от длины батареи. Однако, если длина подводки 500 мм и менее, то уклон делать не обязательно.
  • Монтажные работы рекомендовано производить до начала отопительного сезона — так можно проверить правильность и качество установки, расчетную мощность регистра, произведя пробный его запуск, и при необходимости, внести необходимые корректировки.

Для того чтобы увеличить срок службы регистров, необходимо периодически выполнять ряд несложных мероприятий. Впрочем, любая система отопления требует проведения регулярных ревизий, поэтому регистры также не являются исключением.

  • Проверку состояния сварных швов и резьбовых соединений рекомендовано проводить хотя бы два раза в год — после и перед началом отопительного сезона. При обнаружении повреждений или даже их признаков (например, легкая желтая «патина» на краске в месте расположения сварного шва или резьбового соединения), следует их сразу же устранить, например, поменять ненадежную прокладку, проварить шов или заменить кран.
  • Также необходимо контролировать температурный режим работы каждой трубы, установленной в конструкцию.
  • Чтобы внутри автономной системы отопления образовывалось меньше накипи и ржавчины, при использовании в качестве теплоносителя воды следует добавить в нее некоторое количество технической соды, которая смягчит агрессивность жидкости.
  • Любая батарея требует периодической очистки от пыли, а некоторые – и нанесения свежего слоя краски. К таким приборам относятся и регистры.

Как можно заключить, исходя из перечня мер по уходу за регистрами, они неприхотливы, и поэтому надежно будут обогревать дом не один десяток лет.

* * * * * * * *

Итак, любой собственник жилья, предпочитающий сэкономить на приобретении отопительных приборов и умеющий работать со сварочным аппаратом, может самостоятельно изготовить регистры отопления. Впрочем, не стоит слишком уж превозносить достоинства таких приборов теплообмена – в сравнении с современными радиаторами по критериям тепловой мощности они все равно проигрывают «с разгромным счетом». Так что обращаться к вопросу самостоятельного изготовления регистров (если исходить с позиций экономии первичных вложений), будет целесообразно, наверное, лишь в том случае, если трубы можно раздобыть чуть ли не даром.

В завершение публикации – видеосюжет об изготовлении регистра отопления из профильной трубы.

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 ячейке D13: =ИНДЕКС(H5:H31;G2)
=0,810

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!

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.


Регистр отопления – это составная часть системы отопления, прибор, состоящий из нескольких параллельно расположенных горизонтальных гладких труб. Данная разновидность отопительных приборов не завоевала особой популярности среди частных домовладельцев и этому есть объективные причины. Система отопления на основе регистров обладает большим объемом теплоносителя, для нагрева которого требуется потратить гораздо больше энергии, чем в случае с обычными радиаторами.

Область применения

В настоящее время водяные регистры отопления по большей части применяются на производствах (мастерские, цеха, складские помещения, ангары и другие строения с большими площадями). Большой объем теплоносителя и крупные габариты позволяют регистрам эффективно отапливать такие помещения.

Использование отопительных регистров в промышленных зданиях обеспечивает наиболее оптимальный КПД системы отопления. В сравнении с чугунными или , регистры характеризуются лучшей гидравликой и теплоотдачей. Относительно невысокая стоимость их изготовления снижает затраты на установку всей заводской системы отопления. Помимо этого, они не дороги в эксплуатации.

Несмотря на это, понятие экономичность не относится к данному виду отопительных приборов. Как уже было отмечено выше, для нагрева большого объема теплоносителя требуется множество энергии.

Регистры отопления на одном из производств пищевой промышленности в Московской области.

Отопительные регистры из стальных электросварных труб могут использоваться как в однотрубных, так и в двухтрубных отопительных системах с принудительной или самотечной циркуляцией теплоносителя (на основе воды или пара).

Примечание! По причине большого объема теплоносителя, для нагрева которого требуется потратить множество топлива, использование регистров отопления могут себе позволить только предприятия, но никак не владельцы частных домов, для которых важна экономичность отопительной системы.

Преимущества

  • Большая длина приборов (до 6 м) позволяет равномерно и в кратчайшие сроки нагреть всю площадь помещения.
  • Высокие гидравлические характеристики.
  • Относительно низкая цена. Стоимость мобильного 3-ех трубного прибора (рассчитанного на отопление помещения площадью до 200 м²) со стальными трубами диаметром 108 мм, с толщиной стенки 3,8 мм и длиной 3 м, мощностью 2,5 кВт составляет около 13 000 руб.
  • Простота эксплуатации. Приборы легко и быстро очищаются от скопившейся пыли и других загрязнений.

Кран Маевского в верхней части регистра.

Недостатки

  • Большой объем теплоносителя не позволяет эффективно использовать регистры в частных домах. Домашние котлы просто не смогут нагреть такое количество воды или же нагрев будет недостаточным.

Совет! Для увеличения мощности всей отопительной системы частного дома, в дополнение к котлу, может устанавливаться трубчатый электронагреватель. ТЭН монтируется в нижнюю трубу регистра и является дополнительным источником тепла. В самую морозную погоду, когда котел не справляется с отоплением дома, можно включить ТЭН.

Технические характеристики регистров отопления

  • Рабочее давление: 10 атмосфер
  • Рабочая среда (теплоноситель): вода, пар.
  • Тип соединения: резьбовое, либо под сварку.
  • Теплоотдача: 500-600 Вт/метр

Существуют 3 основные разновидности регистров:

  1. секционные П-образной формы;
  2. змеевиковые S-образной формы;
  3. «смешанные» (змеевиковые П-образной формы).

Основными элементами регистров отопления являются стальные трубы (либо трубы из нержавеющей стали марки 304) диаметром от 25 до 200 мм. Регистры диаметром от 25 до 100 мм применяются для отопления заводских помещений административного или хозяйственного назначения, приборы диаметром от 100 до 200 мм применяются в производственных цехах или крупных спортивных комплексах (бассейны, волейбольные, баскетбольные залы).

Что касается частных домовладений, то применение регистров является одним из наиболее неэффективных способов отопления частного дома.

2-ух трубный регистр.

Количество секций прибора может быть неограниченным и зависит только от площади помещения и требуемой теплоотдачи.

Совет! Применив слишком большое количество труб (более 4) все равно не удастся существенно увеличить мощность всего прибора, т.к. нагретый нижними трубами восходящий теплый воздух будет меньше способен принимать тепловую энергию от верхних труб.

Изготовление регистров отопления

Для производства отопительных регистров используются стальные трубы различного диаметра (25-200 мм), которые свариваются между собой на расстоянии 50 мм друг от друга (снижение расстояния между трубами может привести к снижению теплоотдачи). Такое расстояние позволяет добиться максимальной теплоотдачи и свести к минимуму обоюдное излучение.

Регистр включает в себя подачу и обратку, а также установленный в верхней части прибора воздухоотводчик с шаровым краном. Патрубки на подаче и обратке могут быть выполнены в двух вариантах:

  • Резьбовое соединение;
  • Соединение под сварку.

При индивидуальном заказе регистров на заводе-изготовителе, регистры могут поставляться, как уже в готовом, собранном виде, так и в разобранном виде, что позволяет сэкономить средства на логистике.

Как сделать регистр отопления своими руками?

В отличии от других отопительных приборов, для производства которых требуется сложное, дорогостоящее оборудование, водяные регистры отопления можно сделать своими руками. Основное, что потребуется для изготовления это стальные гладкие трубы и умение пользоваться сварочным аппаратом. Если варить самостоятельно, получиться наиболее дешевый вариант, если же для проведения сварочных работ придется пригласить стороннего сварщика, такой регистр может выйти дороже заводского. В этом случае следует подумать стоит ли вообще этим заниматься самому или проще купить заводской прибор.

Итак, если регистры изготавливаются для использования в частном доме, понадобятся следующие инструменты и материалы:

  • Стальные трубы диаметром от 25 до 100 мм, либо профильные трубы схожего размера;
  • Перемычки, выполненные из стальной трубы диаметром 25-32 мм;
  • Заглушки на трубы;
  • Патрубки входа и выхода под сварку или резьбовое соединение;
  • Патрубок для воздухоотводчика с шаровым краном;
  • Крепежные элементы (кронштейны для крепежа к стене, либо напольные подставки);
  • Сварочный аппарат;
  • Электроды;
  • Средства индивидуальной защиты сварщика (маска, перчатки).
  • Газовый ключ;
  • Угловая шлифовальная машина;
  • Сантиметр;
  • Строительный уровень;

Важно! Если отопительный регистр из стальных труб выступает в качестве автономной системы отопления отдельного помещения, когда источником тепла является встроенный в прибор ТЭН, то в этом случае необходима обязательная .

После завершения сварочных работ и подсоединения комплектующих ( и т.п.), регистр опрессовывается под давлением. Если течь не обнаружилась, прибор окрашивается. В случае же обнаружения течи, теплоноситель сливается, а проблемное место вновь заваривается.

Как улучшить эффективность регистров?

Регистры обладают относительно малой теплоотдающей поверхностью и для ее увеличения можно использовать металлические пластины, которые вертикально привариваются к трубам. В результате получается некое подобие ребристых труб.

Помимо этого, регистры можно улучшить таким образом, что они будут «выдавать» конвекторное отопление. Для этого, вместо металлических пластин на лицевую часть прибора вертикально привариваются круглые или профильные трубы, которые будут создавать эффект конвекции. Конвекция основана на том, что горячий воздух всегда поднимается вверх. Прохладный воздух, находящийся в районе пола, втягивается через нижнюю часть трубы и разогреваясь, поднимается вверх. Проходя по трубе воздух нагревается и выходит уже разогретый через верхнюю часть трубы.