Отопительный регистр из гладких труб. Расчет отопления регистров Как рассчитать мощность регистра из труб

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!

В последнее время для обогрева промышленных, складских и жилых помещений все чаще применяют специальные регистры отопления (РО) – отопительные приборы, которые состоят из длинных гладкостенных труб, расположенных по всему периметру помещения. Как правило, трубы размещают параллельно полу и между собой соединяют перемычками из труб меньшего диаметра, которые тоже заполняют теплоносителем. Самым простым примером отопительного регистра может служить полотенцесушитель в ванной комнате.

Виды и технические характеристики отопительных регистров

Существует несколько разновидностей данных приборов. Отопительные регистры классифицируют по материалу, форме исполнения и способу установки. Рассмотрим подробнее каждую группу этих устройств.

Принцип работы прибора

По материалу труб

• Стальные регистры отопления

Самым популярным видом являются приборы, изготовленный из стали. Стоит сказать, что сталь – довольно прочный материал. Он прекрасно сваривается, при этом обладает довольно неплохой теплопроводностью.

Секционный РО из стальных труб

• Алюминиевые устройства

Приборы из алюминия несколько уступают по популярности стальным. Тем не менее они обладают и некоторыми преимуществами: мало весят, привлекательно выглядят, более устойчивы к коррозии, и хорошо отдают тепло. Единственным и главным недостатком отопительных приборов из алюминиевых труб является их цена.

• Чугунные регистры

Наименее популярны в настоящее время регистры из чугунных труб. Несмотря на дешевизну, этот материал довольно хрупок и боится механических повреждений. К тому же он плохо сваривается, что существенно затрудняет монтаж.

По форме исполнения

РО могут быть выполнены в двух основных формах:

Секционные – изготавливают такие теплообменники из одной или нескольких гладкостенных труб диаметром от 25 до 400 мм, которые закрывают заглушками и соединяют друг с другом патрубками. Теплоноситель поступает в верхнюю секцию через патрубок, а на противоположном конце перетекает в следующую секцию т.д.

S-образные (змеевиковые) – трубы соединяют дугами, т.е. получается одна сплошная труба. Такая форма позволяет задействовать всю поверхность прибора, что ведет к увеличению эффективной площади теплообменника.

Секционный и змеевиковый РО

По способу установки

Также отопительные регистры делят на стационарные и переносные. Мобильные или переносные приборы данного типа чаще всего используют в помещениях, где необходимо временно поддерживать заданную температуру до монтажа основной системы обогрева. Например, при строительстве нового здания, или в гараже при проведении ремонтных работ. В качестве теплоносителя в таких системах используют синтетическое масло или антифризы, а энергия тепла генерируется электрическими ТЭНами.

Преимущества и недостатки РО

Секционный регистр, состоящий из двух секций

Среди достоинств данных устройств можно выделить следующие:

1. Высокая надежность и долговечность. Такие отопительные приборы не требует к себе особого внимания в процессе эксплуатации и при этом служат довольно долго. Стальным трубам не потребуется ремонт как минимум 25 лет. Если сварочные работы выполнены качественно, такое устройство может работать даже в условиях высокого давления, что идеально подходит для помещений с централизованным отоплением.
2. Низкое сопротивление движению теплоносителю за счет большого диаметра труб.
3. Быстро и равномерно прогревают большие площади.
4. Отопительные приборы могут быть изготовлены по индивидуальным чертежам застройщика.

Из недостатков стоит отметить:

1. Громоздкость и специфический внешний вид. Установленные по всему периметру помещения трубы большого диаметра «крадут» полезную площадь и не слишком радуют глаз, хотя при правильном подходе можно оригинально вписать их в концепцию дизайна комнаты, сделав РО интересным дополнением или даже изюминкой интерьера.
2. Сложность в монтаже. Если систему отопления на основе радиаторов и пластиковых трубопроводов при желании можно смонтировать самостоятельно, то монтаж отопительных регистров должен осуществляться только специалистами сварщиками.

Расчет необходимого количества регистров

Для правильного расчета нужно взять во внимание следующие параметры:

• площадь помещения;
• теплоотдача одного квадратного метра поверхности материала, из которых изготавливаются регистры.
• диаметр труб, которые будут применяться для изготовления отопительных приборов.

Примерный расчет регистров отопления в зависимости от их диаметра указан в таблице ниже.

Данные в таблице указаны при высоте потолка в помещении не более 3 метров. То есть чтобы обогреть гараж площадью 60 метров, необходимо 64 метра трубы диаметром 57 мм или 30 метров трубы диаметром 133 мм. После расчетов нужно сделать чертежи. Кроме того, следует продумать все нюансы расположения РО в помещении.

Подведем итоги. РО вполне могут конкурировать с другими типами отопительных приборов. Подбирать оптимальную конфигурацию оборудованиянеобходимо в каждом конкретном случае индивидуально, учитывая особенности помещения и пожелания владельца дома. Изготовление регистров отопления и их монтаж лучше доверить профессионалам.

Видео: самодельная батарея (регистр)

Один из наиболее важных вопросов создания комфортных условий проживания в доме или квартире – это надежная , правильно рассчитанная и смонтированная, хорошо сбалансированная система отопления. Именно поэтому создание такой системы – главнейшая задача при организации строительства собственного дома или при проведении капитального ремонта в квартире многоэтажки.

Несмотря на современное разнообразие систем отопления различных типов, лидером по по пулярности все же остается проверенная схема: контуры труб с циркулирующим по ним теплоносителем, и приборы теплообмена – радиаторы, установленные в помещениях. Казалось бы – все просто , батареи стоят под окнами и обеспечивают т ребуемый нагрев… Однако, необходимо знать, что теплоотдача от радиаторов должна соответствовать и площади помещения, и целому ряду других специфических критериев. Теплотехнические расчеты , основанные на требованиях СНиП – достаточно сложная процедура, выполняемая специалистами. Тем не менее , можно выполнить ее и своими силами, естественно, с допустимым упрощением. В настоящей публикации будет рассказано, как самостоятельно провести расчет батарей отопления на площадь обогреваемого помещения с учетом различных нюансов.

Но, для начала, нужно хотя бы бегло ознакомиться с существующими радиаторами отопления – от их параметров во многом будут зависеть и результаты проводимых расчетов .

Кратко о существующих типах радиаторов отопления

• Стальные радиаторы панельной или трубчатой конструкции.
• Чугунные батареи.
• Алюминиевые радиаторы нескольких модификаций.
• Биметаллические радиаторы.

Стальные радиаторы

Этот тип радиаторов не снискал себе особой популярности, несмотря на то, что некоторым моделям придается весьма элегантное дизайнерское оформление. Проблема в том, что недостатки таких приборов теплообмена существенно превышают их достоинства – невысокую цену¸ относительно небольшую массу и простоту монтажа.

Тонкие стальные стенки таких радиаторов недостаточно теплоёмки – быстро нагреваются, но и столь же стремительно остывают. Могут возникнуть проблемы и при гидравлических ударах – сварные соединения листов иногда дают при этом течь . Кроме того, недорогие модели, не имеющие специального покрытия, подвержены коррозии, и срок службы таких батарей невелик – обычно производители дают им довольно небольшую по длительности эксплуатации гарантию.

В подавляющем большинстве случаев стальные радиаторы представляют собой цельную конструкцию, и варьировать теплоотдачу изменением числа секций не позволяют. Они имеют паспортную тепловую мощность, которую сразу же нужно выбирать, исходя из площади и особенностей помещения, где они планируются к установке. Исключение – некоторые трубчатые радиаторы имеют возможность изменения количества секций, но это обычно делается под заказ, при изготовлении, а не в домашних условиях.

Чугунные радиаторы

Представители этого типа батарей наверняка знакомы каждому еще с раннего детства – именно такие гармошки устанавливались ранее буквально повсеместно .

Возможно, такие батареи МС -140— 500 и не отличались особым изяществом, но зато верно служили не одному поколению жильцов. Каждая секция подобного радиатора обеспечивала теплоотдачу в 160 Вт. Радиатор сборный, и количество секций, в принципе, ничем не ограничивалось.

В настоящее время в продаже немало современных чугунных радиаторов. Их уже отличает более элегантный внешний вид, ровные гладкие наружные поверхности, которые облегчают уборку. Выпускаются и эксклюзивные варианты, с интересным рельефным рисунком чугунного литься.

При всем этом, такие модели в полной мере сохраняют основные достоинства чугунных батарей:

• Высокая теплоемкость чугуна и массивность батарей способствуют длительному сохранению и высокой отдаче тепла.
• Чугунные батареи, при правильной сборке и качественном уплотнении соединений, не боятся гидроударов, перепадов температур.
• Толстые чугунные стенки мало восприимчивы к коррозии и к абразивному износу.Может использоваться практически любой теплоноситель, так что такие батареи одинаково хороши и для автономной, и для центральной систем отопления.

Если не принимать в расчёт внешние данные старых чугунных батарей, то из недостатков можно отметить хрупкость металла (недопустимы акцентированные удары), относительную сложность монтажа, связанную в больше мере с массивностью. Кроме того, далеко не любые стеновые перегородки смогут выдержать вес таких радиаторов.

Алюминиевые радиаторы

Алюминиевые радиаторы, появившись сравнительно недавно, очень быстро завоевали популярность. Они относительно недороги, имеют современный, достаточно элегантный внешний вид, обладают отменной теплоотдачей.

Качественные алюминиевые батареи способны выдерживать давление в 15 и более атмосфер, высокую температуру теплоносителя – порядка 100 градусов. При этом тепловая отдача от одной секции у некоторых моделей достигает порой 200 Вт. Но при этом они небольшой массой (вес секции – обычно до 2 кг) и не требуют большого объема теплоносителя (емкость – не более 500 мл).

Алюминиевые радиаторы представлены в продаже как наборными батареями, с возможностью изменения количества секций, так и цельными изделиями, рассчитанными на определенную мощность.

Недостатки алюминиевых радиаторов:

• Некоторые типы весьма подвержены кислородной коррозии алюминия, с высоким риском газообразования при этом. Это предъявляет особы требования к качеству теплоносителя, поэтому такие батареи обычно устанавливают в автономных системах отопления.
• Некоторые алюминиевые радиаторы неразборной конструкции, секции которых изготавливаются по технологии экструзии, могут при определенных неблагоприятных условиях дать течь на соединениях. При этом провести ремонт – попросту невозможно, и придется менять всю батарею в целом.

Изо всех алюминиевых батарей самые качественные – изготовленные с применением анодного оксидирования металла. Этим изделиям практически не страшна кислородная коррозия.

Внешне все алюминиевые радиаторы примерно похожи, поэтому необходимо очень внимательно читать техническую документацию, делая выбор.

Биметаллические радиаторы отопления

Подобные радиаторы по своей надежности оспаривают первенство с чугунными, а по тепловой отдаче – с алюминиевыми. Причина тому заключается в их особой конструкции.

Каждая из секций состоит из двух, верхнего и нижнего, стальных горизонтальных коллекторов (поз. 1), соединенных таким же стальным вертикальным каналом (поз.2). Соединение в единую батарею производится высококачественными резьбовыми муфтами (поз. 3). Высокая теплоотдача обеспечивается наружной алюминиевой оболочкой.

Стальные внутренние трубы выполнены из металла, которые не подвержен коррозии или имеет защитное полимерное покрытие. Ну а алюминиевый теплообменник ни при каких обстоятельствах не контактирует с теплоносителем, и коррозия ему абсолютно не страшна.

Таким образом, получается сочетание высокой прочности и износоустойчивости с отличными теплотехническими показателями.

Цены на популярные радиаторы отопления

Такие батареи не боятся даже очень больших скачков давления, высоких температур. Они, по сути, универсальны, и подходят для любых систем отопления, правда, наилучшие эксплуатационные характеристики они все же показывают в условиях высокого давления центральной системы – для контуров с естественной циркуляцией они малопригодны.

Пожалуй, единственных их недостаток – высокая цена по сравнению с любыми другими радиаторами.

Для удобства восприятия размещена таблица, в которой приведены сравнительные характеристики радиаторов. Условные обозначения в ней:

• ТС – трубчатые стальные;
• Чг – чугунные;
• Ал – алюминиевые обычные;
• АА – алюминиевые анодированные;
• БМ – биметаллические.

Видео: рекомендации по выбору радиаторов отопления

Возможно, вас заинтересует информация о том, что собой представляет

Как рассчитать нужное количество секций радиатора отопления

Понятно, что установленный в помещении радиатор (один или несколько) должен обеспечить прогрев до комфортной температуры и компенсировать неизбежные теплопотери, независимо от погоды на улице.

Базовой величиной для вычислений всегда выступает площадь или объем комнаты. Сами по себе профессиональные расчеты – весьма сложны, и учитывают очень большое число критериев. Но для бытовых нужд можно воспользоваться упрощенными методиками.

Самые простые способы расчета

Принято считать, что для создания нормальных условий в стандартном жилом помещении достаточно 100 Вт на квадратный метр пл ощади. Таким образом, следует всего лишь вычислить площадь комнаты и умножить ее на 100.

Q = S × 100

Q – требуемая теплоотдача от радиаторов отопления.

S – площадь обогреваемого помещения.

Если планируется установка неразборного радиатора, то это значение и станет ориентиром для подбора необходимой модели. В случае, когда будут устанавливаться батареи, допускающие изменение количества секций, следует провести еще один подсчет :

N = Q / Qус

N – рассчитываемое количество секций.

Qус – удельная тепловая мощность одной секции. Эта величина в обязательном порядке указывается в техническом паспорте изделия.

Как видите, расчеты эти чрезвычайно просты, и не требуют каких-либо особых знаний математики – достаточно рулетки чтобы измерить комнату и листка бумаги для вычислений. Кроме того, можно воспользоваться и таблицей, расположенной ниже – там приведены уже рассчитанные значения для комнат различной площади и определённых мощностей обогревательных секций.

Таблица секции

Однако, нужно помнить, что эти значения – для стандартной высоты потолка (2,7 м ) многоэтажки. Если высота комнаты иная, то лучше просчитать количество секций батареи, исходя из объема помещения. Для этого применяется усредненный показатель – 41 В т т епловой мощности на 1 м³ объема в панельном доме, или 34 Вт – в кирпичном.

Q = S × h × 40 (34 )

где h – высота потолка над уровнем пола.

Дальнейший расчет – ничем не отличается от представленного выше.

Подробный расчет с учетом особенностей помещения

А теперь перейдем к более серьезным расчетам . Упрощенная методика вычисления, приведенная выше, может преподнести хозяевам дома или квартиры «сюрприз». Когда установленные радиаторы не будут создавать в жилых помещениях требуемого комфортного микроклимата. И причина тому – целый перечень нюансов, которых рассмотренный метод просто не учитывает. А между тем , подобные нюансы могут иметь весьма важное значение.

Итак, за основу вновь берется площадь помещения и всё те же 100 Вт на м². Но сама формула уже выглядит несколько иначе:

Q = S × 100 × А × В × С × D × Е × F × G × H × I × J

Буквами от А до J условно обозначены коэффициенты, учитывающие особенности помещения и установки в нем радиаторов. Рассмотрим их по по рядку:

А – количество внешних стен в помещении.

Понятно, что чем выше площадь контакта помещения с улицей, то есть, чем больше в комнате внешних стен, тем выше общие теплопотери. Эту зависимость учитывает коэффициент А :

• Одна внешняя стена – А = 1,0
• Две внешних стены – А = 1,2
• Три внешний стены – А = 1,3
• Все четыре стены внешние – А = 1,4

В – ориентация помещения по сторонам света.

Максимальные теплопотери всегда в комнатах, в которые не поступает прямого солнечного света. Это, безусловно, северная сторона дома, и сюда же можно отнести восточную – лучи Солнца здесь бывают только по утрам, когда светило еще «не вышло на полную мощность».

Южная и западная стороны дома всегда прогреваются Солнцем значительно сильнее.

Отсюда – значения коэффициента В :

• Комната выходит на север или восток – В = 1,1
• Южная или западная комнаты – В = 1, то есть, может не учитываться.

С – коэффициент, учитывающий степень утепленности стен.

Понятно, что теплопотери из отапливаемого помещения будут зависеть от качества термоизоляции внешних стен. Значение коэффициента С принимают равным:

• Средний уровень - стены выложены в два кирпича, или предусмотрено их поверхностное утепление другим материалом – С = 1,0
• Внешние стены не утеплены – С = 1,27
• Высокий уровень утепления на основе теплотехнических расчетов – С = 0,85.

D – особенности климатических условий региона.

Естественно, что нельзя равнять все базовые показатели требуемой мощности обогрева «под одну гребенку » — они зависят и от уровня зимних отрицательных температур, характерного для конкретной местности. Это учитывает коэффициент D. Для его выбора берутся средние температуры самой холодной декады января – обычно это значение несложно уточнить в местной гидрометеорологической службе.

• — 35 ° С и ниже – D= 1,5
• — 25÷ — 35 ° С – D= 1,3
• до – 20 ° С – D= 1,1
• не ниже – 15 ° С – D= 0,9
• не ниже – 10 ° С – D= 0,7

Е – коэффициент высоты потолков помещения.

Как уже говорилось, 100 Вт/м² — это усредненное значение для стандартной высоты потолков. Если она отличается, следует ввести поправочный коэффициент Е :

• До 2,7 м – Е = 1, 0
• 2,8 – 3, 0 м – Е = 1, 05
• 3,1 – 3, 5 м – Е = 1, 1
• 3,6 – 4, 0 м – Е = 1,15
• Более 4,1 м – Е = 1,2

F– коэффициент, учитывающий тип помещения, расположенного выше

Устраивать систему отопления в помещениях с холодным полом – бессмысленное занятие, и хозяева всегда в этом вопросе принимают меры. А вот тип помещения, расположенного выше, часто от них никак не зависит. А между тем, если сверху жилое или утепленное помещение, то общая потребность в тепловой энергии значительно снизится:

• холодный чердак или неотапливаемое помещение – F= 1,0
• утепленный чердак (в том числе – и утепленная кровля) – F= 0,9
• отапливаемое помещение – F= 0,8

G– коэффициент учета типа установленных окон.

Различные оконные конструкции подвержены теплопотерям неодинаково. Это учитывает коэффициент G :

• обычные деревянные рамы с двойным остеклением – G= 1,27
• окна оснащены однокамерным стеклопакетом (2 стекла) – G= 1,0
• однокамерный стеклопакет с аргоновым заполнением или двойной стеклопакет (3 стекла) — G= 0,85

Н – коэффициент пл ощади остекления помещения.

Общее количество теплопотерь зависит и от суммарной площади окон, установленных в помещении. Эта величина рассчитывается на основании отношения площади окон к площади помещения. В зависимости от полученного результата находим коэффициент Н :

• Отношение менее 0,1 – Н = 0, 8
• 0,11 ÷ 0,2 – Н = 0, 9
• 0,21 ÷ 0,3 – Н = 1, 0
• 0,31÷ 0,4 – Н = 1, 1
• 0,41 ÷ 0,5 – Н = 1,2

I– коэффициент, учитывающий схему подключения радиаторов.

От того, как подключены радиаторы к трубам подачи и обратки , зависит их теплоотдача. Это тоже следует учесть при планировании установки и определения нужного количества секций:

• а – диагональное подключение, подача сверху, обратка снизу – I = 1,0
• б – одностороннее подключение, подача сверху, обратка снизу – I = 1,03
• в – двустороннее подключение, и подача, и обратка снизу – I = 1,13
• г – диагональное подключение, подача снизу, обратка сверху – I = 1,25
• д – одностороннее подключение, подача снизу, обратка сверху – I = 1,28
• е – одностороннее нижнее подключение обратки и подачи – I = 1,28

J– коэффициент, учитывающий степень открытости установленных радиаторов.

Многое зависит и от того, насколько установленные батареи открыты для свободного теплообмена с воздухом помещения. Имеющиеся или искусственно созданные преграды способны существенно снизить теплоотдачу радиатора. Это учитывает коэффициент J :

а – радиатор расположен открыто на стене или не прикрыт подоконником – J= 0,9

б – радиатор прикрыт сверху подоконником или полкой – J= 1,0

в – радиатор прикрыт сверху горизонтальным выступом стеновой ниши – J= 1,07

г – радиатор сверху прикрыт подоконником, а с фронтальной стороны — части чно прикрыт декоративным кожухом – J= 1,12

д – радиатор полностью прикрыт декоративным кожухом– J= 1,2

⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰ ⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰ ⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰ ⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰⃰

Ну вот, наконец, и все. Теперь можно подставлять в формулу нужные значения и соответствующие условиям коэффициенты, и на выходе получится требуемая тепловая мощность для надежного обогрева помещения, с учетом все нюансов.

После этого останется или подобрать неразборный радиатор с нужной тепловой отдачей, или же разделить вычисленное значение на удельную тепловую мощность одной секции батареи выбранной модели.

Наверняка , многим такой подсчет покажется чрезмерно громоздким, в котором легко запутаться. Для облегчения проведения вычислений предлагаем воспользоваться специальным калькулятором – в него уже заложены все требуемые величины. Пользователю остается лишь ввести запрашиваемые исходные значения или выбрать из списков нужные позиции. Кнопка «рассчитать» сразу приведет к получению точного результата с округлением в большую сторону.

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

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

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

Виды отопительных регистров

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

Тепловые регистры различной конструкции

Конструкция регистра отопления может быть змеевиковой, секционной.

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

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

Секционные регистры

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

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

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

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

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

Классификация по форме сечения

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

Виды регистров по материалу изготовления

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

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

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

Как рассчитать тепловую мощность регистров

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

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

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

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

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

Q1=S*k*△t.

S – площадь поверхности теплообменника.

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

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

△t=(t1-t2)/2 — t0,

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

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

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

где D – диаметр трубы.

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

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

где a и b – параметры сечения трубы.

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

Общая мощность регистра (Q) получается:

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

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

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

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

S=Q(10*k*△t*(1-0,9n)).

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

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

Инструкция по самостоятельному изготовлению регистров

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

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

Порядок работ

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

Мы сегодня не будем говорить о том, что такое 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, 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.

Расчет конструкции водяного регистра

Регистр отопления

Чтобы сделать расчет регистров отопления, нужно точно определить каким требованиям они должны отвечать. Возможно – это будет просто самодельный радиатор, для отопления, а может – сушилка для вещей. Естественно, конструкции будут разные. Расположение отрезков труб в регистре водяного отопления:

• вертикальное;
• горизонтальное.

Первый вариант встречается крайне редко, в основном все делают регистры водяного отопления из нескольких параллельных отрезков, которые находятся в горизонтальной плоскости. Чтобы в регистре осуществлялась циркуляция, горизонтальные отрезки соединяются между собой переливными патрубками:

• одним;
• двумя.

Варианты конструкции регистров

Еще один вид соединения горизонтальных труб в регистре выполняется при помощи угловых муфт того же диаметра, которые привариваются к торцам. Поворот делается на 180 градусов, для этого две угловые муфты по 90 градусов свариваются между собой. В таком случае заглушки для регистров отопления будут не нужны. Такой метод соединения лучше всего подходит для гравитационных систем обогрева, где циркуляция осуществляется за счет силы притяжения.

Например, полотенцесушитель в ванной – это тоже регистр, хоть и стоит не в системе отопления, а горячего водоснабжения.

• сверху;
• снизу.

Отопительные регистры батареи с верхней подачей встречаются гораздо чаще, чем с нижней. При этом размещение патрубков подачи и обратки также может быть разным:

• на одном торце;
• на разных торцах.

Самым выгодной схемой подключения теплообменника к контуру считается та, в которой подача осуществляется сверху, а обратка выходит внизу противоположного торца. Гост на регистры отопления регламентирует не его конструкцию, а технические характеристики труб, из которых он сделан.

Из каких частей состоит регистр отопления

Расчет мощности регистра отопления заключается в том, чтобы подобрать необходимые габариты теплообменника. Это напрямую влияет на количество теплоносителя в нем и площадь теплообмена. Чем больше регистр – тем большее помещение он сможет нагреть.

Получается, что нужно определить диаметр труб таким образом, чтобы теплоотдача регистров отопления имела достаточный уровень для обогрева помещения определенной площади. Это если есть возможность выбирать, а если регистр варится из того что есть в наличии, то возможно, придется немного изменить конструкцию.

Для каждого региона есть свои стандарты количества энергии для отопления одного метра помещения. Для расчета регистров из гладких труб для отопления можно брать среднее значение в 100 Вт. Если переживаете, что не хватит, то просто делайте запас 50%. Теперь подгоняем наш регистр под эти требования. Для наглядности возьмём в качестве примера регистр отопления из трех труб размером по два метра каждая. Алгоритм действий:

• определяем площадь помещения;
• считаем сколько необходимо мощности для его обогрева;
• подставляем значение в формулу определения диаметра.

Допустим, что у нас помещение 50 м кв. Получается, что нам потребуется 500 Вт тепловой мощности, чтобы температура воздуха была в приделах, установленный нормативными документами. Формула вычисления диаметра имеет следующие величины:

• П – 3,14;
• длина регистра;
• коэффициент теплопроводности металла, для стали 11,63;
• разница между температурами подачи и обратки.

В качестве эталона для расчета разницы температур подачи и обратки берут значение 80 и 20 градусов, соответственно. Если вы знаете, что в вашем контуре температура не будет превышать 65 градусов, значит, подставляете свое значение. Мы продолжим расчет, исходя из средних величин, то есть разница температур составляет 60 градусов.

Диаметр трубы = 500 / (3,14*6 (три трубы по 2 метра) * 11,63 * 60) = 0,038

Значение мы получили в метрах, что составляет 38 мм. Получается, чтобы отопить помещение 50 м кв регистром из трех горизонтальных отрезков по два метра, нужно использовать трубы с внутренним диаметром не меньше 38 мм. Если вышло так, что нужно сварить регистр из уже имеющихся труб, тогда нужно рассчитывать общую длину отрезков. Для этого из уже имеющейся формулы можно посчитать эту величину.

Длина отрезков = 500 / (3,14*11,63*60*сечение наших труб в метрах)

Для изготовления регистров применяются трубы с диаметром от 32 мм, допустим, именно они есть в наличие. Подставив значение в расчет, можно вычислить, что для обогрева такого помещения потребуется 7,1 метра. Эту величину можно разбивать на несколько отрезков. Получается, что расчет количества регистров отопления сводится к тому, чтобы узнать общую длину труб с заданным диаметром, а потом разбить ее на удобные отрезки.

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.

Монтаж теплообменника

Учитывая большой вес регистра отопления, нужно использовать для крепления соответствующие кронштейны, а лучше ставить на пол. Как вы поняли, есть два метода установки:

• повесить на стену;
• поставить на пол.

Главное, чтобы конструкция была очень крепкой. Имеет значение и расстояние до стен, которое составляет 20–25 см. Такое же расстояние должно быть и до пола, при этом должен сохраняться задуманный угол уклона для циркуляции. Расстояние между трубами регистра отопления должно быть не менее пяти сантиметров. Не имеет значения автономный это теплообменник, или заключенный в сеть.

Радиаторы любого типа устанавливаются по периметру помещения на наружных стенах. Именно поэтому в квартирах батарея всегда под окном. Теплообменник не только грет воздух, он еще и стены подогревает. Очень важно покрасить регистры, чтобы те не поржавели.