Калькуляторы расчета параметров регистра отопления. Могут ли регистры отопления конкурировать с обычными радиаторами Расчет стальных регистров отопления

Фундамент
19.06.2019

Системы отопления могут иметь в своем составе так называемые регистры – приборы, конструкция которых предполагает наличие гладких горизонтальных труб, параллельных друг другу. Они не снискали популярность у хозяев частных домов, что имеет под собой вполне объективные причины. Построенные с помощью данного вида регистров системы отопления потребляют значительные объемы теплоносителя, что заставляет тратить больше энергии на нагрев по сравнению со стандартными радиаторами.

Большей своей частью регистры находят применение на различных производствах. Серьезные размеры и ощутимый расход теплоносителя – все это подходит для отопления цехов, складов и других помещений, имеющих большую площадь.

Отопительные регистры – оптимальный КПД при условии их эксплуатации в промышленных зданиях. Обычные радиаторы проигрывают на фоне таких приборов отопления, так как у них лучшая теплоотдача и гидравлика. При этом себестоимость их изготовления относительно низкая и они дешевы в эксплуатации, что позволяет организовывать выгодные с точки зрения экономии системы отопления.

Регистры этого вида рекомендуется устанавливать в помещениях, в отношении которых действуют жесткие нормы санитарной безопасности, например, к ним относят детские сады. Такие приборы просты в плане поддержания чистоты, так как они без значительных усилий очищаются от различного вида загрязнений.

В то же время отопительные регистры нельзя признать экономичными. Это обусловливается потреблением существенных объемов теплоносителя для поддержания их функциональности, что заставляет тратить много энергии.

Применение на основе стальных труб возможно в отопительных системах, характеризуемых как однотрубные или двухтрубные, вне зависимости от вида циркуляции теплоносителя: принудительная или самотечная.

Технические характеристики

  1. Величина рабочего давления – 10 атмосфер.
  2. Теплоотдача – от 500 до 600 Вт/метр.
  3. Возможность использование теплоносителя в виде воды или пара.
  4. Соединение посредством сварки или при помощи резьбы.


Разновидности регистров отопления

Существует 3 вида рассматриваемых регистров:

  1. Секционные в виде буквы «П».
  2. Змеевиковые, форма которых S-образная.
  3. Смешанные.

На изготовление идут трубы из стали или нержавейки, диаметр которых составляет от 25 до 200 мм. Помещения на производстве, имеющие административное или хозяйственное назначение, отапливаются за счет применения труб диаметром от 25 до 100 мм. Что касается регистров большего диаметра, достигающего 200 мм, то они устанавливаются в цехах на производстве и на спортивных объектах, отличающихся масштабностью, например, это могут быть бассейны.

Применительно к частным домовладениям их установка существенно снижает эффективность отопления.

При сборке регистров может быть использовано практически любое количество секций, что обусловливается лишь площадью помещения и требуемой величиной теплоотдачи.

При соединении секционных регистров используют перемычки, имеющие меньший диаметр по сравнению с трубами, которые являются частью рассматриваемого вида приборов. Для расчета оптимального расстояния между трубами отопления используют формулу D+50 мм, где под D следует понимать диаметр трубы. Соблюдение рассчитываемого таким образом расстояния позволяет минимизировать инфракрасное облучение труб по отношению друг к другу, что обеспечивает увеличение теплоотдачи.

Соединение змеевиковых возможно за счет отводов, диаметр которых идентичен диаметру труб. Они устанавливаются с торцов подсоединяемого прибора. Из-за этого способа подсоединения возрастает стоимость подключения регистров, но не значительно. В данном случае рост затрат компенсируется увеличением эффективности работы, что обеспечивает большая площадь рабочей поверхности. Также змеевиковый регистр отличается таким положительным моментом, как меньшее гидравлическое сопротивление по сравнению с тем, которое присутствует у секционного варианта подобного прибора отопления. Это позволяет использовать циркуляционные насосы, отличающиеся меньшей мощностью и более низкой ценой.

Устанавливаемые на трубах торцевые заглушки отличаются вариативностью формы: плоские, круглые и эллиптические. Заглушки, имеющие эллиптическую форму, применяют в системах, где теплоноситель подается под высоким давлением. Также их используют для придания определенной привлекательности приборам отопления. Если существует потребность, то возможно оснащение верхнего сегмента регистра фитингом, предназначенным для установки клапана дегазации.

Вариативность исполнения регистров отопления на этом не заканчивается, например, существуют приборы данного типа, которые дополняются ТЭНом. В результате получается устройство, не требующее подключения к системе отопления, так как подогрев теплоносителя происходит за счет встроенного электроприбора в виде ТЭНа.

В процессе проектирования таких устройств определенным способом рассчитывается мощность ТЭНов, которая зависит от того, насколько велика площадь поверхности прибора. Если регистр будет перегреваться, то это приведет к излишней активности процесса расширения и теплоноситель вытечет через аварийный клапан. В противном случае, то есть при недостатке мощности, эффективность ТЭНа сведется к минимуму.

Автономный регистр должен оснащаться фитингом, устанавливаемым в верхнем сегменте этого прибора отопления. Он используется для заливки теплоносителя перед запуском в работу и для установки аварийного клапана, который может быть дополнен расширительным бачком, что связано с необходимостью компенсировать расширение теплоносителя.

Как рассчитать нужное количество секций регистра

Поперечное сечение труб регистра – это параметр, влияющий на эффективность обогрева того или иного помещения. Чем больше, тем выше результат обогрева. Преимущественно применяют змеевиковые и секционные регистры, состоящие из 2–4 секций. Это оптимальный размер, а само изделие имеет небольшой вес, что важно в плане монтажа.

Секции должны отстоять друг от друга на расстоянии 50 мм плюс диаметр трубы. Соблюдение такого правила исключает факт взаимного нагрева секций, увеличивая тем самым теплоотдачу.

Для расчета необходимого количества секций регистров достаточно обратиться к СНиП, где описаны соответствия 1 метра трубы того или иного диаметра обогреву конкретной площади:

  • 25 мм – 0,15 м 2 ;
  • 75 мм – 0,37 м 2 ;
  • 160 мм – 0,77 м 2 .

Приведенные соотношения верны лишь для секции на входе в регистр. В связи с остыванием теплоносителя по мере продвижения по прибору расчет последующих секций предполагает увеличение значения площади на 0,9.

Для облегчения понимания необходимого количества секций можно воспользоваться онлайн-калькуляторами, которых в интернете много. Но следует иметь в виду, что не все отличаются корректностью работы, поэтому сначала необходимо их протестировать по формуле, приведенной выше.

Q=P*D*L*K*Δt , где

Q – удельная тепловая мощность, Вт,
P – число π = 3,14,
D – диаметр трубы, м,
L – длина одной секции, м,
К – коэффициент теплопроводности металла 11,63 Вт/м²*С,
Δt – разница температур между теплоносителем и воздухом в помещении.

Это выражение в приведенном виде также верно только для первой секции регистра или первого витка змеевика. Для последующих участков его надо умножать на коэффициент 0,9.

Перед тем, как приступить к изготовлению регистров, стоит озаботиться приобретением соответствующих материалов. Вам понадобятся трубы того или иного диаметра и какой-то длины. Здесь не приводятся точные цифры, так как прибор рассматриваемого вида можно собрать из любых труб без акцентирования внимания на их диаметре и толщине. Более важно – обеспечить оптимальный теплообмен, что подразумевает проведение вычислений относительно требуемой площади поверхности регистра.

Для этого потребуется определить наружную площадь всей системы. Затем полученное значение умножается на 330 Вт. Использование этого метода основано на утверждении, что 1 м 2 отдает 330 Вт теплоты, если температура носителя составляет 60 °C, а воздуха внутри обогреваемого помещения – 18 °C.

Совет! Можно не заниматься ручными вычислениями, а воспользоваться простой программой в EXCEL и потом правильно сварить регистр по точным параметрам. В один клик скачать программу можно по ссылке: http://al-vo.ru/wp-content/uploads/2014/02/teplootdacha-registra-otopleniya.xls.

Для людей, владеющих сварочным делом, собрать конструкцию не составит труда. Надо будет заготовить трубы и нарезать их на секции, а также позаботиться о заглушках, для изготовления которых потребуется стальной лист. Сборка регистра не предполагает наличие жестко заданного порядка действий. По окончании сварочных работ необходимо убедиться в герметичности созданной конструкции. В остальном можно дать следующие советы:

  • следует подбирать трубы с оптимальной толщиной стенки, так как слишком тонкие достаточно быстро остывают, а толстые – долго прогреваются;
  • верхнюю секцию надо дополнять краном Маевского, с помощью которого обеспечивается спуск воздуха;
  • сборка регистра в виде змеевика предполагает использование трубогиба, если такой возможности нет, поворотные участки могут собираться из готовых колен;
  • вход теплоносителя необходимо оснащать краном, а выход – вентилем;
  • монтаж регистра должен производиться с небольшим уклоном в ту сторону, где находится подающий патрубок, что обеспечивает занимание краном Маевского наиболее высокой позиции.

Как улучшить теплоотдачу регистров

Эффективность регистров зависит от площади теплоотдающей поверхности, которая относительно мала у этих приборов. В связи с чем для улучшения теплоотдачи желательно увеличить упомянутую площадь, что можно достичь за счет приваривания металлических пластин. Такие элементы устанавливают вертикально, обеспечивая своеобразную ребристость труб.

Также доступно создание чего-то подобного конвекторному отоплению. Такое возможно, если наварить не металлические пластины, а профильные трубы, которые монтируются на переднюю часть прибора в вертикальном положении. В результате холодный воздух будет заходить снизу в эти трубы, нагреваться и выходить через их верхнюю часть.

Стоимость регистров из труб

Указать точную цену регистров из гладких труб практически невозможно, так как на ее формирование влияет много факторов. Например, здесь надо упомянуть индивидуальность исполнения, требуемые габариты, условия поставки и т. д.

Вывод

Гладкотрубные регистры до сих пор находят свое применение, которое в большей мере оправданно в условиях производства. Что касается частных домов, то не стоит использовать для их обогрева системы, собранные с помощью регистров данного вида. Это приведет к значительному росту объема нагреваемой воды, что увеличит расход энергоносителей, а это не выгодно.

Теплоотдача 1 м трубы выбранного диаметра q тр, Вт/м, находится по формуле:

q тр = q к + q л, (5.10)

где q к – конвективная теплоотдача, Вт/м;

q л – теплоотдача излучением, Вт/м.

Конвективная теплоотдача, q к, Вт/м, находится по уравнению:

q к = 4,1 ∙ (t ср – t в) 1,25 , (5.11)

где d н – наружный диаметр трубы, м;

t ср – средняя температура теплоносителя, °С:

t ср = 0,5 ∙ (t 1 + t 2), (5.12)

Теплоотдача излучением, q л, Вт/м, определяется по формуле:

q л = 17,8d н ∙ . (5.13)

Суммарная длина труб регистров l, м, определяется по формуле:

Количество регистров N выбирается из необходимости установки их у глухих наружных стен. Длина одной трубы регистра l 1 , м, определяется по формуле:

где m – число труб в одном регистре.

Пример расчета регистров для помещения 001 автостоянка:

1. Выбираем диаметр труб d у = 150 мм. Определим конвективную теплоотдачу:

q к = 4,1 ∙ 0,159 0,75 ∙ (80 – 5) 1,25 = 227,85 Вт/м.

2. Определим теплоотдачу излучением:

q л = 17,8 ∙ 0,159 ∙ = 270,4 Вт/м.

3. Найдем теплоотдачу 1 м трубы выбранного диаметра:

q тр = 227,85 + 270,4 = 498,25 Вт/м.

4. Суммарная длина труб регистров:

5. Принимаем N = 3 регистра, количество труб в регистре m = 4. Длина одной трубы регистра:

l 1 = = 2,5 м.

Расчет остальных регистров аналогичен и сведен в таблицу 5.3.

Таблица 5.3

Тепловой расчет регистров

№ помещения

6 Гидравлический расчет системы отопления

Целью гидравлического расчета является определение сопротивления системы отопления, подбор отдельных участков системы отопления таким образом, чтобы обеспечивался расчетный расход теплоносителя и уравновешивались потери давления, т.е. при установившемся режиме движения воды располагаемое давление полностью расходуется на преодоление сопротивления сети.

6.1 Гидравлический расчет системы отопления методом удельных потерь давления

Для гидравлического расчета выбирается главное циркуляционное кольцо, проходящее через наиболее нагруженный из удаленных стояков. Гидравлический расчет системы отопления производится методом удельных потерь давления на трение.

Расход теплоносителя в системе, ветви или стояке системы отопления G ст, кг/ч, определяется по формуле:

(6.1)

где 3,6 – переводной коэффициент, кДж/(Вт ч);

–коэффициент учета дополнительного теплового потока устанавливаемых отопительных приборов при округлении сверх расчетной величины 1,03;

–коэффициент учета дополнительных потерь теплоты отопительными приборами, расположенными у наружных стен 1,02;

с – удельная теплоемкость воды, равная 4,187 кДж/(кг∙С);

В двухтрубной системе отопления расчетное циркуляционное давление определяется по формуле:

Р р = 1,1 Р е, Па, (6.2)

где Р е – естественное циркуляционное давление, Па:

Р е = Р е. пр + Р е. тр; (6.3)

где Р е.пр – естественное циркуляционное давление, возникающее вследствие охлаждения теплоносителя в приборе, Па;

Р е.тр – естественное циркуляционное давление, возникающее вследствие охлаждения теплоносителя в трубах, Па;

Естественное циркуляционное давление, возникающее вследствие охлаждения теплоносителя в приборе, Па определяется по следующей формуле:

Р е. пр = ∙g∙h 1 ∙(t г - t о), (6.4)

где  – среднее приращение плотности при понижении температуры воды на 1 С, равное 0,64 кг/(м 3 С);

g – ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с 2 ;

h 1 – вертикальное расстояние между условными центрами охлаждения в ветви или отопительном приборе на нижнем этаже и нагревания в системе, м;

t г – температура воды в подающей магистрали, С;

t о – температура воды в обратной магистрали, С.

При выборе диаметра труб в циркуляционном кольце исходят из принятого расхода воды и среднего ориентировочного значения удельной линейной потери давления R ср, Па/м, определяемого по формуле:

R ср = , (6.5)

где l – общая длина последовательно соединенных участков, составляющих основное циркуляционное кольцо, м;

Считается, что потери давления на трение составляют 65% от Р р.

Предварительно вычисляют расход воды на каждом участке. Потери давления на трение ΔР тр, Па:

ΔР тр = R ф ∙l. (6.6)

Составляют перечень местных сопротивлений на участках, приведенный в таблице 6.1.

По известным скоростям движения теплоносителя и определяются потери давления в местных сопротивленияхZ, Па

Z = ∙ Σξ, (6.7)

где  - плотность воды, кг/м 3

 – скорость воды, м/с;

–сумма коэффициентов местного сопротивления.

Коэффициенты местных сопротивлений сведены в таблице 6.1.

Затем определяются общие потери давления на участке, Па:

(6.8)

Гидравлический расчет системы отопления приведен в таблицах 6.2, 6.3, 6.4. Расчетные схемы системы отопления приведены в рисунках 6.1, 6.2, 6.3.

Отопительные регистры – специальные приспособления, которые используются для увеличения эффективности теплообмена между средой в помещении и теплоносителем. Они устанавливаются в отопительных системах промышленных, производственных и складских помещений, а также жилых и офисных зданиях. Что это за приспособления, и каковы их преимущества, расскажем в материале ниже.

Разновидности отопительных регистров

По строению регистры отопления представляют собой стальные трубы, совмещенные с системой отопления патрубками меньшего диаметра. Различают 2 основных типа регистров отопления.

Секционные

Секционные стальные регистры отопления из гладких труб могут состоять как из одной, так и из нескольких отрезков, концы которых закрыты заглушками. Входящая труба с теплоносителем врезается в верхнюю часть секции. Перемещаясь из стороны в сторону, вода постепенно заполняет всю секцию.

Для изготовления данного вида теплообменника используются гладкие стальные трубы сечением 25-400 мм. Чаще всего применяют трубы 76, 89, 108 и 159 мм в диаметре. Врезку входных и выходных патрубков можно выполнять на резьбе, фланцевым соединением или сваркой.


Дополнительно оборудование оснащено штуцером с резьбой, в который подключается воздухоотводчик. Такие стальные регистры рассчитаны на максимальное давление теплоносителя в пределах 10 кгс/см 2 или 1 МПа.

Установленные по бокам трубы заглушки бывают плоские или в форме эллипса. Переходы между трубами стараются делать максимально близко к краям, чтобы увеличить теплоотдачу оборудования.

Змеевиковые

В отличие от секционного, змеевиковый теплообменник представляет собой одну длинную трубу, изогнутую в форме буквы S. В нем используются трубы аналогичного сечения, причем участков их сужения не наблюдается.

Благодаря особой форме конструкции увеличивается теплоотдача регистров отопления данного типа и снижается гидравлическое сопротивление теплоносителя.


В большинстве случаев регистры отопления изготавливаются из труб с гладкими стенками из высокоуглеродистой стали. Однако можно встретить и приборы из нержавеющей или низколегированной стали, а также чугунные.

Благодаря использованию регистров отопления, даже если они имеют компактный размер, можно добиться высокой эффективности обогрева. В связи с этим данные приборы активно применяются в промышленных и складских помещениях больших размеров.

Стоит отметить, что применение регистров особенно актуально в помещениях, к которым предъявляются повышенные требования санитарной и пожарной безопасности.

Расчет регистров отопления - как рассчитать правильно

Принимая решение об установке данного вида теплообменников в своей квартире, стоит определиться, как рассчитать регистры отопления.

Для этих целей используют следующую формулу:

Q = πd н Lk(t г - t o)×(1 - η из), в которой:

π = 3,14 – постоянная величина;

d н – внешнее сечение трубы, м;

L – длина отрезка, м;

t о – температура воздуха в здании, в котором будет монтироваться регистр;

t r – температура воды, циркулирующей в трубопроводе;

k – коэффициент теплопередачи, значение которого равно 11,63 Вт/м 2 ℃;

η из – коэффициент теплопередачи изоляции. Если прибор изолирован, значение η из =0,6-0,8. В приборах без изоляции такой коэффициент равен нулю.


Произведем расчет регистров отопления для трубы сечением 159 мм и длиной 5 м. Температура воды в контуре составляет 80 ℃, а температура воздуха в комнате – 23 ℃.

Q=3,14×0,159×5×11,63×(80-23)×(1-0)=1654,8 Вт.

Результат расчета регистров из гладких труб для отопления показал мощность теплообменника, в котором использована одна горизонтальная труба. Если он состоит из нескольких рядов, для каждого последующего уровня применяется понижающий коэффициент 0,9.

Чтобы не вникать в подробности, как рассчитать количество регистров отопления, можно воспользоваться онлайн калькуляторами, однако их результаты довольно часто остаются далекими от истины. В связи с этим желательно все-таки разобраться с формулой и выполнить расчет регистров отопления из труб, чтобы проверить, насколько правильный результат выдает калькулятор.

Во время установки отопительных регистров следует придерживаться требований ГОСТа. Поскольку соединение должно быть прочным и надежным, чтобы выдержать массу прибора находящимся внутри теплоносителем, потребуется сварочный аппарат.

Характеристики устройств

Отопительные регистры имеют несколько качеств, отличающих их от иных отопительных приборов:

  • Благодаря эффективному теплообмену с окружающим пространством небольшие по размеру приборы способны отапливать крупногабаритные помещения.
  • Изготовление теплообменника достаточно простое – необходим лишь сварочный аппарат и угловая шлифмашина с отрезным диском.
  • Можно использовать любые доступные материалы – трубы из чугуна, нержавейки или стали.
  • Приборы способны выдерживать высокое давление (10 кгс/м 2) и могут работать на любых теплоносителях – воде, масле, других жидкостях, пару.
  • Собрать прибор можно как уже по готовым чертежам, так и по самостоятельно составленным. Допускаются различные варианты конфигурации, заглушек, доборных элементов и отделочных материалов.
  • Конечная стоимость теплообменника из гладких труб получится ниже, чем у прочих приборов с аналогичным уровнем эффективности.

Стоит отметить, что чем больше совокупная площадь поверхности прибора, тем выше его теплоотдача. В свою очередь, площадь зависит от сечения трубы и длины секции.


Обратите внимание, что эффективность оборудования будет зависеть от количества уровней и отступа между ними, конфигурации прибора (S-образной или секционной), типа используемого материала, а также наличия изоляции и свойств теплоносителя.

В большинстве случаев регистры отопления обладают такими характеристиками:

  1. Для теплообменника использованы электросварные трубы из углеродистой стали.
  2. Соединение труб выполнено одним из способов – фланцевое, на внешней резьбе, и сварное.
  3. Максимальное значение давления – 10 кгс/м 2 .
  4. Сечение труб в секциях – 32-219 мм.
  5. Минимальный отступ между уровнями – от 50 мм.
  6. Сечение соединительных перемычек – от 32мм.

Отопительные регистры с нагревательным элементом

В тех случаях, когда в помещении невозможно проложить отопительные трубы, устанавливают особый вид регистров – с ТЭНом. Его мощность колеблется в пределах 1,6-6 кВт, а требуемое рабочее напряжение 220 В при частоте переменного тока 50 Гц.

Иногда в комплект с прибором входит циркуляционный насос, который обеспечивает эффективную теплоотдачу отопительного регистра благодаря усиленной циркуляции теплоносителя.


Если оборудование работает автономно, его заполняют антифризом. В таком режиме ТЭН способен поддерживать температуру поверхности в пределах 80 ℃.

В тех случаях, когда приборы встроены в общую отопительную систему, ТЭН включается в момент падения температуры теплоносителя, или же отключается, если необходимости в нем нет.

Достоинства оборудования

Основными достоинствами данной разновидности теплообменника можно считать:

  • удобство в эксплуатации;
  • легкость обслуживания (чистки);
  • наличие большой теплоотдающей площади при малых габаритах;
  • высокая пожаробезопасность;
  • экономный расход электроэнергии при наличии ТЭНа;
  • возможность использования в качестве полотенцесушителя;
  • широкая область применения – можно устанавливать на складах, в производственных цехах, торговых павильонах и офисных зданиях, а также в больницах и поликлиниках.

Выводы

Если вы решили оборудовать свой дом данным типом отопительных приборов, советуем тщательно разобраться в особенностях его работы, а также изучить тонкости создания и установки регистров. Дополнительная справочная литература очень вам в этом поможет.

Для подачи тепла в жилых и общественных помещениях устанавливают регистры отопления из гладких труб. Это приборы, которые предназначены для повышения степени эффективности обмена тепла между внешней средой и теплоносителем.

Регистры состоят из нескольких гладкостенных стальных труб, соединенных специальными патрубками меньшего диаметра. По своей форме они напоминают зигзаг или «заборчик». В связи с этим различают секционные, змеевиковые, регистры из гладких труб с колонками, регистры с ТЭНами.

Особенности теплообменников

Секционные регистры

Такие приборы состоят из одной или сразу нескольких труб, которые закрыты заглушками. Через патрубок горячая вода поступает в верхнюю трубу, после чего перетекает в следующую, расположенную на уровень ниже. По такому принципу вода распределяется по всем частям прибора.

Переход из одной секции в другую делается как можно ближе к краю, чтобы обеспечить достаточное поступление рабочей среды и высокую отдачу тепла.

Изготавливают такой теплообменник из стальных труб с диаметром от 25 до 400 мм. Широко используют регистры из гладких труб с диаметром 76 мм, 89 мм, 108 мм, 159 мм. Патрубки для входа и выхода делают резьбовыми, фланцевыми или же приваренными. Заглушки – плоскими или эллиптическими. В комплект к такому прибору входит штуцер с резьбой, к которому присоединяется воздухоотводчик. Теплообменник может выдержать рабочее давление в 10 кгс/см 2 или в 1Мпа.

Змеевиковые теплообменники

Такой тип теплообменника изготавливается из одной цельной трубы. Гладкотрубные регистры s-образной формы эффективны по своей теплоотдаче, поскольку тепло отдает вся поверхность трубы.

Змеевиковая форма обогревателя

Еще одно преимущество – подобная конфигурация не предусматривает наличия участков сужения труб. Эта особенность предотвращает повышение гидравлического сопротивления.

Традиционно регистры для отопления изготавливаются из гладкостенной стали, чаще углеродистой, хотя встречаются и самодельные чугунные модели, трубы из нержавейки или низколегированной стали.

Трубы для регистровых теплообменников

Компактность и высокая эффективность регистров позволяет широко использовать их в строительстве жилых, офисных помещений и тех объектов, которые характеризуются повышенными санитарными и пожарными нормами.

Регистры с нагревателем

Приборы с ТЭНом устанавливают в тех помещениях, где есть проблемы с прокладкой коммуникационных магистралей.

Мощность нагревательного элемента колеблется в пределах от 1.6 до 6 кВт при напряжении в 220 В. В рабочем состоянии ТЭН поддерживает температуру поверхности регистра в пределах 80˚С.

Для повышения эффективности теплообменных процессов прибор комплектуют циркуляционным насосом.

Работая как элемент центральной отопительной системы, нагреватель реагирует на понижение и повышение температуры. В соответствии с этим он либо компенсирует потери тепла, либо наоборот отключается.

У таких теплообменников много преимуществ:

  • пожаробезопасность;
  • легкодоступность во время чистки;
  • большая площадь теплоотдачи;
  • экономность;
  • многофункциональность.

Изготовление отопительных регистров

Предварительные расчеты

Чтобы сделать теплообменник своими руками, нужно выполнить расчет регистра из гладких труб.

  • Формула

За основу расчетов берут следующую формулу:

Q = Пи х dн х l х k х (tг - to)х(1 - ηиз),

в которой

число Пи – 3,14;

dн – наружный диаметр трубопровода (в метрах);

I – длина секции (в метрах);

k – коэффициент (равен11.63 Вт/м²*°С);

to – температура в помещении, предназначенном для установки прибора;

tr – температура рабочей среды в трубопроводе;

ηиз – коэффициент сохранения тепла изоляцией (если прибор не изолирован, данный коэффициент приравнивается нулю, если изоляция существует, ηиз = 0,6÷0,8).

Полученный результат покажет тепловую мощность для регистров из гладких труб, которая применяется к одной горизонтальной трубе. Если в приборе несколько рядов, на каждый дополнительный ряд используют понижающий коэффициент 0.9.

Если у вас возникают трудности с тем, как рассчитать регистр из гладких труб, найдите онлайн-калькуляторы. Как показала практика, такой способ решения проблемы не всегда точен, поэтому рекомендуют полученный результат перепроверять формулой и только после этого приступать к изготовлению прибора.

  • Стандарты

Монтаж регистров осуществляется по стандартам ГОСТ. Для фиксации понадобится сварочный аппарат, поскольку крепление должно выдержать вес рабочей среды и вес самого теплообменника.

Характеристики

Принцип работы регистров из гладких труб

Регистры из гладких труб имеют следующие технические характеристики:

  • не требуют применения высокопрофессионального оборудования (используют угловую шлифмашину, электросварку);
  • отапливают большие помещения, имея при этом всего лишь регистр из 2-х или 4-х гладких труб;
  • изготавливаются из доступного материала (нержавейка, сталь, чугун);
  • доступны для различных рабочих сред (работают не только на воде, но и на пару, масле и других жидкостях);
  • многовариантны по своей форме, использованию фурнитур, материалов покрытия, заглушек;
  • в изготовлении возможно использование чертежей повторного применения;
  • доступны по своей ценовой политике.

Регистр из гладких труб в жилом помещении

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

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

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

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

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

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

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

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

Виды по форме конструкции

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

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

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

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

Все виды отопительных регистров делятся на две группы:

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

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

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

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

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

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

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

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

Варианты по материалу изготовления

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

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

В заводских условиях регистры выпускают из:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Приборы со встроенным ТЭНом

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

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

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

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

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

Расчет конструкции обогревателя

По правилам, такой теплотехнический расчет следует делать с учетом:

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

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

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

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

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

Q= K* St*dt

буквенные обозначения:

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

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

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

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

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

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

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

Особенности выполнения монтажа

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

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

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

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

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

Выводы и полезное видео по теме

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

Технология изготовление регистра из профильной прямоугольной трубы:

Достоинства и расчет мощности отопительного регистра:

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