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.

Абсолютно в любой части нашей стране нужно в холодное время года отапливать дом. Любой здравомыслящий человек может разобраться: что сделать, чтобы улучшить систему квартиры. Трудно вообразить жизнь проживающего в России без отопительного комплекса коттеджа. Все знают, что источники тепла перманентно дорожают. На сайте сайт представлено множество комплексов отопления квартиры , которые используют исключительно различные способы извлечения тепла. Каждую систему получения тепла рекомендуется монтировать гибридно или самостоятельно.

Регистром называют трубу достаточно большого диаметра, протянутую вдоль стен отапливаемой комнаты.

Это один из основных элементов отопительной системы. Труба может быть не одна. Если количество труб составляет от 2 до 5, то они соединяются параллельно в батареи с помощью сварки. Регистры для системы отопления обычно изготавливаются из труб диаметром от 25 мм и выше. Такая конструкция очень надежна: при качественно проведенных сварочных работах может без ремонта прослужить до 30 лет, способна обогреть помещения большой площади. Недостатками являются: непрезентабельный внешний вид, низкая теплоотдача, сложность монтажа из-за использования сварки, высокая стоимость материалов.

Регистры отопления бывают змеевиковые и секционные. Змеевиковые состоят из одной трубы, секционные — из нескольких. Расстояние между отдельными секциями должно превышать диаметр труб на 50 мм.

Эти устройства довольно эффективны, не уступают по степени теплопередачи обычному конвектору. Поверхность их легко чистить.

В последние годы подобные регистры являются основой отопительной системы на различных предприятиях. Они просты в монтаже, очень надежны и долговечны, обладают высокой теплоотдачей. При необходимости из нескольких труб сваривается единая система обогрева. Соединение отдельных труб в систему лучше выполнять металлопластиковыми трубами диаметром от 25 до 32 мм.

Отопительные регистры применяются для отопления жилых, складских и производственных помещений . Чаще всего они устанавливаются в местах с высокими требованиями к санитарной и противопожарной безопасности.

Применяются регистры отопления для обогрева квартир и отдельных помещений. В частных домах они используются реже, так как появилось много альтернативных приборов отопления, которые лучше вписываются в интерьер.

Расчет регистров

При известной площади помещения, диаметре и длине труб можно рассчитать количество регистров для обеспечения комфортной температуры. При высоте помещения 3 м каждый погонный м трубы способен обогреть площадь:

Внешний диаметр трубы (мм) Площадь обогрева (м²)

• 25 — 0,5;
• 32 — 0,56;
• 40 — 0,69;
• 57 — 0,94;
• 76 — 1,19;
• 89 — 1,37;
• 110 — 1,66;
• 133 — 2;
• 159 — 2,43.

Схема монтажа водяного отопления с электроподогревом.

Чтобы согреть 1 м² площади комнаты, нужно:

• 2 м трубы, имеющей диаметр 1/2 дюйма;
• 1,5 м трубы, имеющей диаметр ¾ дюйма;
• 1 м трубы, имеющей диаметр 1 дюйм.

Эти данные помогут в решении вопроса о том, какие трубы лучше выбрать в той или иной ситуации для изготовления регистров.

После выполнения расчетов может оказаться, что для обогрева достаточно одного полотенцесушителя в ванной комнате и магистральной трубы большого диаметра в другом помещении.

Разновидности регистров

Проблема замены радиаторов системы отопления возникает перед многими владельцами квартир и частных домов. Хочется соблюсти дизайн помещения, сэкономить средства, обеспечить тепло и комфорт. Для достижения этих целей следует выбирать надежные, безопасные и долговечные радиаторы. Вопрос стоимости тоже нельзя отбросить в сторону.

Системы отопления, в том числе радиаторы и регистры, бывают отечественные и импортные, стационарные и переносные. Они могут быть изготовлены из разных материалов. Регистры бывают алюминиевые, чугунные, биметаллические. Все они имеют свои достоинства, но и недостатков тоже хватает у каждого.

Биметаллические радиаторы изготавливаются из 2-х разных металлов. Внутри находятся медные или стальные трубы. Снаружи они закрыты алюминиевым корпусом, поэтому и похожи на алюминиевые. Их легко перепутать. Со стороны все это смотрится единой монолитной конструкцией. Плюс — высокая теплопередача. Алюминиевые покрытия могут быть с разнообразными орнаментами. Минус — высокая цена.

1. Алюминиевые радиаторы очень похожи внешне на биметаллические. Стоят они дешевле, но не предназначены для установки в системе центрального отопления. Их предназначение — обогрев частного дома. Причина: алюминий имеет непосредственный вредоносный для него контакт с химическими включениями в воде центрального отопления . Алюминиевые радиаторы снаружи могут украшаться литыми изящными узорами. Плюсы: цена несколько ниже биметаллических и чугунных радиаторов. Недостатки: предрасположенность к коррозии, некоторые ограничения в применении.
2. Панельные радиаторы — сравнительно новые отопительные приборы . Очень популярны в США, в ряде европейских стран. Отличаются большой площадью теплопередачи, высокой степенью надежности.

Переносные регистры

Схемы трубчатых радиаторов.

Для отопления не очень больших помещений иногда используют регистры, называемые в народе самоварами. Работают они автономно за счет установленных в них ТЭНов. Предназначены такие регистры для временного нагрева и поддержания температуры в помещении гаража, предбанника, другой хозяйственной постройки. Заполняются они трансформаторным маслом, ТОСОЛом и другими незамерзающими жидкостями . Такая система может быть стационарной и переносной.

Отопительный регистр мобильного типа — это стальная конструкция из гладкостенной трубы. Диаметр трубы обычно составляет 80-120 мм. Количество секций — 2-5. Конструкция включает в себя встроенный ТЭН мощностью 1,2-3 кВт. С лучшей стороны зарекомендовали себя нагревательные элементы производства Италии, Польши, Германии и Австрии.

Регистры серии РО — автономные отопительные приборы. Они заполняются водой или антифризом. ТЭН, оснащенный терморегулятором и термостатом, нагревает жидкость до температуры около 80°С. Такой нагревательный прибор легко переносится на другое место и автоматически поддерживает заданную температуру. Он пожаробезопасен. На трубах разрешается сушить одежду, различные материалы. Отлично работает в складах, офисах, ангарах, гаражах и так далее.

Наиболее распространенные модели переносных регистров выполнены из трех секций труб диаметром 108 мм. Некоторые их характеристики:

1. Модель РО 2000/2. Объем 50 л. Площадь отопления 50-60 м². Мощность ТЭНа 2 кВт.
2. Модель РО 1500/1,5. Объем 40 л. Площадь отопления 40 м². Мощность ТЭНа 1,5 кВт.
3. Модель РО 1000/1.2. Объем 30 л. Площадь отопления 25-30 м². Мощность ТЭНа 1,2 кВт.

В области создания систем отопления и регистров для них продолжаются разработки новых моделей. Какие из них выбрать для своей квартиры, дома или офиса — решать владельцам помещения.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Теплоотдача регистров отопления из гладких труб. Расчет в Excel.

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

Включаем компьютер, MS Office и начинаем расчет в Excel.

Исходные данные:

Исходных данных не много, они понятны и просты.

1. Диаметр труб D в мм заносим

в ячейку D3: 108,0

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

в ячейку D4: 1,250

3. Количество труб в регистре N в штуках пишем

в ячейку D5: 4

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

в ячейку D6: 85

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

в ячейку D7: 60

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

в ячейку D8: 18

7. Вид наружной поверхности труб выбираем из выпадающего списка

в объединенных ячейках C9D9E9: «При теоретическом расчете»

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

в ячейку D10: 0,00000005669

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

в ячейку D11: 9,80665

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

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

Результаты расчетов:

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

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

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

в ячейке D14: =(D6+D7)/2 =72,5

t ст =(t п + t о )/2

12. Температурный напор d t в °C рассчитываем

в ячейке D15: =D14-D8 =54,5

dt = t ст — t в

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

в ячейке D16: =1/(D8+273) =0,003436

β =1/(t в + 273)

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

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

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

15. Критерий Прандтля Pr определяем

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

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

16 . Коэффициент теплопроводности воздуха λ рассчитываем

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

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

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

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

A = π *(D /1000)* L * N

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

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

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

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

в ячейке D22: =D21/(D15*D20) =4,8

α и = Q и /(dt * A )

20. Критерий Грасгофа Gr вычисляем

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

Gr = g * β *(D /1000) 3 * dt /ν 2

21. Критерий Нуссельта Nu находим

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

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

22. Конвективную составляющую теплового потока Q к в Вт вычисляем

в ячейке D25: =D26*D20*D15 =462

Q к = α к * A * dt

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

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

α к = Nu * λ /(D /1000) *0,93 ( N -1)

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

в ячейке D27: =D21+D25 =906

Q = Q и + Q к

и в ячейке D28: =D27*0,85985 =779

Q ’ = Q *0,85985

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

в ячейке D29: =D22+D26 =9,8

α = α и + α к

и в ячейке D30: =D29*0,85985 =8,4

α ’ = α *0,85985

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

Расчеты многократно подтверждены практикой!

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

Замечания.

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

k =1/(1/ α 1 + s ст / λ ст + 1/ α )

Но так как:

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

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

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

1/ α 1 ≈0

s ст / λ ст ≈0

И следовательно:

k ≈ α

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Регистры отопления делят на следующие виды:

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

Преимущества стальных регистров отопления и их недостатки

Стальное отопление обладает целым рядом достоинств:

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

Минусы тоже имеются. К ним относится:

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

Алгоритм, который используют при создании

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

Регистры из стали с ребрами

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

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

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

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

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

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

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

Монтаж стальных регистров

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

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

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

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

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

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

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

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

Демонтаж регистров

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

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

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

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

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

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

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

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

Для 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