Мощность регистра от диаметра трубы

Опубликовано 28 Фев 2014Рубрика: Теплотехника | 86 комментариев

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 C  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 автоматическиопределяется по выбранному виду наружной поверхности

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

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

1. 11.Среднюю температуру стенок труб tст в °C вычисляем
2. в ячейке D14: =(D6+D7)/2 =72,5
3. tст=(tп+tо)/2
4. 12.Температурный напор dt в °C рассчитываем
5. в ячейке D15: =D14-D8 =54,5
6. dt=tст— tв
7. 13.Коэффициент объемного расширения воздуха β в 1/K определяем
8. в ячейке D16: =1/(D8+273) =0,003436
9. β=1/(tв+273)
10. 14.Кинематическую вязкость воздуха ν в м2/с вычисляем
11. в ячейке D17: =0,0000000001192*D8^2+0,000000086895*D8+0,000013306 =0,00001491
12. ν=0,0000000001192*tв2+0,000000086895*tв+0,000013306
13. 15.Критерий Прандтля Pr определяем
14. в ячейке D18: =0,00000073*D8^2-0,00028085*D8+0,70934 =0,7045
15. Pr=0,00000073*tв2-0,00028085*tв +0,70934
16. 16.Коэффициент теплопроводности воздуха λ рассчитываем
17. в ячейке D19: =-0,000000022042*D8^2+0,0000793717*D8+0,0243834 =0,02580
18. λ=-0,000000022042*tв2+0,0000793717*tв+0,0243834
19. 17.Площадь теплоотдающих поверхностей труб регистра A в м2 определяем
20. в ячейке D20: =ПИ()*D3/1000*D4*D5 =1,6965
21. A=π*(D/1000)*L*N
22. 18.Тепловой поток излучения с поверхностей труб регистра отопления Qи в Вт вычисляем
23. в ячейке D21: =D10*D13*D20*((D14+273)^4- (D8+273)^4)*0,93^(D5-1) =444
24. Qи=C0*ε*A*((tст+273)4— (tв+273)4)*0,93(N-1)
25. 19.Коэффициент теплоотдачи при излучении αи в Вт/(м2*К) рассчитываем
26. в ячейке D22: =D21/(D15*D20) =4,8
27. αи=Qи/(dt*A)
28. 20.Критерий Грасгофа Gr вычисляем
29. в ячейке D23: =D11*D16*(D3/1000)^3*D15/D17^2 =10410000
30. Gr=g*β*(D/1000)3*dt/ν2
31. 21.Критерий Нуссельта Nu находим
32. в ячейке D24: =0,5*(D23*D18)^0,25 =26,0194
33. Nu=0,5*(Gr*Pr)0,25
34. 22.Конвективную составляющую теплового потока Qк в Вт вычисляем
35. в ячейке D25: =D26*D20*D15 =462
36. Qк=αк*A*dt
37. 23.А коэффициент теплоотдачи при конвекции αк в Вт/(м2*К) определяем соответственно
38. в ячейке D26: =D24*D19/(D3/1000)*0,93^(D5-1) =5,0
39. αк=Nu*λ/(D/1000)*0,93(N-1)
40. 24.Полную мощность теплового потока регистра отопления Q в Вт и Ккал/час считаем соответственно
41. в ячейке D27: =D21+D25 =906
42. Q=Qи+Qк
43. и в ячейке D28: =D27*0,85985 =779
44. Q’=Q*0,85985
45. 25.Коэффициент теплоотдачи от поверхностей регистра отопления воздуху α в Вт/(м2*К) и Ккал/(час*м2*К) находим соответственно
46. в ячейке D29: =D22+D26 =9,8
47. α=αи+αк
48. и в ячейке D30: =D29*0,85985 =8,4
49. α’=α*0,85985

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

Расчеты многократно подтверждены практикой!

Калькуляторы расчета параметров регистра отопления — 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.

Цены на медные трубы

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

Перейти к расчётам

Калькулятор для подбора оптимальных параметров регистра отопления

Перейти к расчётам

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.

Калькуляторы расчета параметров регистра отопления — в помощь домашнему умельцу!

Мы сегодня не будем говорить о том, что такое регистры отопления и какие функции они выполняют. Мы сразу переходим к расчету регистров отопления. Как сделать регистр своими руками так, чтобы не пришлось переделывать? Во-первых, браться за дело прямыми руками.

О том, как варить трубы отопления уже рассказывали. А во-вторых, составить грамотный расчет, ведь даже успешно выполненный теплообменник, может оказаться непригодным. Например, не хватит тепловой мощности.

А теперь попробуем разобраться со всем этим, только уже с цифрами и на конкретных примерах.

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/см2 или 1 МПа.

  Почему давление воздуха в трубке равен атмосферному

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

Простые способы повышения теплоотдачи радиаторов

Улучшаем циркуляцию воздуха. Батареи передают тепло воздуху, который, нагреваясь, поднимается , а затем, охлаждаясь, опускается вниз.

Так происходит циркуляция воздуха, и в помещении становится тепло настолько, насколько это позволяет теплоотдача батареи и скорость воздушного потока. Поэтому для того, чтобы повысить температуру внутри помещения, прежде всего, нужно обеспечить хорошую циркуляцию воздуха.

Для этого следует по максимуму освободить пространство вокруг батареи: убрать защитный экран, поднять шторы, отодвинуть мебель и так далее.

Ускоряем циркуляцию воздуха с помощью вентилятора. Чем быстрее движется воздух, тем больше тепловой энергии он может забрать от батареи. В самые холодные дни можно включать вентилятор, направляя его в центр батареи для захвата как можно большей площади.

Для обеспечения автономности подобной системы и обеспечения бесшумности ее работы, можно разместить компьютерные вентиляторы. Они тихие, маломощные, а также при размещении непосредственно под батареей не нарушают естественное направление движения воздуха в помещении.

Вентиляторы позволят поднять температуру в помещении на 3-10 градусов, а их небольшой расход дает возможность без существенно ущерба для своего кошелька обдувать батарею круглую зиму. Посчитайте сами: мощность обычных вентиляторов – около 40 Ватт, компьютерных – не более 5.

Итого расход: 40 * 24 (часа) * 30 (дней) = 29 Киловатт = около 95 рублей в месяц. В случае компьютерных еще меньше – около 23 руб./мес. при подключении сразу 2-х.

Устанавливаем теплоотражающий экран. Тепло от батареи исходит во всех направлениях, и для того, чтобы не отапливать стены, но направить тепловую энергию в помещение, нужно установить теплоотражающий экран за батарею.

Для этих целей можно использовать фольгоизолон (вспененная основа с фольгой на одной стороне), приклеив его к очищенной стене за батареей любым подходящим средством (плиточный клей, универсальный клей 88, силикон и др.).

В идеале площадь теплоотражающего экрана должна быть больше площади батареи.

Если батарея у холодная нужно спустить воздух. Для этого нужно открутить обычный или кран «Маевского» у батареи.

Не будет лишним держать под клапаном емкость или полотенце, потому что, как только выйдет воздух, тонкой струйкой польется вода. Как только это произойдет, клапан можно закрыть. Процедуру следует повторить для каждой батареи в доме.

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 секций алюминиевых радиаторов на квадратный метр

Как правило, производителями заранее просчитаны нормы мощности батарей из алюминия, которые зависят от таких параметров, как высота потолков и площадь помещения. Так считается, что на то, чтобы нагреть 1 м2 комнаты с потолком до 3 м высоты потребует тепловая мощность в 100 Вт.

Эти цифры приблизительны, так как расчет алюминиевых радиаторов отопления по площади в данном случае не предусматривает возможных теплопотерь в помещении или более высокие или низкие потолки. Это общепринятые строительные нормы, которые указывают в техпаспорте своей продукции производители.

Кроме них:

Немалую важность играет параметр тепловой мощности одного ребра радиатора. Для алюминиевого обогревателя она составляет 180-190 Вт.

Температура носителя так же должна учитываться

Ее можно узнать в управляющем тепловом хозяйстве, если отопление централизованное, либо измерить самостоятельно в автономной системе. Для алюминиевых батарей показатель равен 100-130 градусам. Разделив температуру на тепловую мощность радиатора, получается, что для обогрева 1 м2 потребуется 0.55 секций.

В том случае, если высота потолков «переросла» классические стандарты, то необходимо применять специальный коэффициент: если потолок равен 3 м, то параметры умножаются на 1.05; при высоте 3.5 м он составляет 1.1; при показателе 4 м – это 1.15; высота стены 4.5 м – коэффициент равен 1.2.

• Можно воспользоваться таблицей, которую предоставляют производители к своей продукции.
• Сколько нужно секций алюминиевого радиатора?
• Расчет количества секций алюминиевого радиатора производится по форме, подходящей для обогревателей любого типа:
• Q = S х100 х k/P
• В данном случае:

• S – площадь помещения, где требуется установка батареи;
• k – коэффициент корректировки показателя 100 Вт/м2 в зависимости от высоты потолка;
• P – мощность одного элемента радиатора.

При расчете количества секций алюминиевых радиаторов отопления получается, что в помещении площадью 20 м2 при высоте потолка 2.7 м для алюминиевого радиатора с мощностью одной секции 0.138 кВт потребуется 14 секций.

Q = 20 х 100 / 0.138 = 14.49

1. В данном примере коэффициент не применяется, так как высота потолка менее 3 м
2. Но даже такой секций алюминиевых радиаторов отопления не будут верными, так как не взяты во внимание возможные теплопотери помещения. Следует учитывать, что в зависимости от того, сколько в комнате окон, является ли она угловой и есть ли в ней балкон: все это указывает на количество источников теплопотерь
3. Делая расчет алюминиевых радиаторов по площади помещения, следует в формуле учитывать процент потери тепла в зависимости от того, где они будут установлены:

• если они закреплены под подоконником, то потери составят до 4%;
• установка в нише моментально увеличивает этот показатель до 7%;
• если алюминиевый радиатор для красоты прикрыть с одной стороны экраном, то потери составят до 7-8%;
• закрытый экраном полностью, он будет терять до 25%, что делает его в принципе малорентабельным.

Это далеко не все показатели, которые следует учесть при установке алюминиевых батарей.

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 = πdнLk(tг — to)×(1 — ηиз), в которой:
• π = 3,14 – постоянная величина;
• dн – внешнее сечение трубы, м;
• L – длина отрезка, м;
• tо – температура воздуха в здании, в котором будет монтироваться регистр;
• tr – температура воды, циркулирующей в трубопроводе;
• k – коэффициент теплопередачи, значение которого равно 11,63 Вт/м2℃;

ηиз – коэффициент теплопередачи изоляции. Если прибор изолирован, значение ηиз=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.

Расчет мощности электрических тэн

Супер полотенцесушитель (тоже регистр)

Отдельно рассмотрим регистры со встроенными электрическими тэнами. Это может быть как дополнительным источником подогрева, так и основным.

В последнем случае теплообменник работает, только если есть электроэнергия.

Чтобы правильно определить параметры работы теплообменника, нужно помимо его тепловой мощности, рассчитать мощность нагревательного элемента. Ведь важно сколько киловатт в тэне или нет?

Такие электрические нагреватели вкручиваются в торце регистра. Их мощность может варьироваться от 0,8 до 2 кВт. Включение/выключение прибора контролируется термостатом, температура в теплообменнике регулируется вручную.

Получается, что можно выставить 50 градусов, которые всегда будут поддерживаться тэном. Только менее мощный будет работать чаще. Естественно, чем больше нагреватель работает, тем больше сокращается его ресурс службы.

Поэтому лучше, когда тэн работает не на пределе, а с небольшим запасом.

Наблюдения показали, что по итогу эксплуатации особой разницы в потреблении электроэнергии не наблюдается. Мощный тэн нагреет быстрее, потратив больше энергии, а менее мощный будет греть дольше, при этом потребление будет примерно таким же.

Автономность регистра от контура отопления требует внесения изменений в его контракцию:

• наличие расширительной емкости;
• соединительный патрубок сразу над тэном;
• соблюдение углов наклона.

Конструкция должна быть такой, чтобы вода в ней двигалась самотеком, и не образовывались воздушные карманы. Воздух должен беспрепятственно выходить через расширительный бачок (негерметичный), который находится в самой высокой точке. Чтобы теплая вода сразу поднималась вверх лучше над тэном врезать соединительный патрубок.

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/м2) 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.

  Компрессионные муфты для монтажа инженерных коммуникаций

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/м2.
4. Сечение труб в секциях – 32-219 мм.
5. Минимальный отступ между уровнями – от 50 мм.
6. Сечение соединительных перемычек – от 32мм.

Уменьшение теплоотдачи

В целях энергосбережения, становиться актуальным уменьшение теплоотдачи труб на тех участках коммуникаций, которые не используются по назначению, например при переходе из одного здания в другое или в неотапливаемом помещении.

Для этого есть множество вариантов использования теплоизоляционных материалов. Производители представляют на выбор достаточно широкий ассортимент, начиная от дешевых стекловолоконных и заканчивая более дорогими типа пенополистирола. Можно приобрести трубы с уже встроенными в нее утеплительными элементами.

Подведя итог, делаем выводы, что использование подобных расчетов помогает существенно сэкономить и избежать многих технических препятствий при проектировании систем водо- и теплообеспечения.

Вообще-то вы отчаянный человек, если решились на такое мероприятие. Теплоотдача трубы, конечно же, поддается расчетам и существует великое множество работ по теоретическому расчету теплоотдачи различных труб.

Начнем с того, что если вы затеяли проводить в доме отопление своими руками, то вы человек упорный и целеустремленный. Соответственно, уже составлен проект отопления, выбраны трубы: либо это металлопластиковые трубы отопления либо стальные трубы отопления. Радиаторы отопления тоже уже присмотрены в магазине.

Но, прежде чем всё это приобретать, то есть на проектном этапе, необходимо произвести условно-относительный расчет. Ведь теплоотдача труб отопления, просчитанная в проекте – это залог теплых зим для вашей семьи. Здесь ошибаться нельзя.

Методы расчета теплоотдачи труб отопления

Почему делается обычно упор на расчет теплоотдачи именно труб отопления. Дело в том, что для радиаторов отопления производственного изготовления все эти расчеты сделаны, и приводятся в инструкциях по применению изделий. Исходя из них, вы спокойно можете рассчитать необходимое количество радиаторов в зависимости от параметров вашего дома: объем, температура теплоносителя и т.д.

Таблицы.

Это квинтэссенция всех необходимых параметров, собранных в одном месте. В Сети сегодня размещено великое множество таблиц и справочников для онлайн расчета теплоотдачи труб. В них вы узнаете, какова теплоотдача стальной трубы или чугунной трубы, теплоотдача полимерной трубы или медной.

Все, что необходимо при пользовании этими таблицами – знать начальные параметры вашей трубы: материал, толщина стенок, внутренний диаметр и т.д. И, соответственно, внести в поиск запрос «Таблица коэффициентов теплообмена труб».

В этот же раздел по определению теплоотдачи труб, можно отнести и использование мануальных Справочников по теплообмену материалов. Хотя, их все труднее и труднее находить, вся информация перекочевала в Интернет.

Формулы.

Теплоотдача стальной трубы считается по формуле

Qтр=1.163*Sтр*k*(Tводы – Твоздуха)*(1-кпд изоляции трубы),Вт где Sтр – площадь поверхности трубы, а к – коэффициент теплопередачи от воды к воздуху.

1. Теплоотдача металлопластиковой трубы рассчитывается по другой формуле.
2. Где — температура на внутренней поверхности трубопровода, °С; t
3. c -температура на наружной поверхности трубопровода, °С;Q — тепловой поток, Вт;
4. l
5. t
6. t
7. d
8. d
9. —

— длина трубы, м; — температура теплоносителя, °С; вз — температура воздушной среды, °С; a н — коэффициент наружной теплоотдачи, Вт/м 2 · К; н — наружный диаметр трубы, мм; l — коэффициент теплопроводности, Вт/м К; в внутренний диаметр трубы, мм; a вн — коэффициент внутренней теплоотдачи, Вт/м 2 · К;

Регистры отопления: виды, характеристики, схема конструкции, изготовление своими руками

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

Секционный регистр отопления из стальных труб.

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

Виды регистров отопления

  Токопроводящий клей Контактол

Две основных формы, в которых выполняют отопительные регистры.

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

Секционные

На фото прибор, состоящий из четырех секций.

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

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

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

Заглушки могут быть плоскими или эллиптическими (последние — по отдельному заказу). Переход из одной секции в следующую делают как можно ближе к краю, так как от этого зависит количество передаваемого среде тепла (

Изготовление и монтаж

Изготовление регистров вполне возможно и своими руками. В этом случае необходимо произвести расчет оптимального движения теплоносителя и соответствующим образом смонтировать перемычки между трубами.

Подготовительный этап

Расчет необходимой мощности регистра, производится согласно константе – 1 погонный метр гладкой или профильной трубы диаметром сечения 60 мм обогреет 1м2 помещения при высоте потолка до 3 м. При этом обязательно нужно учитывать толщину стен, наличие окон и дверей и их количество, теплоизоляцию перекрытий. После расчета мощности выполняется чертеж изделия.

Учтите, что существенной экономии средств можно добиться только при самостоятельном изготовлении регистров отопления.

Оборудование из профтруб

На первом этапе профильную трубу нарезают на отрезки заданной длины. В полученных заготовках делают отметки для отверстий патрубков. После этого в горизонтально уложенные трубы ввариваются перемычки, торцы закрываются заглушками.

К верхней и нижней секции приваривают патрубки для подачи и возврата теплоносителя. С другой стороны верхней трубы приваривают патрубок с резьбой для подключения воздухоотводного крана.

Изделия из круглых труб

Технические и эксплуатационные характеристики устройств из гладких труб довольно посредственны по сравнению с традиционными радиаторами, которые имеют излучающий экран. Чтобы увеличить показатели теплоотдачи на трубы своими руками наваривают стальные пластины, увеличивающие площадь теплового излучения.

  Как правильно сушить доски?

Производство отопительных регистров

• Пять основных типов конфигураций теплообменников.
• Если вы хотите изготовить такой теплообменник своими руками, вам понадобится произвести расчет регистра отопления. Для этого удобнее всего воспользоваться такой формулой:
• Q = Пихdнхlхkх(tг — to)х(1 — ηиз), где:

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

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

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

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

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

Монтаж регистров отопления следует производить в соответствии с ГОСТ. Для работы понадобится сварка, так как крепление должно быть жестким и выдерживать значительный вес прибора и воды (узнайте также об особенностях установки радиаторов отопления).

Как сделать регистр своими руками

Чтобы сделать самодельный регистр отопления из труб, понадобится 3 профильных трубы прямоугольного сечения 60х80 мм и толщиной стенок 3 мм, а также 4 круглых трубы диаметром 25 мм, заглушки из листового материала с толщиной стенок 3 мм.

• По торцам труб отмеряют и вырезают отверстия под перемычки. Центральную трубу прорезают с 2-х сторон.
• Раскладывают профильные трубы горизонтально, прокладывают между ними перемычки строго по отверстиям, затем приваривают их.
• Теперь изделие устанавливают вертикально.
• Сварные швы создают герметичность при давлении до 13 атм.

Видео: порядок монтажа регистра

Особенности и характеристики

Встречаются и такие конфигурации (змеевик сферический в вакууме).

Регистры отличаются некоторыми уникальными свойствами:

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

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

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

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

Чаще всего используют приборы с такими характеристиками:

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

Выбираем материал изготовления для регистров

Следующим параметром, который обязательно учитывается при выборе регистра является материал его изготовления.

  Изготовление изделий из искусственного камня

1. Можно редко встретить регистры отопления из профильной трубы – чаще всего для этого применяются стальные изделия круглого сечения.
2. В настоящее время для производства регистров используют несколько материалов – металл, алюминий или биметаллические трубы.

3. Разница между ним заключается в расчетной теплоотдаче и сроке эксплуатации:

• Стальные регистры отопления из профильной трубы или круглого сечения. Характеризуются простотой изготовления и небольшой стоимостью. Недостаток – ржавление поверхности. При выборе особое внимание нужно обратить на качество сварных швов;
• Алюминиевые. Встречаются крайне редко, так как для сварки алюминиевых отопительных регистров необходимо специально оборудование. Но зато они обладают лучшими показателями теплопроводности. Фактически отсутствуют потери тепла;
• Биметаллические. Они делаются из специального типа отопительных труб. У них есть сердечник, изготовленный из стали. Для увеличения площади обогрева конструкция имеет медные или алюминиевые пластинчатые теплообменники. Для всех биметаллических регистров отопления свойственен небольшой диаметр труб – до 50 мм. Поэтому их чаще используют для организации теплоснабжения в жилых домах и небольших производственных и торговых помещениях.

Регистры с нагревателем

Секционный теплообменник с нагревательным элементом.

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

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

• Также возможна комплектация с циркуляционным насосом для более эффективного теплообмена за счет лучшей циркуляции теплоносителя.
• При работе в автономном режиме прибор заполняют антифризом, при этом ТЭН поддерживает температуру поверхности, равную 80° С.
• При работе в составе центральной или общей системы отопления дома нагреватель компенсирует падение температуры теплоносителя в системе, либо отключается.

Монтаж регистров в систему отопления

Правильная установка регистров отопления может быть осуществлена двумя способами – на резьбовых соединениях или с помощью сварочного аппарата. Все зависит от общей массы конструкции, ее габаритов и параметров системы теплоснабжения.

В целом специалисты рекомендуют руководствоваться теми же правилами, что и при установке радиаторов. Разница заключается только в размерах конструкции.

Если необходимо выполнить подключение регистра отопления к гравитационной системе – обязательно соблюдается требуемый показатель уклона. Прибор теплоснабжения должен быть наклонен в сторону движения теплоносителя.

Для систем с естественной циркуляцией таких требований не существует.

Для правильной установки отопительных регистров необходимо руководствоваться следующими правилами:

• Соблюдение минимальных расстояний от стены и оконных конструкций. Оно должно составлять не менее 20 см. Это необходимо для проведения технических или ремонтных мероприятий;
• Для резьбового подключения отопительного регистра применяются только паранитовые подкладки или сантехнический лен;
• Все отопительные регистры из профильных или стальных труб в обязательном порядке красятся. Это необходимо для предотвращения появления ржавчины на их поверхности.

Несмотря на то что показатель теплоотдачи отопительного регистра при этом снизится – срок безремонтной службы конструкции значительно возрастет.

Монтаж рекомендуется проводить не в отопительный сезон. После пробного запуска отопительной системы можно сравнить расчетную мощность регистра с фактической и в случае надобности внести оперативные изменения в конструкцию.

Преимущества

Регистр можно встретить практически в каждой ванной.

Для этого типа теплообменников характерны такие преимущества:

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

Способы монтажа: сварка или резьба?

Самой большой проблемой при проведении монтажных работ по сборке и установке регистров отопления являются сварочные работы.

Отопительные приборы собирают из отдельных деталей вне помещения, а потом уже из подготовленных заготовок производят монтаж системы отопления с помощью газосварки.

Сварные швы можно заменить резьбовыми соединениями, которые по прочности и долговечности уступают им, но при соблюдении технологии проведения работ и использовании современных материалов могут обеспечить продолжительную эксплуатацию отопительного оборудования.

Регистр отопления в гараже или на складе является самостоятельным прибором, позволяющим обогреть помещение технического назначения с помощью электричества

Подключение отопления

Самодельные регистры для отопления устанавливают с применением сварки или резьбы. Способ установки зависит от размеров прибора и параметров системы отопления. При этом соблюдают следующие требования:

• расстояние до стены — не менее 20 см, чтобы можно было производить ремонт;
• при резьбовом подключении для обеспечения герметичности используется сантехнический лен или паронитовые прокладки;
• чтобы предотвратить появление ржавчины, стальные изделия окрашиваются.

Монтаж производят после отключения отопления. После запуска расчетные параметры прибора сравнивают с реальными и при необходимости корректируют конструкцию. Чтобы увеличить срок службы прибора и избежать поломок, нужно регулярно проводить следующие действия по поддержанию его в исправном состоянии:

1. Составить график, в соответствии с которым производить осмотр системы и анализировать температуру.
2. Регулярно очищать внутреннюю часть секции от накипи. Чистку производят гидродинамическим способом.
3. Перед запуском отопления прибор нужно осмотреть на предмет повреждений, проверить сварку и резьбу. При необходимости заменить прокладки и сделать сварные швы.

Регистры отопления — идеальный вариант теплоснабжения помещений большого размера. И большим плюсом является то, что их можно изготовить самостоятельно.