Расчет теплоотдачи регистра отопления. Выбираем регистры отопления из гладких труб Методика расчета регистров из гладких труб

На рынке присутствует немалое количество разного рода отопительных приборов, Тем не менее, самодельные радиаторы до сих пор используются. И наиболее часто встречаются регистры из труб. Регистры отопления — сварные или сборные конструкции из горизонтально расположенных труб, соединенных между собой перемычками для циркуляции теплоносителя.

Какие бывают

Отопительные регистры изготавливают из разного материала, имеют они разную форму. У каждой есть плюсы и минусы.

Из чего делают

Если говорить о материалах, то самый распространенный — сталь, а вернее стальные электросварные трубы. Сталь имеет не самую лучшую теплоотдачу, но это компенсируется невысокой ценой, легкостью в обработке, доступностью и большим выбором типоразмеров.

Совсем редко встречаются сделанные из нержавеющей трубы — для приличной мощности требуется большое количество труб, а сколько стоят изделия из нержавейки, вы имеете представление. Если и делали их, то, наверное, давно. Используют еще «оцинковку», но работать с ней сложнее — варить не получится.

Делают иногда медные регистры — они используются в тех сетях, где разводка сделана . Медь отличается высокой теплоотдачей (в четыре раза больше чем у стали) потому размеры у них бывают гораздо более скромные (и по длине и по диаметру использованных труб). К тому же сами трубы разводки (если они не ) отдают достаточное количество тепла. В то же время пластичность этого металла позволяет изгибать трубы без особых ухищрений и усилий, а сварку использовать только в местах соединения разных кусков. Но все эти плюсы нивелируются двумя большими минусами: первый — высокая цена, второй — капризность меди к условиям эксплуатации. По цене все ясно, а по эксплуатации немного пояснений:

• требуется нейтральный и чистый теплоноситель, без твердых частиц
• в системе нежелательно присутствие других металлов и сплавов, кроме совместимых — бронза, латунь, никель, хром, потому все фитинги и арматуру нужно будет искать из этих материалов;
• обязательно тщательно выполненное заземление — без него при наличии воды начинается процессы электрохимической коррозии;
• мягкость материала требует защиты — нужны кожухи и т.п.

Есть регистры из чугуна. Но они слишком громоздки. К тому же имеют очень большую массу, под них нужно делать не менее массивные стойки. Плюс ко всему чугун отличатся хрупкостью — один удар, и он может расколоться. Получается, что и этот тип регистров нуждается в защитных кожухах, а они снижают теплоотдачу и увеличивают стоимость. Причем устанавливать их — сложная и тяжелая работа. К плюсам можно отнести высокую надежность и химическую нейтральность: этому сплаву все равно, с каким теплоносителем работать.

В общем, медь и чугун — это непросто. Вот и получается, что оптимальный выбор — стальные регистры.

Виды регистров

Самый распространенный вид — регистры из гладких труб, и чаще всего — стальных электросварных. Диаметры — от 32 мм до 100 мм, иногда до 150 мм. Их делают двух типов — змеевидные и регистровые. Причем регистровые могут иметь два типа соединения: нитка и колонка. Нитка — это когда перемычки, по которым из одной трубы в другую перетекает теплоноситель, установлены то справа, то слева. Получается, что теплоноситель последовательно оббегает все трубы, то есть соединение последовательное. При соединении типа «колонка» все горизонтальные участки соединены между собой с обоих концов. В этом случае движение теплоносителя параллельное.

Любой тип регистров может использоваться для любого типа системы: с однотрубной и , с вертикальным и горизонтальным типом подачи. При любой системе большая теплоотдача будет при подключении подачи в верхний патрубок.

В случае использования в системах с естественной циркуляцией требуется соблюдать небольшой уклон в сторону движения теплоносителя порядка 0,5 см на один метр трубы. Такой маленький уклон объясняется большим диаметром (малым гидравлическим сопротивлением).

Делают эти изделия не только их круглых, но и из квадратных труб. Они практически ничем не отличаются, только работать с ними сложнее, да гидравлическое сопротивление чуть больше. Но к плюсам такого исполнения можно отнести более компактные размеры при том же объеме теплоносителя.

Есть еще регистры из труб с оребрением. В таком случае увеличивается площадь соприкосновения металла с воздухом, и теплоотдача повышается. Собственно, до сих пор в некоторых бюджетных новостройках строители ставят именно такие отопительные приборы: всем известная «труба с оребрением». При не самом лучшем внешнем виде они неплохо греют помещения.

Если любой регситр вставить ТЭН, можно получить комбинированный отопительный прибор. Он может быть отдельным, не связанным с системой, или использоваться как дополнительный источник тепла. Если радиатор будет изолированным с нагревом только от ТЭНа, необходимо в верхней точке поставить расширительный бачек (10% от общего объема теплоносителя). При нагреве от расширительный бачок, как правило, встроен в конструкцию. Если его нет (часто бывает в ), то и в этом случае необходима установка расширительного бачка. Если материал для регистров сталь, то бачок нужен закртыого типа.

Электроподогрев может пригодиться в самые сильные холода, когда не хватает. Также такой вариант может выручить в межсезонье, когда загружать и разгонять систему «на полную» нет смысла. Нужно лишь немного прогреть помещение. С котлами на твердом топливе такое невозможно. А такой вот запасной вариант поможет обогреться в межсезонье.

Расчет регистров из гладких труб

Стальные регистры отопления несложно сделать своими руками. Стоимость такой системы отопления будет зависеть от того, кто будет их варить. Если техникой сварки владеете сами, вариант — самый малобюджетный, если сварщику нужно будет платить, особой разницы в стоимости с недорогими не будет.

При этом регистры будут занимать большие площади, чем стандартные отопительные приборы: из-за незначительной поверхности соприкосновения с воздухом эффективность у них невысокая. Увеличивают теплоотдачу, поставив более мощный насос, но есть ограничения по скорости из-за возможных шумов в системе. О том,

Диаметры, как говорилось — от 32 мм до 100-150 мм. Большие размеры труб ведут к увеличению объема системы. При старте и разгоне системы это минус — пока нагреется теплоноситель, пройдет прилично времени. При работе большой объем — скорее плюс: более мягкие условия для котла. С другой стороны — при большом количестве теплоносителя регулировать температуру сложно.

Таблица теплоотдачи стальных труб разного диаметра для разных условий работы системы (кликните по картинке для увеличения ее размера)

Расстояние между двумя трубами в регистре маленьким быть не должно: так снижается теплоотдача. Потому их располагают на расстоянии не меньшем чем 1,5 радиуса. Количество рядов и длина регистра зависят от требуемой мощности, а также от диаметра выбранных труб. В общем случае (для средней полосы России, для помещений со средней теплоизоляцией и высотой потолков 3м) можно считать по теплоотдаче метра стальной трубы. Эти значения приведены в таблице. По ней вы сможете найти размер и количество регистров по площади помещения.

Теплоотдача одного метра стальных труб разного диаметра — для расчета регистра отопления по площади

Для расчета по тепловым потерям помещения есть усредненные данные по тепловой мощности погонного метра стальной трубы. Можно для стандартных условий использовать их. Если система работает на других температурах, требуется внести корректировки в большую или меньшую сторону.

Если эти таблицы вам не помогли, можно сделать расчет регистра по формуле.

Подставив соответствующие значения, вы найдете теплоотдачу одной труб при ваших условиях. Теплоотдача всех последующих (второй и более) будет чуть меньше. Найденное значение нужно умножить на 0,9. Так вы рассчитаете и сможете сделать регистр из гладких труб своими руками.

Как устанавливают

Вариантов установки два: навесить на стену или поставить на стойку. Выбор зависит от габаритов и массы полученной конструкции, а также от типа стен.

Достаточно часто делают комбинированную установку: варят стойки, которые затем крепят к стене. Таким способом можно установить даже очень массивные регистры. Также такой вариант установки обеспечивает высокий уровень безопасности.

Каждый такой отопительный прибор в верхней точке должен иметь . Он нужен для стравливания воздуха из системы.

Достоинства и недостатки

К достоинствам можно отнести простую конструкцию и несложный расчет, доступность материалов. Все это вместе позволяет делать регистры для отопления своими руками.

Следующий положительный момент — большая часть тепла передается при помощи лучистой энергии, а она воспринимается человеком, как более приятная.

Следующий плюс — гладкая поверхность, что обеспечивает легкую уборку.

Отличное качество — совместимость с любыми системами — и с естественной и с принудительной циркуляцией.

Минусы тоже имеются: небольшая теплоотдача, подверженность коррозии, не самый привлекательный внешний вид, необходимость регулярной окраски ().

Итоги

Регистровое отопление в частных домах сегодня используют нечасто: есть большой выбор отопительных приборов для разных условий. Диапазон цен тоже достаточно широк. Но регистры из гладких труб и труб с оребрением часто используют для обогрева производственных, складских и вспомогательных помещений, теплиц, гаражей, оранжерей и др. То есть там, где внешняя привлекательность не имеет значения.

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

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

в ячейку D4: 1,250

1. Количество труб в регистре N в штуках пишем

в ячейку D5: 4

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

в ячейку D6: 85

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

в ячейку D7: 60

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

в ячейку D8: 18

1. Вид наружной поверхности труб выбираем из выпадающего списка

в объединенных ячейках C9D9E9: «При теоретическом расчете»

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

в ячейку D10: 0,00000005669

1. 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:

1. Степень черноты излучающих поверхностей труб ε автоматически определяется 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.)

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

в ячейке D14: =(D6+D7)/2 =72,5

t ст =(t п +t о)/2

1. Температурный напор dt в °C рассчитываем

в ячейке D15: =D14-D8 =54,5

dt=t ст - t в

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

в ячейке D16: =1/(D8+273) =0,003436

β=1/(t в +273)

1. 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

1. 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

1. 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

1. 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

1. 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)

1. 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)

1. 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

1. Критерий Нуссельта Nu находим

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

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

1. Конвективную составляющую теплового потока Q к в Вт вычисляем

в ячейке D25: =D26*D20*D15 =462

Q к =α к *A*dt

1. 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)

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

в ячейке D27: =(D21+D25)/1000 =0,906

Q=(Q и +Q к)/1000

и в ячейке D28: =D27*0,85985 =0,779

Q’=Q*0,85985

1. 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 посвящены также статьи: «О тепловой энергии простым языком!», «Расчет водяного отопления за 5 минут!». В них 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:

1. 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!
2. 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).
3. Коэффициент теплопередачи k не является постоянной величиной для конкретного прибора отопления и значительно меняется при изменении температурного напора dt !

Регистр отопительной системы представляет собой прибор, изготовленный из гладкостенных трубопроводов. По своим конструктивным особенностям регистр послужил основой для большинства радиаторов. Очень часто данные устройства располагают в технических и промышленных помещениях. К тому же нередки случаи, когда их устанавливают в квартирах в составе автономных отопительных систем. Однако далеко не все знают, как провести расчет теплоотдачи регистра.

Основные виды и технические характеристики

Существует несколько основных разновидностей данных отопительных приборов. Регистры классифицируют по способу монтажа, форме исполнения и материалу. Поэтому перед тем как произвести расчет регистров из гладких труб для отопления, рассмотрим более подробно каждую группу данных устройств.

По форме исполнения

1. Секционные регистры. Такие теплообменники изготавливают из одного или нескольких гладкостенных трубопроводов диаметром от 25 до 400 мм, соединяемых между собой патрубками и закрываемых заглушками. Теплоноситель через патрубок поступает в верхнюю секцию, а в следующую секцию перетекает на противоположном конце и т. д.
2. Змеевиковые (S-образные) устройства - трубопроводы соединяются дугами, в результате получается сплошная труба. Подобная форма позволяет задействовать поверхность прибора в целом, что увеличивает эффективную площадь теплообменника. Ниже рассмотрим, как выполнить расчет теплоотдачи регистра из гладких труб.

По способу монтажа

Регистры для отопительных систем делят на переносные и стационарные. Переносные или мобильные устройства, как правило, используют в помещениях, где требуется временная поддержка заданной температуры до устройства основной системы обогрева. К примеру, при возведении нового здания или при проведении ремонтных работ в гараже. В таких системах в качестве теплоносителя используются антифризы или а энергия тепла генерируется посредством электрических ТЭНов.

По материалу

1. Стальные наиболее популярный вид приборов, изготовленных из стали. Также стоит обратить внимание, что сталь является довольно прочным материалом. Отлично сваривается и при этом обладает хорошей теплопроводностью.
2. Чугунные устройства. В настоящее время наиболее популярны регистры из чугунных трубопроводов. Но, несмотря на невысокую стоимость, данный материал довольно хрупкий и неустойчивый к механическим повреждениям. Кроме того, чугун плохо сваривается, что затрудняет монтаж.
3. Алюминиевые регистры. По популярности данные устройства немного уступают регистрам из стальных труб. При этом они обладают рядом преимуществ: привлекательно выглядят, мало весят, хорошо отдают тепло и устойчивы к коррозии. Главный и единственный недостаток алюминиевых регистров - высокая цена.

Расчет теплоотдачи: основные моменты

В процессе монтажа отопительной системы многих интересует расчет регистров из гладких труб. Как расчитать, чтобы их не было чересчур много (будет очень жарко) или слишком мало (будет прохладно)?

1. Для частного дома или квартиры нет необходимости рассчитывать точную цифру, так как в данном случае неважно конкретное значение температуры. Важно, чтобы температурный режим был оптимальным.
2. Наиболее простой расчет: на 2 м 2 должна приходиться одна секция (чугун или алюминий), на 1,5 м 2 - одна секция (биметалл).
3. В случае если потолок более 3 метров, следует добавить одну секцию. При наличии балкона также добавляется одна или две секции, в зависимости от того, утеплен балкон или нет. Добавляется секция, если комната угловая.
4. Так как температура подачи теплоносителя регулируется для квартир допускается выполнять расчет теплоотдачи регистра независимо от климата.
5. В частных домах данный расчет не подходит в связи с тем, что в систему поступает слишком Это дает сильный перегрев, если строение располагается в теплых регионах.
6. Помимо этого расчет теплоотдачи регистра отопления можно выполнить при помощи онлайн-калькуляторов. Для этого потребуется ввести некоторые данные, а затем программа рассчитает требуемое количество труб.

Методика расчета

При выборе данного устройства важно правильно выбрать диаметр трубопроводов, из которых будет выполнен регистр. Наиболее оптимальный диаметр - 32 мм, но допускается устанавливать регистры и другого диаметра, но не более 80 мм. Если диаметр будет более 80 мм, то может попросту не хватить мощности отопительной системы на прогрев такого устройства, так как котел не сможет подать необходимый объем теплоносителя.

Чтобы правильно выбрать данный сантехнический элемент и выполнить расчет теплоотдачи регистра, следует взять во внимание следующие факторы:

• Материал, из которого изготовлено строение.
• Толщина стен.
• Количество оконных и дверных проемов.

Выполняя расчет теплоотдачи регистра, необходимо знать величину теплоотдачи одного погонного метра трубопровода. К примеру, один погонный метр трубопровода диаметром 60 мм может обогреть 1м 2 помещения высотой не более 3 метров.

В таблице, представленной ниже, указан примерный расчет теплоотдачи регистра в зависимости от диаметра трубопроводов.

В таблице приведены данные при высоте потолка не более 3 метров. Другими словами, чтобы обогреть 60 м 2 потребуется 87 метров трубопровода диаметром 40 мм либо 44 метра диаметром 89 мм. После проведения расчетов необходимо сделать чертежи. Также нужно будет обдумать все нюансы размещения регистра в помещении.

Монтаж регистров

При монтаже регистров наиболее дорогостоящими являются сварочные работы, которые в результате станут определяющим фактором при выборе между радиатором и регистром. Однако можно обойтись и без них. Стыки в таком случае соединяются с помощью которые, несмотря на то что несколько уступают соединениям на сварке, способны также прослужить довольно продолжительное время.

В процессе монтажа данных устройств необходимо соблюдать небольшой уклон (0,05‰) по направлению движения теплоносителя.

Заключение

Итак, подводя итоги, стоит отметить, что регистры способны конкурировать с другими разновидностями отопительных приборов. Подбирать наиболее оптимальную конфигурацию устройства следует индивидуально для каждого конкретного случая, с учетом личных пожеланий и особенностей помещения. Однако изготовление отопительных регистров, а также их установку желательно все же доверить профессионалам.

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 «О блоге».

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» tп в °C заносим

в ячейку D6: 85

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

в ячейку D7: 60

6. Температуру воздуха в помещении tв 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 C0 в Вт/(м2*К4) заносим

в ячейку D10: 0,00000005669

9. Значение ускорения свободного падения g в м/с2 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 автоматически определяется 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 tст в °C вычисляем

в ячейке D14: =(D6+D7)/2 =72,5

tст=(tп+tо)/2

12. Температурный напор dt в °C рассчитываем

в ячейке D15: =D14-D8 =54,5

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

в ячейке D16: =1/(D8+273) =0,003436

14. Кинематическую вязкость воздуха ν в м2/с вычисляем

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

ν=0,0000000001192*tв2+0,000000086895*tв+0,000013306

15. Критерий Прандтля Pr определяем

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

Pr=0,00000073*tв2-0,00028085*tв +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*tв2+0,0000793717*tв+0,0243834

17. Площадь теплоотдающих поверхностей труб регистра A в м2 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 Qи в Вт вычисляем

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

Qи=C0*ε*A*((tст+273)4- (tв+273)4)*0,93(N-1)

19. Коэффициент теплоотдачи при излучении αи в Вт/(м2*К) рассчитываем

в ячейке D22: =D21/(D15*D20) =4,8

20. Критерий Грасгофа Gr вычисляем

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

Gr=g*β*(D/1000)3*dt/ν2

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 Qк в Вт вычисляем

в ячейке D25: =D26*D20*D15 =462

23. А коэффициент теплоотдачи при конвекции αк в Вт/(м2*К) определяем соответственно

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

αк=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

и в ячейке D28: =D27*0,85985 =779

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

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/α1+sст/λст+1/α)

Но так как:

α1≈2000…3000 Вт/(м2*К) – коэффициент теплоотдачи между водой и внутренней стальной стенкой

sст≈0,002…0,005 м – толщина стенок труб

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

sст/λст≈0

И следовательно:

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 теплопередачи k не является постоянной величиной для конкретного прибора отопления и значительно меняется при изменении температурного напора dt! 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!!!

На главную

al-vo.ru

- в помощь домашнему умельцу!

Традиционными приборами теплообмена, устанавливаемыми в жилых помещениях, являются радиаторы отопления. Однако, нередко можно встретить картину, когда хозяева, по всей видимости – из соображений экономии, предпочитают обойтись самодельными регистрами, то есть каскадно сваренными отрезками труб большого диаметра. Такой подход обычно широко применяется в хозяйственных или подсобных постройках и помещениях, но при аккуратной сборе и покраске регистры вполне могут вписаться и в интерьер жилой комнаты.

Калькуляторы расчета параметров регистра отопления

Однако, экономия при таком подходе – далеко не очевидна: по сути, любой регистр по своим возможностям теплоотдачи обычно проигрывает намного более компактным и аккуратным внешне радиаторам. Во всяком случае, ждать каких-либо чудес от его установки – не приходится. А коли так, то планировать установку подобных отопительных приборов следует только после проведенных расчетов и сравнительного анализа стоимости и эффективности. А помогут нам в этом вопросе калькуляторы расчета параметров регистра отопления.

Предлагается такой алгоритм проведения вычислений:

• Вначале на первом калькуляторе определяется количество теплопотерь, требующих компенсации за счет системы отопления. Одним словом – вычисляется потребная тепловая мощность для конкретной комнаты.
• Располагая значением требуемой мощности, на втором калькуляторе можно быстро и точно «спроектировать» регистр отопления с искомой теплоотдачей – то есть определить его длину, количество секций и диаметр (сечение) используемых для изготовления труб.

Чуть ниже, под самими калькуляторами, будут приведены необходимые пояснения по проведению расчетов.

Калькуляторы расчета параметров регистра отопления

Калькулятор расчета необходимой тепловой мощности для обогрева помещения

Калькулятор для подбора оптимальных параметров регистра отопления

Пояснения по проведению расчетов

1. По расчету тепловой мощности

Алгоритм строится на учете тех специфических особенностей помещения, которые влияют на количество тепловых потерь из него:

• Площадь помещения и уровень высоты потолка предопределят примерный объем комнаты.
• Следующий пункт – количество стен, выходящих на улицу. Чем больше внешних стен, тем весомее теплопотери через них – в программу расчета будет внесена соответствующая поправка.
• Специфические данные – куда смотрят внешние стены по отношению к сторонам света и к преобладающим зимою ветрам. Кажется, что это мелочь, но для достоверности картины и ее учесть не мешает. Понятно, стена что на северной стороне, то есть никогда не видящая Солнца, или же почти всегда обращённая к морозному ветру, будет выхолаживаться значительно быстрее.
• Следующий пункт – это минимальные температуры, характерные для региона в самую холодную декаду года. Подчеркиваньем – НЕ аномальные морозы, а тот минимум, который является для ваших климатических условий нормой.
• Следующие поле ввода отражает степень термоизолированности помещения и предлагает оценить степень утепленность внешних стен. Полностью утепленной можно считать лишь ту, термоизоляционные работы на которой проведены в полном объеме на основании проведенных теплотехнических расчетов. Совсем не утепленных стен в жилых домах быть в принципе не должно – это может быть гараж, сарай и т.п., да и то хороший хозяин стремится и в таких постройках обеспечивать хотя бы минимальный уровень термоизоляции.
• Далее следует оценить «соседство» помещения по вертикали, то есть сверху и снизу. Утечки тепла через перекрытия и полы бывают весьма внушительными, так что игнорировать это обстоятельство – неразумно. Необходимо выбрать нужные пункты из выпадающих списков.
• Далее – окна. Потребуется внести их тип, количество и размеры. На основании этих данных программа расчета внесет необходимую поправку к конечному результату.
• И, наконец, в комнате может быть дверь, выходящая на улицу (в неотапливаемое помещение). Если дверью регулярно пользуются, то любое ее открытие сопровождается проникновением в комнату большой массы холодного воздуха, и это требует определенной «компенсации» за счет увеличения мощности обогрева.

Итоговый результат будет показан в ваттах и киловаттах. Значение записываем – и переходим к следующему калькулятору.

2. По подбору параметров регистра отопления

Да, именно по подбору, основываясь на проведённом расчете потребной тепловой мощности.

Дело в том, что в тех случаях, когда планируется изготовление и установка регистра отопления, хозяин уже, как правило, обладает какими-то исходными данными. Например, от точно знает, что в помещении можно выделить для установки регистра 4 метра по внешней стене - и не более, а вот с количеством параллельных секций особых ограничений нет. Другой пример – к самой идее изготовления регистра привело наличие в хозяйстве ненужных для других целей труб конкретного диаметра. Чтобы они зря не валялись, их пускают на изготовление прибора отопления.

Возможны иные исходные варианты – но всё равно калькулятор дает возможность очень быстро и точно «спроектировать» регистр.

Что указывается в полях ввода:

• Температурный режим системы отопления – средняя температура в трубе подачи и в «обратке». На основании этих параметров, с учетом температуры воздуха в помещении (она принята, для упрощения, стабильная, в +20°С), рассчитывается значение так называемого теплового напора, необходимого для дальнейших вычислений. Эти данные температуры при дальнейших расчетах можно будет не менять.
• А вот с размерными показателями регистра – вполне можно «поиграть». Имеется в виду, что можно попробовать изменять количество секций, длину регистра, диаметр или сечение труб, из которого прибор будет изготавливаться, так, чтобы итоговое значение при расчете было не меньше, чем полученное при работе с первым калькулятором.

Это – совсем не сложно, и на практике занимает буквально минуту-другую. Зато появляется возможность найти несколько приемлемых вариантов, например, из труб разного сечения – с разным количеством секций. Сравнив экономичность, степень сложности сборки, да и внешний вид этих вариантов, можно уже окончательно определиться с оптимальным для своих условий.

Регистры отопления – «за» и «против»

Не стоит слишком уж приписывать этим приборам «волшебные» качества по отоплению помещений. Скорее, наоборот, к их установке следует прибегать, когда имеются действительно веские основания. Подробнее об этом, а также о расчетах и изготовлении регистров отопления – в специальной публикации нашего портала.

stroyday.ru

Как рассчитать количество регистров отопления – важные правила

Регистры отопления представляют собой конструкцию из трубопроводов, соединенных между собой перпендикулярными трубами (часто применяются гладкие трубы). Такие приборы широко применяются для промышленных помещений, обогрева организаций, гаражей, складов. Использование таких конструкций для квартир и домов применяется намного реже и только в случае с автономным отоплением.

Одним из самых главных вопросов связанных с установкой системы отопления является вопрос, как рассчитать количество регистров отопления.

От правильных вычислений зависит дальнейшая работа системы. Неправильный подбор может повлечь за собой слабый обогрев помещения, либо перерасход источника отопления.

Основные правила расчета

При использовании трубопроводов с большими диаметрами следует избегать выбора труб более чем 80 мм. Это обусловлено работой котла, который не способен подавать необходимой количество воды в систему для должного обогрева помещения.

Один из самых простых способов расчета таков: устанавливать одну секцию трубопровода регистра для двух квадратных метров. Такой вариант не является точным, расчет достаточно приблизительный, необходимо учитывать возможные теплопотери в помещении.

Для этого определяется:

• Количество окон и дверей, материал изготовления.
• Толщина стен и материал изготовления.
• Нахождение помещения на углу (две или более стены выходят на улицу).
• Учет наличия балкона или лоджии.
• Высота потолков.

Учет всех параметров позволит максимально точно подобрать нужное количество регистров для помещения, что обеспечит максимально комфортные температурные условия в любое время года. При необходимости к прибору отопления сваривают дополнительный регистр.

Расчеты по площади

Расчет регистров отопления по площади помещения основывается на показателях теплоотдачи труб.

На трубопровод с сечением 60 мм с длиной в метр приходится один квадратный метр обогреваемого помещения. Расчет ведется для комнат с высотой потолка не превышающих 3 м.

Для коттеджей и частных домов профессионалы рекомендуют придерживаться расчета, где теплопотери помещения делятся на теплоотдачу одного регистра. Такой подход позволяет минимизировать погрешность в расчетах, применить расход теплоносителя в регистре отопления, сделать систему отопления эффективной.

Монтаж оборудования

Регистр, соединенный сваркой

Для установки требуется проведение сварочных работ. Этот момент вызывает некоторую сложность.

При правильно выполненных и качественных элементах выполнение сварки значительно упрощается. При возможности части регистра свариваются вне помещения.

Принято придерживаться при установке трубопровода правила с наклоном регистра на 0,05% по стороне тока воды в системе. Такой метод позволяет эффективно подавать тепло для помещения.

Как проверить герметичность сваренного регистра: можно закрыть нижнее соединение у трубы. После этого полость заполняют водой. Необходимо тщательно осмотреть все стыки на наличие подтеков. Если вода проступает, то требует повторная сварка.

Теплоноситель сливается и проводится работа. После завершения сварки обработанные места зачищаются и окрашиваются.

Надеемся, что материал статьи был вам полезен. Будем благодарны, если поделитесь ей в социальных сетях.

Хорошего вам дня!

kvarremontnik.ru

Расчет теплоотдачи регистра отопления

Регистр отопительной системы представляет собой прибор, изготовленный из гладкостенных трубопроводов. По своим конструктивным особенностям регистр послужил основой для большинства радиаторов. Очень часто данные устройства располагают в технических и промышленных помещениях. К тому же нередки случаи, когда их устанавливают в квартирах в составе автономных отопительных систем. Однако далеко не все знают, как провести расчет теплоотдачи регистра.

Основные виды и технические характеристики

Существует несколько основных разновидностей данных отопительных приборов. Регистры классифицируют по способу монтажа, форме исполнения и материалу. Поэтому перед тем как произвести расчет регистров из гладких труб для отопления, рассмотрим более подробно каждую группу данных устройств.

По форме исполнения

1. Секционные регистры. Такие теплообменники изготавливают из одного или нескольких гладкостенных трубопроводов диаметром от 25 до 400 мм, соединяемых между собой патрубками и закрываемых заглушками. Теплоноситель через патрубок поступает в верхнюю секцию, а в следующую секцию перетекает на противоположном конце и т. д.
2. Змеевиковые (S-образные) устройства – трубопроводы соединяются дугами, в результате получается сплошная труба. Подобная форма позволяет задействовать поверхность прибора в целом, что увеличивает эффективную площадь теплообменника. Ниже рассмотрим, как выполнить расчет теплоотдачи регистра из гладких труб.

По способу монтажа

Регистры для отопительных систем делят на переносные и стационарные. Переносные или мобильные устройства, как правило, используют в помещениях, где требуется временная поддержка заданной температуры до устройства основной системы обогрева. К примеру, при возведении нового здания или при проведении ремонтных работ в гараже. В таких системах в качестве теплоносителя используются антифризы или синтетические масла, а энергия тепла генерируется посредством электрических ТЭНов.

По материалу

1. Стальные регистры. Это наиболее популярный вид приборов, изготовленных из стали. Также стоит обратить внимание, что сталь является довольно прочным материалом. Отлично сваривается и при этом обладает хорошей теплопроводностью.
2. Чугунные устройства. В настоящее время наиболее популярны регистры из чугунных трубопроводов. Но, несмотря на невысокую стоимость, данный материал довольно хрупкий и неустойчивый к механическим повреждениям. Кроме того, чугун плохо сваривается, что затрудняет монтаж.
3. Алюминиевые регистры. По популярности данные устройства немного уступают регистрам из стальных труб. При этом они обладают рядом преимуществ: привлекательно выглядят, мало весят, хорошо отдают тепло и устойчивы к коррозии. Главный и единственный недостаток алюминиевых регистров – высокая цена.

Расчет теплоотдачи: основные моменты

В процессе монтажа отопительной системы многих интересует расчет регистров из гладких труб. Как расчитать, чтобы их не было чересчур много (будет очень жарко) или слишком мало (будет прохладно)?

1. Для частного дома или квартиры нет необходимости рассчитывать точную цифру, так как в данном случае неважно конкретное значение температуры. Важно, чтобы температурный режим был оптимальным.
2. Наиболее простой расчет: на 2 м2 должна приходиться одна секция (чугун или алюминий), на 1,5 м2 – одна секция (биметалл).
3. В случае если потолок более 3 метров, следует добавить одну секцию. При наличии балкона также добавляется одна или две секции, в зависимости от того, утеплен балкон или нет. Добавляется секция, если комната угловая.
4. Так как температура подачи теплоносителя регулируется коммунальной службой, для квартир допускается выполнять расчет теплоотдачи регистра независимо от климата.
5. В частных домах данный расчет не подходит в связи с тем, что в систему поступает слишком горячая вода. Это дает сильный перегрев, если строение располагается в теплых регионах.
6. Помимо этого расчет теплоотдачи регистра отопления можно выполнить при помощи онлайн-калькуляторов. Для этого потребуется ввести некоторые данные, а затем программа рассчитает требуемое количество труб.

Методика расчета

При выборе данного устройства важно правильно выбрать диаметр трубопроводов, из которых будет выполнен регистр. Наиболее оптимальный диаметр – 32 мм, но допускается устанавливать регистры и другого диаметра, но не более 80 мм. Если диаметр будет более 80 мм, то может попросту не хватить мощности отопительной системы на прогрев такого устройства, так как котел не сможет подать необходимый объем теплоносителя.

Чтобы правильно выбрать данный сантехнический элемент и выполнить расчет теплоотдачи регистра, следует взять во внимание следующие факторы:

• Материал, из которого изготовлено строение.
• Толщина стен.
• Количество оконных и дверных проемов.

Выполняя расчет теплоотдачи регистра, необходимо знать величину теплоотдачи одного погонного метра трубопровода. К примеру, один погонный метр трубопровода диаметром 60 мм может обогреть 1м2 помещения высотой не более 3 метров.

В таблице, представленной ниже, указан примерный расчет теплоотдачи регистра в зависимости от диаметра трубопроводов.

В таблице приведены данные при высоте потолка не более 3 метров. Другими словами, чтобы обогреть 60 м2 потребуется 87 метров трубопровода диаметром 40 мм либо 44 метра диаметром 89 мм. После проведения расчетов необходимо сделать чертежи. Также нужно будет обдумать все нюансы размещения регистра в помещении.

Монтаж регистров

При монтаже регистров наиболее дорогостоящими являются сварочные работы, которые в результате станут определяющим фактором при выборе между радиатором и регистром. Однако можно обойтись и без них. Стыки в таком случае соединяются с помощью резьбовых соединений, которые, несмотря на то что несколько уступают соединениям на сварке, способны также прослужить довольно продолжительное время.

В процессе монтажа данных устройств необходимо соблюдать небольшой уклон (0,05‰) по направлению движения теплоносителя.

Заключение

Итак, подводя итоги, стоит отметить, что регистры способны конкурировать с другими разновидностями отопительных приборов. Подбирать наиболее оптимальную конфигурацию устройства следует индивидуально для каждого конкретного случая, с учетом личных пожеланий и особенностей помещения. Однако изготовление отопительных регистров, а также их установку желательно все же доверить профессионалам.

Автономный дом водоснабжение отопление электроэнергия

В крупных помещениях, где радиатор не может справиться с обогревом большого объема помещения, используют отопительные регистры – системы параллельных труб большого сечения. Такие теплообменники получили широкое применение в промышленных и коммерческих зданиях благодаря эффективности, относительной простоте монтажа и ухода. Изготовить регистр отопления своими руками возможно, однако для этого требуется провести точные расчеты и иметь навыки работы с трубогибом и сварочным аппаратом.

Комфортный климат в строениях различного назначения создают отопительные системы, состоящие из теплогенерирующего агрегата, трубопровода, транспортирующего энергоноситель, и обогревательных приборов. Последние имеют большую площадь теплоотдачи, что позволяет им быстро нагревать воздух.

В квартирах, частных домах и небольших нежилых помещениях в качестве таких элементов традиционно используются радиаторы, имеющие небольшие размеры. Но в промышленных, общественных и коммерческих зданиях, где нужно поддерживать комфортную температуру в помещениях большого размера, вместо радиаторов, которые не справляются со столь масштабной задачей, используют регистры отопления – систему гладкостенных труб, соединенных друг с другом. Сечение труб регистра больше, чем у трубопровода, следовательно, больше площадь поверхности и выше теплоотдача. В отличие от радиаторов, регистры легче монтируются, проще очищаются от внешних загрязнений.

Виды отопительных регистров

Теплоотдающие приборы этого типа бывают нескольких видов в зависимости от их конструктивных особенностей, формы труб и материала изготовления.

Тепловые регистры различной конструкции

Конструкция регистра отопления может быть змеевиковой, секционной.

Состоят из нескольких параллельных труб, соединенных дугообразными патрубками, или одной трубы, изогнутой змейкой. В зависимости от особенностей помещения и необходимой температуры прибор выполняют с одним или несколькими изгибами.

При такой конструкции все элементы регистра участвуют в процессе теплообмена, обеспечивая высокую эффективность обогрева при экономии пространства. Змеевики сложны в изготовлении: требуется либо сварочный аппарат для сборки регистра из отдельных деталей, либо трубогиб для сгибания длинномерной трубы, что требует определенных навыков работы с этими инструментами.

Секционные регистры

Регистры, выполненные в виде секций значительно проще в изготовлении, так как представляют собой несколько одинаковых отрезков трубы, соединенных по краям соединительными патрубками. Секции соединяют последовательно или параллельно:

• В первом случае соединительные патрубки устанавливают то с левого, то с правого края секций. Пропускная способность соединительных патрубков такая же, как у транспортировочных труб. С противоположного же края вместо соединения монтируется подпорка, удерживающая трубы в нужном положении, а торцы труб закрываются заглушками. Энергоноситель движется по теплоотдающему контуру так же, как в змеевиковом регистре – проходя секции поочередно.

Обратите внимание! Такой способ сборки секционного теплообменника называют “ниткой” или “соединением по нитке” – чтобы не запутаться, с какой стороны выполнять очередной соединительный узел, вдоль секций змейкой проводят нитку или шнур.

• В параллельных секционных регистрах горячий теплоноситель проходит по всем трубам теплоотдающего прибора параллельно. Секции соединяют при помощи патрубков или коллекторов. В первом случае соединительные патрубки монтируют вблизи обоих концов труб, а торцы секций закрывают заглушками. Во втором случае торцы параллельных труб соединяют с коллекторами – двумя поперечными отрезками труб, имеющих такое же сечение, как секции.

Обратите внимание! Секционные регистры хорошо функционируют в отопительных системах, оснащенных циркуляционным насосом. Принудительная циркуляция обеспечивает равномерное прогревание секций без образования холодных зон и завоздушивания.

Классификация по форме сечения

Змейка или секции отопительных приборов могут быть изготовлены из труб различной формы:

Форма труб	Плюсы	Минусы
Круглое сечение	низкая стоимость расходных материалов, наличие в продаже фитингов и арматуры, высокая пропускная способность, низкое гидравлическое сопротивление, простота внешней очистки;	сложность расчетов геометрии отверстий для соединения, большой объем готового регистра;
Прямоугольное или квадратное сечение	простота расчетов и монтажа, простота внешней очистки, компактность;	высокая стоимость, меньшая пропускная способность, чем у круглых труб, высокое гидравлическое сопротивление
Трубы с оребрением – перпендикулярными секциям теплообменными пластинами	повышенная теплоотдача, компактность;	непрезентабельный внешний вид, сложность внешней очистки, сложность монтажа, высокая стоимость.

Виды регистров по материалу изготовления

Материал используемых для изготовления труб также влияет на стоимость, размеры, эффективность и эстетичность регистра:

Материал	Плюсы	Минусы
Сталь углеродистая	низкая стоимость, простота монтажа,	невысокая теплоотдача, подверженность коррозии, необходимость окрашивания
Сталь оцинкованная	невысокая стоимость, защита от коррозии	невысокая теплоотдача, сложность монтажа из-за невозможности использования электросварки, неэстетичный внешний вид
Сталь нержавеющая	неподверженность коррозии, простота монтажа, окрашивание не обязательно, но возможно	низкая теплоотдача, высокая стоимость
Медь	высокая теплоотдача, компактность, малый вес, пластичность, позволяющая выполнить регистр любой формы, устойчивость к коррозии, эстетичность	высокая стоимость, неприменимость в отопительных контурах, изготовленных из несовместимых с медью сплавов (чугуна, стали, алюминия) из-за возможного окисления, подходит только для чистых и химически нейтральных теплоносителей, неустойчивость к механическим повреждениям
Алюминий	высокая теплоотдача, малый вес,	высокая стоимость, невозможность самостоятельного изготовления, так как для сварки требуется специализированное оборудование,
Чугун	высокая теплоотдача, долговечность, устойчивость к механическим повреждениям, средний ценовой диапазон, химическая инертность	большой вес, большие размеры, сложность монтажа, медленно нагреваются и долго остывают

Регистры из труб различных форм и материалов можно изготовить самостоятельно или приобрести в готовом виде, тогда останется только установить и подключить прибор к тепловому контуру.

Обратите внимание! Кроме монометаллических существуют и биметаллические регистры, изготавливаемые только заводским способом: нержавеющий сердечник и медный или алюминиевый кожух с оребрением. Внутренняя поверхность таких труб защищена от коррозии, что продлевает их срок службы, а внешняя поверхность с пластинами служит для повышения теплоотдачи. Биметаллические теплообменники очень дороги, однако долговечны и эффективны.

Как рассчитать тепловую мощность регистров

При установке приборов отопления важен точный расчет их мощности в зависимости от особенностей помещения и необходимой температуры. Если регистр будет маломощным, он не справится с обогревом, в помещении будет холодно. Если же поставить теплообменник с запасом, он будет занимать больше места, а в помещении будет жарко.

Средняя необходимая мощность любого теплообменника рассчитывается как площадь помещения, умноженная на 100 ватт.

Обратите внимание! При наличии окон, выходящих на улицу дверей, внешних стен, высокого потолка, экстремально низких температур на улице, расположения холодных помещений под или над отапливаемым помещением для снижения теплопотерь потребуется большая мощность регистров.

Провести расчеты самостоятельно, учтя все эти факторы, почти невозможно – для этого пользуются специальными таблицами, онлайн-калькуляторами или обращаются к специалистам. Только точно зная мощность, необходимую для обогрева помещения, рассчитывают параметры теплообменника.

Тепловая мощность одной трубы регистра (Q1) рассчитывается по формуле:

Q1=S*k*△t.

S – площадь поверхности теплообменника.

k – коэффициент теплопередачи, это значение отличается для труб из разных материалов. Коэффициент можно найти в сопровождающей документации к трубам или специальных таблицах.

△t – разница между средней температурой в трубе и необходимой температурой в помещении:

△t=(t1-t2)/2 — t0,

где t1 – температура подаваемого теплоносителя, t2 – температура теплоносителя в “обратке”, а t0 – необходимая температура в помещении.

Для трубы с круглым сечением площадь поверхности рассчитывается путем умножения длины окружности (l) на длину отрезка трубы (L):

S=l*L=3,14D*L,

где D – диаметр трубы.

Для трубы с прямоугольным или квадратным сечением площадь получают, умножив периметр сечения (р) на длину отрезка трубы (L):

S=p*L=2(a+b)*L ,

где a и b – параметры сечения трубы.

Так как теплоноситель постепенно остывает, то при расчете суммарной мощности системы параллельных труб мощность каждой последующей секции считают уменьшившейся на 10%. Получается геометрическая прогрессия, сумму которой легко посчитать, вспомнив школьную алгебру. Первым членом прогрессии считаем Q1, коэффициентом прогрессии 0,9 – 90% от мощности предыдущей трубы.

Общая мощность регистра (Q) получается:

Q= Q1*(1-0,9n)/(1-0,9)=10Q1*(1-0,9n)

Если планировка помещения позволяет разместить теплообменник любой формы, рассчитываем нужную длину и количество секций в зависимости от необходимой мощности и параметров имеющихся труб.

Если же есть ограничения, например, регистр нужно разместить на свободном участке небольшого размера, придется определяться с параметрами труб и количеством секций, чтобы получить устройство достаточной мощности.

Пример расчета: Известна длина участка размещения регистра – принимаем ее за L. Параметры температурного режима, теплопроводность и необходимая мощность известны. Определяемся с количеством секций n. Тогда остается рассчитать площадь теплоотдающей поверхности.

S=Q(10*k*△t*(1-0,9n)).

Разделив S на L, получим длину окружности трубы или периметр ее сечения, а уже к этому числу можно подобрать подходящие параметры трубы.

Обратите внимание! Чтобы не выполнять расчеты самостоятельно, можно воспользоваться онлайн-калькулятором, который позволяет быстро и точно рассчитать получаемую мощность для любых параметров, указанных в формуле.

Инструкция по самостоятельному изготовлению регистров

Изготовить своими руками проще всего стальной теплообменник, хотя и его сборка потребует навыков по работе со сварочным и шлифовальным оборудованием и соблюдения определенных правил.

• Перед монтажом необходимо выполнить расчеты и чертеж, на котором будут указаны размеры труб и соединительных элементов, расположение арматуры и узлов подключения. Чертеж поможет точно подсчитать количество и параметры расходных материалов.
• Просвет между секциями берется 1,5D или D+0,5 см, где D – диаметр трубы. Расстояние между параллельными участками змеевикового регистра рассчитывается в зависимости от используемого дугового элемента или радиуса поворота (R) при использовании трубогиба. В первом случае расстояние равно удвоенной разнице высоты дугового элемента (F) и диаметра: 2(F-D). Во втором случае расстояние будет равно 2R-D. При меньшем расстоянии снижается теплоотдача.
• Так как при монтаже используется сварочное и шлифовальное оборудование, обязательно надеть защитную одежду и обувь, а лицо защитить специальной маской или очками.
• Для эффективной работы регистра необходима строгая параллельность его секций, проконтролировать этот параметр в ходе работ помогут уровень, отвес и строительный уголок.
• В верхней точке регистра, наиболее удаленной от подающей трубы устанавливают воздухоотводчик, позволяющий избавиться от воздушных пробок в контуре. При установке параллельного теплообменника с коллекторами воздухоотводчики ставятся в верхней точке каждого коллектора.
• Для закрепления регистра потребуются стойки и кронштейны. Чем массивнее конструкция, тем больше крепежных элементов потребуется.

Порядок работ

1. Производится уборка рабочего пространства.
2. Размечаются и нарезаются в соответствии с чертежом элементы регистра.
3. Внутренняя и внешняя поверхности труб, а также края отверстий очищаются от мусора и ржавчины стальной щеткой.
4. Заглушки очищаются от мусора и налета. В двух заглушках высверливаются отверстия для подключения к отопительному контуру.
5. Привариваются заглушки, перемычки и соединительные патрубки или коллекторы в соответствии с чертежом. Параллельность секций проверяется после присоединения каждого элемента.
6. Зачищаются сварные швы.
7. Проверяется герметичность получившегося регистра: выходное отверстие герметично закрывают, а через входное заливают воду под давлением. Если на швах появились даже маленькие капли, необходимо слить жидкость и дополнительно проварить шов.
8. При необходимости покрывают теплообменник термостойкой краской по металлу.
9. Закрепляют регистр на опорных и подвесных элементах.
10. Подключают к системе отопления.